【物理】2020届一轮复习人教版电磁感应的综合应用作业

【物理】2020届一轮复习人教版电磁感应的综合应用作业

‎2020届一轮复习人教版 电磁感应的综合应用 作业 一、选择题(本题共8小题，1～5题为单选，6～8题为多选)‎ ‎1.‎ ‎[名师原创](多选)如图所示是世界上早期制造的发电机及电动机的实验装置，有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁铁当中．实验时用导线A连接铜盘的中心，用导线B连接铜盘的边缘，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．若导线A、B连接，用外力摇手柄使铜盘转动，闭合电路中会产生感应电流 B．若导线A、B连接，用外力摇手柄使铜盘转动，则B 端电势高于A端 C．若导线A、B与外电源连接，当A接电源正极时，从上向下看铜盘会逆时针转动 D．若导线A、B连接一用电器，当用外力摇手柄使铜盘匀速转动时，则有交变电流流过用电器 答案：AC 解析：若逆时针摇手柄(从上向下看)，由右手定则可知，产生的感应电流从导线A流出，导线A相当于连接电源正极，电势高，A正确，B错误；若将导线A、B连接外电源，A接正极时，则由左手定则可知，铜盘会逆时针转动，C正确；若导线A、B连接一用电器，当用外力摇手柄使铜盘匀速转动起来时，产生的是直流电，D错误．‎ ‎2.‎ ‎[名师原创]一匝由粗细均匀的同种导线绕成的矩形导线框abcd固定不动，其中矩形区域efcd存在磁场(未画出)，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度大小B随时间t均匀变化，且＝k(k>0)，已知ab＝fc＝‎4L，bc＝‎5L，已知L长度的电阻为r，则导线框abcd中的电流为(　　)‎ A. B. C. D. 答案：A 解析：电路中的总电阻为R＝18r，电路中的感应电动势为E＝S＝16kL2，导线框abcd中的电流为I＝＝，选项A正确．‎ ‎3.‎ ‎[母题改编]在范围足够大、方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B＝0.2 T的匀强磁场中，有一水平放置的光滑金属框架，宽度L＝‎0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为m＝‎ ‎0.05 kg‎、长度为L、电阻为r＝1 Ω的金属杆MN，且金属杆MN始终与金属框架接触良好，金属框架电阻不计，左侧a、b端连一阻值为R＝3 Ω的电阻，且b端接地．若金属杆MN在水平外力F的作用下以恒定的加速度a＝‎2 m/s2由静止开始向右做匀加速运动，则下列说法正确的是(　　)‎ A．在5 s内流过电阻R的电荷量为‎0.1 C B．5 s末回路中的电流为‎0.8 A C．5 s末a端处的电势为0.6 V D．如果5 s末外力消失，最后金属杆将停止运动，5 s后电阻R产生的热量为2.5 J 答案：C 解析：在t＝5 s内金属杆的位移x＝at2＝‎25 m,5 s内的平均速度＝＝‎5 m/s，故平均感应电动势＝BL＝0.4 V，在5 s内流过电阻R的电荷量为q＝·t＝‎0.5 C，A错误；5 s末金属杆的速度v＝at＝‎10 m/s，此时感应电动势E＝BLv，则回路中的电流为I＝＝‎0.2 A，B错误；5 s末a点的电势φa＝Uab＝IR＝0.6 V，C正确；如果5 s末外力消失，最后金属杆将停止运动，5 s末金属杆的动能将转化为整个回路中产生的热量，所以电阻R产生的热量为·mv2＝1.875 J，D错误．‎ ‎4．[名师原创]如图甲所示，单匝矩形线圈abcd垂直固定在匀强磁场中．规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示．以逆时针方向为电流正方向，以向右方向为安培力正方向，下列关于bc段导线中的感应电流i和受到的安培力F随时间变化的图象正确的是(　　)‎ 答案：B 解析：0～0.5T时间内，磁感应强度减小，方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，产生的感应电流沿顺时针方向，为负，同理可知，0.5T～T时间内，电流为正，由法拉第电磁感应定律可知，0～0.5T时间内通过bc段导线的电流是0.5T～T时间内通过bc段导线的，A错，B对；由安培力公式F＝BIL，I＝，E＝＝S可知，t＝T时bc段导线受到的安培力大小是t＝0时bc段导线受到的安培力大小的4倍，C、D均错．