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  • 2021-05-25 发布

【物理】2020届一轮复习人教版第九章电磁感应中的电路问题作业

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‎(六十四) 电磁感应中的电路问题 作业 ‎1.如图所示,MN、PQ是间距为L的平行光滑金属导轨,置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,导轨固定不动,M、P间接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好、接入电路的电阻为的金属导线ab垂直导轨放置,并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动,则(不计导轨电阻)(  )‎ A.通过电阻R的电流方向为P→R→M B.a、b两点间的电压为BLv C.a端电势比b端电势高 D.外力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热 解析:选C 由右手定则可知通过电阻R的电流方向为M→R→P,A错误;金属导线ab相当于电,电内部电流从电势低的一端流向电势高的一端,所以a端电势高于b端电势,C正确;由法拉第电磁感应定律可知,E=BLv,由闭合电路欧姆定律得a、b两点间的电压为Uab=·R=BLv,B错误;由于金属导线ab做匀速直线运动,外力F做的功等于克服安培力做的功,等于整个电路产生的焦耳热,并非电阻R上产生的焦耳热,D错误。‎ ‎2.(2019·河南灵宝月考)如图所示,由均匀导线制成的半径为R的圆环,以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的有界匀强磁场,边界如图中虚线所示。当圆环运动到图示位置(∠aOb=90°)时,a、b两点间的电势差为(  )‎ A.BRv          B.BRv C.BRv D.BRv 解析:选D 圆环的ab段切割磁感线产生的感应电动势为E=BRv;由欧姆定律得a、b两点间的电势差为Uab=E-Irab=BRv-·=,选项D正确。‎ ‎3. (多选)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为l=‎1 m,cd间、de间、cf间分别接着阻值R=10 Ω的电阻。一阻值R=10 Ω的导体棒ab以速度v=‎4 m/s匀速向左运动,导体棒ab与导轨接触良好。导轨所在平面存在磁感应强度大小B=0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场。下列说法正确的是(  ) ‎ A.导体棒ab中电流的方向为由b到a B.cd两端的电压为1 V C.de两端的电压为1 V D.fe两端的电压为1 V 解析:选BD 由右手定则可知导体棒ab中电流的方向为由a到b,A错误;导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势E=Blv,导体棒ab为电,cd间电阻R为外电路负载,de和cf间电阻中无电流,de和cf间无电压,因此cd和fe两端电压相等,即U=×R==1 V,B、D正确,C错误。‎ ‎4.(2019·温州模拟)如图所示,一足够长的平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为‎0.5 m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1 Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为‎0.2 kg,接入电路的电阻为1 Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8 T。将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度大小以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取‎10 m/s2,sin 37°=0.6)(  )‎ A.‎2.5 m/s,1 W B.‎5 m/s,1 W C.‎7.5 m/s,9 W D.‎15 m/s,9 W 解析:选B 小灯泡稳定发光时,导体棒MN做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得:mgsin 37°=μmgcos 37°+,解得v=‎5 m/s;导体棒MN产生的感应电动势E=BLv,电路电流I=,小灯泡消耗的功率P=I2R,解得P=1 W,故选项B正确。‎ ‎5.如图所示,导体杆OP在作用于OP中点且垂直于OP的力作用下,绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动。磁场的磁感应强度为B,AO间接有电阻R,导体杆和框架电阻不计,回路中的总电功率为P,则(  )‎ A.外力的大小为2Br B.外力的大小为Br C.导体杆旋转的角速度为 D.导体杆旋转的角速度为 解析:选C 设导体杆转动的角速度为ω,则导体杆转动切割磁感线产生的感应电动势E=Br2ω,I=,根据题述回路中的总电功率为P,则P=EI;设维持导体杆匀速转动的外力为F,则有P=,v=rω,联立解得F=Br,ω=,选项C正确,A、B、D错误。‎ ‎6.(2019·广东模拟)如图所示,在一磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中(磁场方向垂直纸面向上),垂直于磁场方向水平固定着两根相距为L=‎0.1 m的平行金属导轨MN和PQ ‎,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3 Ω的电阻。垂直两根导轨放置一金属棒ab,且良好接触,其接入电路的电阻r=0.2 Ω。当金属棒ab在水平拉力作用下以速度v=‎4.0 m/s向左做匀速运动时(  )‎ A.金属棒ab所受安培力大小为0.02 N B.N、Q间电压为0.2 V C.a端电势比b端电势低 D.回路中感应电流大小为‎1 A 解析:选A 金属棒ab产生的电动势E=BLv=0.2 V,回路中的感应电流大小I==‎0.4 A,金属棒ab所受的安培力大小F=BIL=0.02 N,A正确,D错误;N、Q之间的电压U=IR=0.12 V,B错误;由右手定则得a端电势较高,C错误。‎ ‎7.(多选)有一半径为R,电阻率为ρ,密度为d的均匀圆环落入磁感应强度为B的径向磁场中,圆环的截面半径为r(r≪R),如图(a)、(b)所示。当圆环在加速下落时某一时刻的速度为v,则(  )‎ A.此时整个圆环的电动势E=2Bvπr B.忽略电感的影响,此时圆环中的电流I= C.此时圆环的加速度a= D.如果径向磁场足够长,则圆环的最大速度vm= 解析:选BD 此时整个圆环垂直切割径向磁感线,电动势E=2BvπR,选项A错误;此时圆环中的电流I==,选项B正确;对圆环根据牛顿第二定律得mg-F安=ma,F安=BI·2πR=,m=dπr2·2πR,则a=g-,选项C错误;如果径向磁场足够长,当a=0时圆环的速度最大,即g-=0,解得vm=,选项D正确。‎ ‎8.(多选)在如图所示的甲、乙、丙中除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动。甲图中的电容器C原不带电,设导体棒、导轨和直流电的电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦不计。图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中,导轨足够长,今给导体棒一个向右的初速度v0,导体棒的最终运动状态是(  )‎ A.三种情况下,导体棒最终均静止 B.图甲、丙中导体棒最终将以不同的速度做匀速运动;图乙中导体棒最终静止 C.图甲、丙中,导体棒最终将以相同的速度做匀速运动 D.甲、乙两种情况下,电阻R上产生的焦耳热一定不同 解析:选BD 题图甲中,导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电,当电容器极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时,电路中没有电流,导体棒不受安培力,其向右做匀速运动;题图乙中,导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流,通过电阻R转化为内能,导体棒速度减小,当导体棒的动能全部转化为内能时,导体棒静止;题图丙中,导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动,速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动,当导体棒产生的感应电动势与电的电动势相等时,电路中没有电流,导体棒向左做匀速运动,故A、C错误,B正确;题图甲中,导体棒的部分动能转化为内能,题图乙中,导体棒的动能全部转化为内能,故有Q甲