2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題五 電路與電磁感應(yīng) 5.12 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用課時(shí)作業(yè).doc

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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題五 電路與電磁感應(yīng) 5.12 電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用課時(shí)作業(yè) 一、選擇題 1．如圖，傾角為α的斜面上放置著光滑平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌下端連有一定值電阻R，金屬棒KN垂直放置于導(dǎo)軌上，在ab左側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，在cd左側(cè)的無磁場(chǎng)區(qū)域cdPM內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)也放置在斜面上．當(dāng)金屬棒KN在重力作用下從磁場(chǎng)右邊界ab處由靜止開始沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)后，下列說法正確的是(　　) A．圓環(huán)有收縮趨勢(shì) B．圓環(huán)有擴(kuò)張趨勢(shì) C．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流變大 D．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變 解析：由于金屬棒KN在重力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，則KNMP回路中產(chǎn)生逆時(shí)針方向(垂直斜面向下看)的感應(yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于斜面向上的磁場(chǎng)，隨著金屬棒做加速運(yùn)動(dòng)，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢(shì)以阻礙圓環(huán)的磁通量增大；又由于金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)的加速度減小，單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減小，A正確． 答案：A 2.(多選)1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實(shí)驗(yàn)”．實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來，但略有滯后．下列說法正確的是(　　) A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) C．在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng) 解析：當(dāng)圓盤在磁針的磁場(chǎng)中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓盤的半徑切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，選項(xiàng)A正確；圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁針施加磁場(chǎng)力作用，導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確；由于圓盤中心正上方懸掛小磁針，在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，磁針的磁場(chǎng)穿過整個(gè)圓盤的磁通量不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圓盤中自由電子隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)形成的電流的磁場(chǎng)，由安培定則可判斷出在中心方向豎直向下，其他位置關(guān)于中心對(duì)稱，此磁場(chǎng)不會(huì)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：AB 3．(多選)如圖a所示為放在同一水平面內(nèi)的兩個(gè)閉合同心圓形線圈A、B，線圈A中通入如圖b所示的電流，t＝0時(shí)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針(如圖中箭頭所示)，則下列說法中正確的是(　　) 　 圖(a) 圖(b) A．在t1～t2時(shí)間段內(nèi)，線圈B內(nèi)有順時(shí)針方向的電流，線圈B有擴(kuò)張的趨勢(shì) B．在t1～t2時(shí)間段內(nèi)，線圈B內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 C．在0～t1時(shí)間段內(nèi)，線圈B內(nèi)有逆時(shí)針方向的電流 D．在0～t1時(shí)間段內(nèi)，線圈B有收縮的趨勢(shì) 解析：在t1～t2時(shí)間段內(nèi)，線圈A中的電流為逆時(shí)針方向，產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向外且是增大的，由此可判定線圈B中的電流為順時(shí)針方向，產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，線圈A、B中電流方向相反，相互排斥，線圈B有擴(kuò)張趨勢(shì)，故A、B正確；在0～t1時(shí)間段內(nèi)，線圈A中的電流為順時(shí)針方向，產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直紙面向里且是減小的，線圈B內(nèi)有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，線圈A、B相互吸引，線圈B有收縮的趨勢(shì)，C錯(cuò)誤，D正確． 答案：ABD 4.如圖，由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd，固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中．一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動(dòng)，滑動(dòng)過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦．在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過程中(　　) A．PQ中電流先增大后減小 B．PQ兩端電壓先減小后增大 C．PQ上拉力的功率先減小后增大 D．線框消耗的電功率先減小后增大 解析：PQ切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，與線框形成閉合回路，等效電路圖如圖所示．由題意，PQ運(yùn)動(dòng)過程中，E不變，r＝R.PQ左側(cè)線框電阻R1增大，PQ右側(cè)線框電阻R2減小，且R1＋R2＝3R.電流I＝，R并＝，在R1＝R2時(shí)，R并最大，因此電流先減小后增大，A錯(cuò)誤．由U＝E－Ir可知，PQ兩端電壓先增大后減小，B錯(cuò)誤．