‎ ‎ ‎ ‎5．(2018·辽宁沈阳高三期末)如图(甲)所示，一个U型光滑足够长的金属导轨固定在水平桌面上，电阻R＝10Ω，其余电阻均不计，两导轨间的距离L＝0.2m，有垂直于桌面向下并随时间变化的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化规律如图(乙)所示。一个电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨两边垂直．在t＝0时刻，金属杆紧靠在最左端，杆在外力的作用下以速度v＝0.5m/s向右做匀速运动。当t＝4s时，下列说法中错误的是(　B　)‎ A．穿过回路的磁通量为0.08Wb B．电路中感应电动势大小E＝0.02V C．金属杆所受到的安培力的大小为1.6×10－4N D．流过电阻R的感应电流随时间均匀增加 ‎[解析]　当t＝4s时，金属杆的位移为：x＝vt＝0.5×4m＝2m，则穿过回路的磁通量为：Φ＝BS＝BLx＝0.2×0.2×2Wb＝0.08Wb，A正确；电路中感应电动势大小为：E＝BLv＋＝0.2×0.2×0.5V＋V＝0.04V，B错误；根据欧姆定律可得电路中的电流为：I＝＝A＝0.004A，金属杆所受到的安培力的大小为：F＝BIL＝0.2×0.004×0.2N＝1.6×10－4N，C正确；电路中的感应电动势E＝BLv＋S＝kLvt＋Lvt(k为B－t图象的斜率)，电路中的总电阻保持不变，则流过电阻R的电流随时间均匀增加，D正确。‎ ‎6．(2018·福建莆田二模)如图所示，水平面上有两根平行且足够长的金属导轨，左端接有一电容器C，导轨上搁置一金属棒，匀强磁场的方向垂直于导轨所在平面。现让金属棒在水平恒力F的作用下，由静止向右运动，运动过程中金属棒始终垂直于导轨，设某一时刻金属棒中的电流为I，受到的安培力为FB，瞬时速度为vt，电容器上所带电荷量为Q。不计一切电阻和摩擦。下列图象正确的是(　AD　)‎ ‎[解析]　根据电流的定义I＝＝＝①，根据牛顿第二定律得F－BIL＝ma②，①代入②得F－BL＝ma，其中a＝，联立得a＝，加速度是定值，所以金属棒做匀加速直线运动，即I＝CBLa为定值，A正确，C错误；因为F－FB＝ma，所以FB恒定，B错误；因为Q＝CU＝CBLv＝CBLat，所以电荷量随时间均匀增加，D正确。‎ ‎7．(2018·宁夏银川模拟)如图所示为粗细均匀的裸铜导线制成的半径为r的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反，圆环的电阻为2R。一根长度为2r、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O 点紧贴着圆环以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒与圆环始终接触良好，则金属棒旋转一周的过程中(　AC　)‎ A．金属棒中电流的大小始终为 B．金属棒中电流方向始终由N到M C．电路中产生的热量为 D．金属棒两端的电压大小始终为Bωr2‎ ‎[解析]　金属棒产生的电动势为金属棒在两部分磁场中分别切割磁感线产生的感应电动势之和，即E＝2×Br2ω＝Br2ω，回路的外电阻R，所以通过金属棒的电流I＝＝，MN两端的电压U＝I·R＝Br2ω，A正确，D错误；根据金属棒MN的旋转方向与磁场方向，由右手定则可判断出，金属棒OM部分在左半部分磁场中时，金属棒中的电流方向由M流向N，当金属棒OM部分在右半部分磁场中时，金属棒中电流方向由N流向M，故B错误；MN旋转一周外力做功为W＝EIt＝Br2ω··＝，则电路中产生的热量为，C正确。‎ ‎8．(2018·四川雅安三诊)如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，匀强磁场垂直导轨平面，磁感应强度为B，导轨电阻不计，质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，金属棒ab接入电路的电阻为R，当金属棒ab下滑距离s时，速度大小为v，则在这一过程中(　BCD　)‎ A．金属棒ab运动的平均速度大小为v B．