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  • 2021-05-23 发布

【物理】2020届一轮复习人教版 电磁感应现象的两类情况 课时作业

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‎ 电磁感应现象的两类情况 课时作业 ‎1.下列说法中正确的是(  )‎ A.动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的 B.因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功,所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的 C.动生电动势的方向可以由右手定则来判定 D.导体棒切割磁感线产生感应电流,受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反 解析:选C 动生电动势是洛伦兹力沿导体方向的分力做功引起的,但洛伦兹力对自由电荷所做的总功仍为零,选项A、B错误;动生电动势是由于导体切割磁感线产生的,可由右手定则判定方向,C正确;只有在导体棒做匀速切割时,除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等方向相反,做变速运动时不成立,故D错误。‎ ‎2.[多选]如图甲所示,abcd是匝数为100匝、边长为10 cm、总电阻为0.1 Ω的正方形闭合导线圈,放在与线圈平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,则以下说法正确的是(  )‎ A.在0~3 s内导线圈中产生的感应电流方向不变 B.在t=2.5 s时导线圈产生的感应电动势为1 V C.在0~2 s内通过导线横截面的电荷量为20 C D.在t=1 s时,导线圈内电流的瞬时功率为10 W 解析:选CD 在0~2 s内,磁感应强度变化率为=1 T/s,根据法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势为E1=nS=100×0.12×1 V=1 V;在2~3 s内,磁感应强度变化率为=2 T/s,根据法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势为E2=nS=100×0.12×2 V=2 V。在0~2 s内穿过线圈的磁通量增加,在2~3 s内穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律可知在0~3 s内线圈中产生的感应电流方向发生了变化,选项A错误。在t=2.5 s时,产生的感应电动势为E2=2 V,选项B错误。在0~2 s内,感应电流I==10 A,通过导线横截面的电荷量为q=IΔt=20 C,选项C正确。在t=1 s时,导线圈内感应电流的瞬时功率P=I2R=102×0.1 W=10 W,选项D正确。‎ ‎3.[多选]如图所示,导体棒AB在做切割磁感线运动时,将产生一个感应电动势,因而在电路中有电流通过。下列说法中正确的是(  )‎ A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关 C.动生电动势的产生与电场力有关 D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 解析:选AB 动生电动势是由于导体运动而产生的,选项A正确;动生电动势中,非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力,而感生电动势是由感生电场产生的,选项B正确,C、D错误。‎ ‎4.如图所示,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平。线圈从a开始下落。已知磁场上下边界之间的距离大于a、b之间的距离。若线圈下边刚通过b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的大小分别为Fb、Fc和Fd,则(  )‎ A.Fd>Fc>Fb     B.FcFb>Fd D.Fcvb,当线圈在进入和离开磁场时,穿过线圈的磁通量变化,线圈中产生感应电流,受磁场力作用,其大小为F=BIl=B··l=,因为vd>vb,所以Fd>Fb>Fc,选项D正确。‎ ‎5.水平放置的金属框架cdef处于如图所示的匀强磁场中,金属棒ab处于粗糙的框架上且与框架接触良好,从某时刻开始,磁感应强度均匀增大,金属棒ab始终保持静止,则(  )‎ A.ab中电流增大,ab棒所受摩擦力也增大 B.ab中电流不变,ab棒所受摩擦力也不变 C.ab中电流不变,ab棒所受摩擦力增大 D.ab中电流增大,ab棒所受摩擦力不变 解析:选C 磁感应强度均匀增大时,磁通量的变化率恒定,故回路中的感应电动势和感应电流都是恒定的;又棒ab所受的摩擦力等于安培力,即Ff=F安=BIL,故当B增加时,摩擦力增大,选项C正确。‎ ‎6.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,不考虑线框的动能,若外力对线框做的功分别为Wa、Wb,则Wa∶Wb为(  )‎ A.1∶4        B.1∶2‎ C.1∶1 D.不能确定 解析:选A 根据能的转化和守恒可知,外力做功等于电能,而电能又全部转化为焦耳热 Wa=Qa=· Wb=Qb=· 由电阻定律知,Rb=2Ra,故Wa∶Wb=1∶4。‎ ‎7.[多选]如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场有理想界面,用力将矩形线圈从磁场中匀速拉出。