【物理】2020届一轮复习人教版 电磁感应现象的两类情况 作业

【物理】2020届一轮复习人教版 电磁感应现象的两类情况 作业

‎2020届一轮复习人教版 电磁感应现象的两类情况 作业 一、选择题 ‎1．如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一带正电小球质量为m，电荷量为q，在槽内沿顺时针做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，且B逐渐增加，则(　　)‎ A．小球速度变大 B．小球速度变小 C．小球速度不变 D．以上三种情况都有可能 答案　A 解析　在此空间中，没有闭合导体，但磁场的变化，使空间产生感应电场。据楞次定律得出感应电场方向沿顺时针方向，又因小球带正电荷，电场力与小球速度同向，电场力对小球做正功，小球速度变大。A选项正确。‎ ‎2．(多选)如图所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，当磁场突然减弱时，则(　　)‎ A．N端电势高 B．M端电势高 C．若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，N端电势高 D．若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，M端电势高 答案　BD 解析　将半圆环补充为圆形回路，由楞次定律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆环中由N指向M，即M端电势高，B正确；若磁场不变，半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，由楞次定律可判断，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M，即M端电势高，D正确。‎ ‎3．(多选)我国处在地球的北半球，飞机在我国上空匀速地巡航，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设左侧机翼末端处的电势为φ1，右侧机翼末端处电势为φ2，则(　　)‎ A．若飞机从西向东飞，φ1比φ2高 B．若飞机从东向西飞，φ2比φ1高 C．若飞机从南向北飞，φ1比φ2高 D．若飞机从北向南飞，φ2比φ1高 答案　AC 解析　在北半球，地磁场有竖直向下的分量，飞机在水平飞行过程中，机翼切割磁感线，产生感应电动势，应用右手定则可以判断不管飞机向哪个方向飞行，都是左边机翼末端电势高，即A、C选项正确。‎ 点评　明确地磁场的分布特点、灵活应用右手定则是解决本题的关键。‎ ‎4．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是(　　)‎ A．v1＝v2，方向都向右 B．v1＝v2，方向都向左 C．v1＞v2，v1向右，v2向左 D．v1＞v2，v1向左，v2向右 答案　C 解析　当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串联，电路中有最大电动势，对应最大的顺时针方向电流，电阻上有最高电压，所以电容器上有最多电荷量，左极板带正电。‎ ‎5．用相同导线绕制的边长为L或‎2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是(　　)‎ A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud B．Ua＜Ub＜Ud＜Uc C．Ua＝Ub＜Uc＝Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc 答案　B 解析　Ua＝BLv，Ub＝BLv，Uc＝·B·2Lv＝BLv，Ud＝B·‎2L·v＝BLv，故选B。‎ ‎6．环形线圈放在匀强磁场中，设在第1 s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示。若磁感应强度随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2 s内，线圈中感应电流的大小和方向是(　　)‎ A．大小恒定，逆时针方向 B．大小恒定，顺时针方向 C．大小逐渐增加，顺时针方向 D．大小逐渐减小，逆时针方向 答案　A 解析　由题图乙可知，第2 s内为定值，由E＝＝S知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定。第2 s内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，A项正确。B、C、D错误。‎ ‎7．如图所示，先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出，两次拉动的速度相同。第一次线圈长边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W1、通过导线截面的电荷量为q1，第二次线圈短边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区域，拉力做功为W2、通过导线截面的电荷量为q2，则(　　)‎ A．W1＞W2，q1＝q2 B．W1＝W2，q1＞q2‎ C．W1＜W2，q1＜q2 D．W1＞W2，q1＞q2‎ 答案　A 解析　设矩形线圈的长边为a，短边为b，电阻为R，速度大小为v，则W1＝BI1ba＝Bba，W2＝BI2ab＝Bab，因为a＞b，所以W1＞W2，通过导体截面的电荷量q1＝I1t1＝·＝q2。故选项A正确。‎ ‎8．如图所示，固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑，除R外其他电阻均不计，垂直于导轨平面有一匀强磁场。当质量为m的金属棒cd在水平恒力F作用下由静止向右滑动过程中，下列说法中正确的是(　　)‎ A．水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能 B．