拉力的功率P＝Fv＝BILv，先減小后增大，C正確．R并最大時(shí)R1＝R2，此時(shí)R并＝0.75R＜r，由電源輸出功率的規(guī)律可知，線框消耗功率先增大后減小，D錯(cuò)誤． 答案：C 5．如圖所示，在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m，半徑為r，電阻為R的均勻金屬環(huán)，以v0的初速度向一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)滑去(磁場(chǎng)寬度d>2r)．圓環(huán)的一半進(jìn)入磁場(chǎng)歷時(shí)t秒，這時(shí)圓環(huán)上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則t秒末圓環(huán)中感應(yīng)電流的瞬時(shí)功率為(　　) A. B. C. D. 解析：t秒末圓環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝B2rv，由能量守恒知，減少的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，Q＝mv－mv2，t秒末圓環(huán)中感應(yīng)電流的功率為P＝EI＝＝. 答案：B 6.如圖，空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε；將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為ε′，則等于(　　) A. B. C．1 D. 解析：設(shè)金屬棒長(zhǎng)度為l，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，根據(jù)電磁感應(yīng)定律得ε＝Blv.金屬棒彎折后，切割磁感線運(yùn)動(dòng)的有效長(zhǎng)度變?yōu)閘，故ε′＝Blv.因此＝，B正確． 答案：B 7.圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2，則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa－φb(　　) A．恒為 B．從0均勻變化到 C．恒為－ D．從0均勻變化到－ 解析：根據(jù)E＝，ΔΦ＝(B2－B1)S，知E＝，根據(jù)楞次定律可判斷電流由a流向b，電源內(nèi)部由低電勢(shì)流向高電勢(shì)，所以φb＞φa，A、B錯(cuò)誤．磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，產(chǎn)生恒定電動(dòng)勢(shì)，C正確，D錯(cuò)誤． 答案：C 二、非選擇題 8．(xx天津理綜)如圖所示，“凸”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m，相鄰各邊互相垂直，且處于同一豎直平面內(nèi)，ab邊長(zhǎng)為l，cd邊長(zhǎng)為2l，ab與cd平行，間距為2l.勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的上下邊界均水平，磁場(chǎng)方向垂直于線框所在平面．開始時(shí)，cd邊到磁場(chǎng)上邊界的距離為2l，線框由靜止釋放，從cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)直到ef、pq邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，線框做勻速運(yùn)動(dòng)．在ef、pq邊離開磁場(chǎng)后，ab邊離開磁場(chǎng)之前，線框又做勻速運(yùn)動(dòng)．線框完全穿過磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的熱量為Q.線框在下落過程中始終處于原豎直平面內(nèi)，且ab、cd邊保持水平，重力加速度為g.求 (1)線框ab邊將離開磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小是cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍； (2)磁場(chǎng)上下邊界間的距離H. 解析：(1)設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v1，cd邊上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1，由法拉第電磁感應(yīng)定律，有 E1＝2Blv1　① 設(shè)線框總電阻為R，此時(shí)線框中電流為I1，由閉合電路歐姆定律，有 I1＝?、? 設(shè)此時(shí)線框所受安培力為F1，有 F1＝2I1lB?、? 由于線框做勻速運(yùn)動(dòng)，其受力平衡，有 mg＝F1?、? 由①②③④式得 v1＝　⑤ 設(shè)ab邊離開磁場(chǎng)之前，線框做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v2，同理可得 v2＝?、? 由⑤⑥式得 v2＝4v1?、? (2)線框自釋放直到cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，由機(jī)械能守恒定律，有 2mgl＝mv　⑧ 線框完全穿過磁場(chǎng)的過程中，由能量守恒定律，有 mg(2l＋H)＝mv－mv＋Q?、? 由⑦⑧⑨式得 H＝＋28l?、? 答案：(1)4倍　(2)＋28l 9.小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖1所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡．線圈的水平邊長(zhǎng)L＝0.1 m，豎直邊長(zhǎng)H＝0.3 m，匝數(shù)為N1.線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0＝1.0 T，方向垂直線圈平面向里．線圈中通有可在0～2.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I.掛盤放上待測(cè)物體后，調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡，測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量．(重力加速度取g＝10 m/s2) 　 圖1 圖2 (1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5 kg，線圈的匝數(shù)N1至少為多少？ (2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選N2＝100匝、形狀相同的線圈，總電阻R＝10 Ω.不接外電流，兩臂平衡．如圖2所示，保持B0不變，在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾萪＝0.1 m．當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01 kg的物體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率. 解析：(1)線圈受到安培力F＝N1B0IL　① 天平平衡mg＝N1B0IL?、? 代入數(shù)據(jù)得N1＝25　③ (2)由電磁感應(yīng)定律得E＝N2?、? E＝N2Ld?、? 由歐姆定律得I′＝?、? 線圈受到安培力F′＝N2B0I′L　⑦ 天平平衡m′g＝NB0?、? 代入數(shù)據(jù)得 ＝0.1 T/s?、? 答案：(1)25　(2)0.1 T/s