在其他条件不变的情况下(  )‎ A.速度越大时,拉力做功越多 B.线圈边长L1越大时,拉力做功越多 C.线圈边长L2越大时,拉力做功越多 D.线圈电阻越大时,拉力做功越多 解析:选ABC 用力F匀速拉出线圈过程所做的功为W=FL2,‎ 又F=F安=IBL1,I=,所以W=,可知A、B、C正确,D错误。‎ ‎8.如图所示,水平面上有两根光滑金属导轨平行固定放置,导轨的电阻不计,间距为l=0.5 m,左端通过导线与阻值R=3 Ω的电阻连接,右端通过导线与阻值为RL=6 Ω的小灯泡L连接,在CDFE矩形区域内有竖直向上、磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场。一根阻值r=0.5 Ω、质量m=0.2 kg的金属棒在恒力F=2 N的作用下由静止开始从MN位置沿导轨向右运动,经过t=1 s刚好进入磁场区域。求金属棒刚进入磁场时,‎ ‎(1)金属棒切割磁感线产生的电动势;‎ ‎(2)小灯泡两端的电压和金属棒受到的安培力。‎ 解析:(1)0~1 s棒只受拉力,由牛顿第二定律F=ma,‎ 可得金属棒进入磁场前的加速度 a== m/s2=10 m/s2,‎ 设其刚要进入磁场时速度为v,则v=at=10 m/s。‎ 金属棒进入磁场时切割磁感线,‎ 感应电动势E=Blv=0.2×0.5×10 V=1 V。‎ ‎(2)小灯泡与电阻R并联,R并== Ω=2 Ω,‎ 通过金属棒的电流大小I== A=0.4 A,‎ 小灯泡两端的电压U=E-Ir=1 V-0.4×0.5 V=0.8 V,‎ 金属棒受到的安培力大小 F安=BIl=0.2×0.4×0.5 N=0.04 N,‎ 由左手定则可判断安培力方向水平向左。‎ 答案:(1)1 V (2)0.8 V 0.04 N,方向水平向左 ‎9.如图所示,在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场区域中,有一个均匀导线制成的单匝直角三角形线框,现用外力使线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动,运动中线框的AB边始终与磁场右边界平行。已知AB=BC=l,线框导线的总电阻为R,则线框离开磁场的过程中(  )‎ A.线框A、B两点间的电压不变 B.通过线框截面的电荷量为 C.线框所受外力的最大值为 D.线框的热功率与时间成正比 解析:选B 线框匀速向右运动时,切割磁感线的有效长度均匀增加,电动势E=Bl′v与时间成正比,所以A、B间的电压发生变化,故选项A错误。热功率P=,与时间的二次方成正比,故选项D错误。电荷量q==,故选项B正确。外力最大值出现在电流最大时,Im=,Fm=BIml=,故选项C错误。‎ ‎10.(2016·全国卷Ⅱ)如图,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B ‎、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。求 ‎(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小; ‎ ‎(2)电阻的阻值。‎ 解析:(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得 ma=F-μmg①‎ 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有 v=at0②‎ 当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为 E=Blv③‎ 联立①②③式可得 E=Blt0。④‎ ‎(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,根据欧姆定律 I=⑤‎ 式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为 f=BlI⑥‎ 因金属杆做匀速运动,由牛顿运动定律得 F-μmg-f=0⑦‎ 联立④⑤⑥⑦式得 R=。⑧‎ 答案:(1)Blt0 (2) ‎11.如图所示,两根相距l=0.4 m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻值R=0.15 Ω的电阻相连。导轨间x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,变化率k=0.5 T/m,x=0处磁场的磁感应强度B0=0.5 T。一根质量m=0.1 kg、电阻r=0.05 Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直。棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=2 m/s沿导轨向右运动,运动过程中电阻上消耗的功率不变。求:‎ ‎(1)回路中的电流;‎ ‎(2)金属棒在x=2 m处的速度;‎ ‎(3)金属棒从x=0运动到x=2 m过程中安培力做功的大小。‎ 解析:(1)电阻上消耗的功率不变,即回路电流不变,‎ 在x=0处有E=B0lv0=0.4 V,I==2 A。‎ ‎(2)由题意,磁感应强度B=B0+kx 考虑到电流恒定,在x=2 m处,有= 得v= m/s。‎ ‎(3)导体棒受到的安培力 F=BIl=(B0+kx)Il=0.4(1+x)‎ 安培力随位置线性变化,则安培力做功 WF=[B0+(B0+kx)]Ilx 代入数据得WF=1.6 J。‎ 答案:(1)2 A (2) m/s (3)1.6 J

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