【物理】2020届一轮复习人教版电磁感应作业作业

【物理】2020届一轮复习人教版电磁感应作业作业

‎2020届一轮复习人教版 电磁感应 作业 作业 一、单项选择题 ‎1．(2019·江门调研)如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”。在过山车两侧安装铜片，停车区的轨道两侧安装强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下，下列说法中错误的是(　C　)‎ A．过山车进入停车区时其动能转化成电能 B．过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流 C．把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果 D．过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速 ‎[解析]　磁力刹车制动器是一个或两个磁力很强的磁铁长条，当金属片(通常是铜或铜铝合金)切割磁感线时，会在金属内部产生涡流，这将生成一个磁场来反抗运动。由此产生的制动力是与速度成正比的。金属片在磁铁内移动，同时产生热能。C选项中玻璃片不是金属，达不到同样的刹车效果，故C错误。‎ ‎2．(2018·甘肃河西五市一模)如图所示，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，灯泡L1与理想二极管D相连，下列说法中正确的是(　D　)‎ A．闭合开关S后，L1会逐渐变亮 B．闭合开关S稳定后，L1、L2亮度相同 C．断开S的瞬间，L1会逐渐熄灭 D．断开S的瞬间，a点的电势比b点高 ‎[解析]　闭合开关S后，线圈自感只是阻碍流过L的电流增大，但两灯立刻变亮，故A错误；闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，导致灯泡L1不亮，而L2将更亮，因此L1、L2亮度不同，故B错误；断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，线圈L与灯泡L1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端，但此时的二极管反接，所以回路中没有电流，L1立即熄灭，故C错误，D正确。‎ ‎3．(2018·浙江宁波模拟)超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船，如图是电磁船的简化原理图，AB和CD是与电源相连的导体板，AB与CD之间部分区域浸没在海水中并有垂直纸面向内的匀强磁场(磁场由固定在船上的超导线圈产生，其独立电路部分未画 出)，以下说法正确的是(　D　)‎ A．使船前进的力，是磁场对海水中电流的安培力 B．要使船前进，海水中的电流方向从CD板指向AB板 C．同时改变磁场的方向和电源正、负极，推进力方向将与原方向相反 D．若接入电路的海水电阻为R，其两端的电压为U，则船在海水中前进时，AB与CD间海水中的电流强度小于 ‎[解析]　当CD接直流电源的负极时，海水中电流方向由AB指向CD，由左手定则可知海水受到的安培力向左，根据牛顿第三定律可知，船体受到向右的作用力，故使船体向前运动，故A、B错误；同时改变磁场的方向和电源正、负极，磁场和电流方向同时与原方向相反，所以推进力方向将与原方向相同，故C错误；路端电压U一部分用来产生磁场，一部分由于海水有电阻，会产生热，故UI>I2R，得I<，故D正确。‎ ‎4．(2019·红河州统一检测)如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒的质量分别为ma＝m，mb＝2m，电阻值分别为Ra＝R，Rb＝2R。b棒静止放置在水平导轨上足够远处，与导轨接触良好且与导轨垂直；a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放，运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g，则下列说法错误的是(　A　)‎ A．a棒刚进入磁场时回路中的感应电流为 B．a棒刚进入磁场时，b棒受到的安培力大小为 C．a棒和b棒最终稳定时的速度大小为 D．从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的焦耳热为mgh ‎[解析]　设a棒刚进入磁场时的速度为v，从开始下落到进入磁场，根据机械能守恒定律有：mgh＝mv2，a棒切割磁感线产生感应电动势为：E＝BLv，根据闭合电路欧姆定律有：I＝‎ ，联立解得I＝，故A错误；b棒受到的安培力为F＝BIL，代入电流I解得F＝，方向水平向右，B正确；设两棒最后稳定时的速度为v′，从a棒进入磁场到两棒速度达到稳定，一对安培内力作用，两棒组成的系统外力之和为零，根据动量守恒定律有：mv＝3mv′，解得：v′＝＝，C正确；从a棒进入磁场到两棒共速的过程，一对安培力做功把机械能转化为电能，设a棒产生的内能为Ea，b棒产生的内能为Eb，根据能量守恒定律有：mv2＝3mv′2＋Ea＋Eb；两棒串联内能与电阻成正比：Eb＝2Ea，解得：Ea＝mgh，故D正确。‎ ‎5.(2018·泰州中学四模)铺设海底金属油气管道时，焊接管道需要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热.将被加热管道置于感应线圈中，当感应线圈中通以电流时管道发热.如图4，下列说法中正确的是(　　)‎ 图4‎ A.管道发热是由于线圈中的电流直接流经管道引起的 B.感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热加热管道的 C.感应线圈中通以恒定电流时也能在管道中产生电流 D.感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流电 答案　D 解析　高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高得越快.管道发热是由于线圈的作用，导致管道有涡流，A错误；感应加热是利用线圈周围变化的磁场，从而产生感应电场，形成涡流，B错误；感应线圈中通的恒定电流时不能产生电流，C错误；感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流，D正确.