通过金属棒ab某一横截面的电荷量为 C．金属棒ab受到的最大安培力为 D．金属棒ab克服安培力做功为mgssinθ－mv2‎ ‎[解析]　分析金属棒ab的受力情况，有mgsinθ－＝ma，分析可得ab棒做加速度减小的加速运动，故其平均速度不等于初、末速度的平均值v，故A错误；通过金属棒ab某一横截面的电荷量q＝IΔt＝·Δt＝＝，故B正确；金属棒ab受到的最大安培力为F＝BIL＝，故C正确；根据动能定理可知，mgssinθ－W安＝mv2，金属棒ab克服安培力做功为W安＝mgssinθ－mv2，故D正确。‎ 二、非选择题 ‎9．(2019·东城区)随着新技术的应用，手机不断地更新换代。新机型除了常规的硬件升级外，还支持快充和无线充电。图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的输电线圈示意图，已知线圈匝数n＝100，电阻r＝1.0Ω，线圈的横截面积S＝1.5×10－3m2，外接电阻R＝5.0Ω。线圈处在平行于线圈轴线的磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，求：‎ ‎(1)t＝1.0×10－2s时线圈中的感应电动势E；‎ ‎(2)0～2.0×10－2s内通过电阻R的电荷量q；‎ ‎(3)0～3.0×10－2s内电阻R上产生的热量Q。‎ ‎[答案]　(1)0.6V　(2)2.0×10－3C　(3)3.0×10－3J ‎[解析]　(1)由图乙可知，t＝0.01s时刻＝4T/s 根据法拉第电磁感应定律得E＝n＝n 解得E＝0.6V ‎(2)0～0.02s内，I＝＝0.1A 电荷量q＝IΔt 解得q＝2.0×10－3C ‎(3)0～0.02s内，E＝0.6V，I＝0.1A，根据焦耳定律可以得到，R上产生的焦耳热为 Q1＝I2Rt1＝1.0×10－3J ‎0．02～0.03s内，E′＝1.2V，I′＝0.2A，根据焦耳定律可以得到，R上产生的焦耳热为 Q2＝I′2Rt2＝2.0×10－3J 所以Q总＝Q1＋Q2＝3.0×10－3J ‎10．(2018·河南南阳模拟)如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成53°角固定放置，导轨间连接一阻值为6Ω的电阻R，导轨电阻忽略不计。在两平行虚线m、n间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场。导体棒a的质量为ma＝0.4kg，电阻Ra＝3Ω；导体棒b的质量为mb＝0.1kg，电阻Rb＝6Ω；它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。a、b从开始相距L0＝0.5m处同时由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时，a正好进入磁场，(g取10m/s2，不计a、b中电流的相互作用，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)。求：‎ ‎(1)a穿过磁场时通过a的电流和b穿过磁场时通过b的电流的比值；‎ ‎(2)a、b两导体棒分别匀速穿过磁场时的速度大小之比；‎ ‎(3)整个过程中产生的总焦耳热。‎ ‎[答案]　(1)4　(2)3︰1　(3)1J ‎[解析]　(1)设a、b棒穿过磁场时通过a、b棒的电流分别为Ia、Ib 根据平衡条件可得magsin53°＝BIaL，mbgsin53°＝BIbL，解得＝＝4‎ ‎(2)设b棒在磁场中的速度大小为vb，b棒产生的电动势为Eb，有Eb＝BLvb 电路中总电阻R总1＝Rb＋＝8Ω，根据闭合电路欧姆定律可得Ib＝ 设a棒在磁场中速度大小为va，a棒产生的感应电动势为Ea，有Ea＝BLva 电路总电阻R总2＝Ra＋＝6Ω，根据闭合电路欧姆定律有 Ia＝ 由于＝4，所以＝3︰1‎ ‎(3)b进入磁场时速度为vb，则此时a棒速度也为vb，a距磁场上边界距离为L0，a棒进入磁场速度为va，b棒穿过磁场时间为t，磁场区域宽度为d 由于b刚出磁场时a正好进入磁场 则有d＝vbt，L0＝(vb＋va)t 解得d＝0.25m 由F安a＝magsin53°，故Wa＝magdsin53°＝0.8J 同理Wb＝mbgdsin53°＝0.2J 在整个过程中产生的总焦耳热为Q＝Wa＋Wb＝1J