只有在cd棒做匀速运动时，F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能 C．无论cd棒做何种运动，它克服磁场力做的功一定不等于电路中产生的电能 D．R两端电压始终等于cd棒中的感应电动势 答案　D 解析　外力始终要克服摩擦力做功，选项A、B均错；克服磁场力所做的功在任何情况下都等于电路中产生的电能，选项C错；因为电源cd无内阻，所以选项D正确。‎ ‎9．(多选)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好。导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则(　　)‎ A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b C．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F安＝ D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 答案　AC 解析　在金属棒释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，A对。由右手定则可得，电流的方向从b到a，B错。当速度为v时，产生的电动势为E＝BLv，受到的安培力为F安＝BIL，计算可得F安＝，C对。在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、金属棒的重力势能和内能的转化，D错。‎ ‎10．(多选)如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时(　　)‎ A．电阻R1消耗的热功率为Fv/3‎ B．电阻R2消耗的热功率为Fv/6‎ C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ D．整个装置消耗的机械功率为(F＋μmgcosθ)v 答案　BCD 解析　棒ab上滑速度为v时，切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，设棒电阻为R，则R1＝R2＝R，回路的总电阻R总＝R，通过棒的电流I＝＝，棒所受安培力F＝BIl＝，通过电阻R1的电流与通过电阻R2的电流相等，即I1＝I2＝＝，则电阻R1消耗的热功率P1＝IR＝＝，电阻R2消耗的热功率P2＝IR＝。棒与导轨间的摩擦力Ff＝μmgcosθ，故因摩擦而消耗的热功率为P＝Ffv＝μmgvcosθ；由能量的转化知，整个装置中消耗的机械功率为安培力的功率和摩擦力的功率之和，即P机＝Fv＋Ffv＝(F＋μmgcosθ)v。由以上分析可知，B、C、D选项正确。‎ 二、非选择题 ‎11．如图甲所示的螺线管，匝数n＝1500，横截面积S＝‎20 cm2，电阻r＝1.5 Ω，与螺线管串联的外电阻R1＝3.5 Ω，R2＝25 Ω。穿过螺线管的匀强磁场方向向右，磁感应强度按图乙所示规律变化，试计算电阻R2的电功率和A、B两点的电势(C点电势为零)。‎ 答案　1.0 W　0.7 V　－5 V 解析　由B－t图可知穿过螺线管的磁通量均匀增加，螺线管中感应电流产生磁场方向向左，感应电流在线圈内从B流向A，A端的电势高于B端的电势。把螺线管视为电源，由闭合电路欧姆定律可求出通过螺线管的回路电流，从而求出R2消耗的电功率及A、B两点的电势。‎ 由题图乙，螺线管中的磁感应强度B均匀增加，其变化率 ＝ T/s＝2 T/s 由法拉第电磁感应定律，螺线管产生的感应电动势 E＝n·＝n·S＝1500×20×10－4×2 V＝‎ ‎6．0 V 通过螺线管回路的电流 I＝＝ A＝‎‎0.2 A 电阻R2上消耗功率P2＝I2R2＝(0.2)2×25 W＝1.0 W 因φC＝0，则φA－φC＝IR1＝0.2×3.5 V＝0.7 V，‎ 即φA＝0.7 V，φC－φB＝IR2＝0.2×25 V＝5 V 因为φC＝0，所以φB＝－5 V。‎ ‎12．如图所示，三角形金属框架MON平面与匀强磁场B垂直，导体ab能紧贴金属框架运动，且始终与导轨ON垂直。当导体ab从O点开始匀速向右平动时，速度为v0，试求bOc回路中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式。‎ 答案　E＝Bvt 解析　设导体ab从O点出发时开始计时，则经过时间t后，导体ab匀速运动的距离为s，则有s＝v0t 在△bOc中，由tan30°＝，有＝v0t×tan30°‎ 则导体ab接入回路的bc部分切割磁感线产生的感应电动势为 E＝Bv0＝Bvttan30°‎ 在回路bOc中，回路总感应电动势具体由导体的bc 部分产生，因此，回路内总的感应电动势为E总＝E＝。‎ ‎13．如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等。将线框置于光滑绝缘的水平面上。在线框的右侧存在垂直水平面向里的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为‎2l，磁感应强度为B。在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场。在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界始终平行。求：‎ ‎(1)线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；‎ ‎(2)线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压UMN；‎ ‎(3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W。‎ 答案　(1)　(2)Blv　(3) 解析　(1)线框MN边在磁场中运动时，‎ 感应电动势E＝Blv 线框中的感应电流I＝＝ ‎(2)M、N两点间的电压UMN＝E＝Blv ‎(3)只有MN边在磁场中时，线框运动的时间t＝ 此过程线框中产生的焦耳热Q＝I2Rt＝ 同理，只有PQ边在磁场中运动时线框中产生的焦耳热Q＝ 根据能量守恒定律得水平拉力做功W＝2Q＝