‎ 二、多项选择题 ‎6.(2018·第二次全国大联考(江苏卷))如图5所示是研究自感现象的电路图，甲、乙是两个规格相同的小灯泡，电源内阻不可忽略.开始前先闭合开关S1、S2，使电路稳定，两个小灯泡亮度相同.下列说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A.仅将S2断开，甲亮度不变 B.仅将S2断开，甲逐渐变得更亮 C.仅将S1断开，乙立刻熄灭 D.仅将S1断开，乙的电流方向改变 答案　BD 解析　仅将S2断开，由于电路中总电流变小，则电源的内电压减小，外电压增大，使流过甲的电流变大，但由于线圈自感作用，甲逐渐变得更亮，选项A错误，B正确；若仅将S1断开，由于线圈自感作用，则乙中仍有电流，不会立刻熄灭，但电流方向相反，选项C错误，D正确.‎ ‎7.如图6甲所示，一个刚性圆形线圈与电阻R构成闭合回路，线圈平面与所在处的匀强磁场方向垂直，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示.关于线圈中产生的感应电动势e、电阻R消耗的功率P随时间t变化的图象，可能正确的有(　　)‎ 图6‎ 答案　BD ‎8.(2018·江苏省高考压轴冲刺卷)如图7所示，abcd为边长为L 的正方形线框，线框在纸面内，电阻为R.图中虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场.现用外力作用于线框，使线框从图示位置开始沿x轴正方向做初速度为零的匀加速运动，线框运动过程中，ad边始终水平，线框平面始终与磁场垂直，磁场宽度大于L，以x轴正方向作为力的正方向，则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图象及线框ab边的电压U随时间t的变化图象正确的是(　　)‎ 图7‎ 答案　AD 解析　线框做初速度为零的匀加速直线运动，速度v＝at，进磁场和出磁场受到的安培力F＝＝，A正确，B错误；进磁场时，ab两端的电压U＝BLv＝BLat，在磁场中运动时，U＝BLv＝BLat，出磁场时，ab两端的电压U＝BLv＝BLat，C错误，D正确.‎ 三、计算题 ‎9.(2018·泰州中学月考)如图8甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.求：‎ 图8‎ ‎(1)线圈中的感应电流的大小和方向；‎ ‎(2)电阻R两端电压及0～6s消耗的总功率；‎ ‎(3)前4s内通过R的电荷量.‎ 答案　见解析 解析　(1)0～4 s内，由法拉第电磁感应定律有：‎ E1＝n＝n＝100××0.02 V＝‎ ‎0.1 V，‎ 线圈中的感应电流大小为：I1＝＝ A＝0.02 A，由楞次定律知感应电流方向沿逆时针方向.‎ ‎4～6 s内，由法拉第电磁感应定律有：E2＝n＝‎ n＝100××0.02 V＝0.4 V，‎ 线圈中的感应电流大小为：I2＝＝ A＝0.08 A，由楞次定律知感应电流方向沿顺时针方向.‎ ‎(2)0～4 s内，R两端的电压为：U1＝I1R＝0.02×4 V＝0.08 V 消耗的功率为：P1＝U1I1＝0.08×0.02 W＝1.6×10－3 W ‎4～6 s内，R两端的电压为：U2＝I2R＝0.08×4 V＝0.32 V 消耗的功率为：P2＝U2I2＝0.32×0.08 W＝2.56×10－2 W 故R消耗的总功率为：P＝P1＋P2＝2.72×10－2 W ‎(3)前4 s内通过R的电荷量为：q＝I1Δt＝0.02×4 C＝0.08 C.‎ ‎10.(2018·南京市期中)如图9所示，MN、PQ为间距L＝0.5m的足够长平行导轨，NQ⊥MN.导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°，NQ间连接一个R＝5Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B0＝1T.将一根质量为m＝0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计.现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s＝10m.则：(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)‎ 图9‎ ‎(1)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流是多大？‎ ‎(2)金属棒达到的稳定速度是多大？‎ ‎(3)当金属棒滑行至cd处时回路中产生的焦耳热是多少？‎ 答案　(1)0.2A　(2)2m/s　(3)0.9J 解析　(1)金属棒匀速运动时，沿导轨方向金属棒受力平衡得mgsin θ＝Ff＋F 金属棒受的安培力为F＝B0IL Ff＝μFN＝μmgcos θ 解得I＝0.2 A.‎ ‎(2) 由欧姆定律得I＝ 由法拉第电磁感应定律得E＝B0Lv 解得v＝2 m/s.‎ ‎(3)当金属棒滑行至cd处时，设回路中产生的焦耳热是Q，由能量守恒定律得 mgsinθ·s＝mv2＋Q＋μmgcos θ·s 解得Q＝0.9 J.‎ ‎11.(2018·溧水中学期初模拟)如图10为俯视图，虚线MN的右侧存在一个竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B.电阻为R、质量为m、边长为L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上，ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界.当线框以初速度v0向左离开磁场过程中，安培力对线框所做的功为W.求：‎ 图10‎ ‎(1)初速度v0时刻，线框中感应电流I的大小和方向；‎ ‎(2)线框cd边穿出磁场时速度v；‎ ‎(3)线框穿出磁场一半过程中，通过线框横截面的电荷量q.‎ 答案　(1)　电流方向为abcda ‎(2)　(3) 解析　(1)根据法拉第电磁感应定律有E＝BLv0‎ 线框中感应电流为I＝＝，由楞次定律知电流方向为abcda ‎(2)由动能定理W＝mv2－mv02，‎ 解得v＝ ‎(3)根据电荷量定义式q＝Δt 由法拉第电磁感应定律＝＝及欧姆定律＝，解得q＝.‎