2019-2020年高考物理二輪復習 專題五 電路與電磁感應 5.12 電磁感應規(guī)律及其應用課時作業(yè).doc

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2019-2020年高考物理二輪復習 專題五 電路與電磁感應 5.12 電磁感應規(guī)律及其應用課時作業(yè) 一、選擇題 1．如圖，傾角為α的斜面上放置著光滑平行導軌，導軌下端連有一定值電阻R，金屬棒KN垂直放置于導軌上，在ab左側存在有界勻強磁場B，磁場方向垂直斜面向上，在cd左側的無磁場區(qū)域cdPM內有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)也放置在斜面上．當金屬棒KN在重力作用下從磁場右邊界ab處由靜止開始沿導軌向下運動后，下列說法正確的是(　　) A．圓環(huán)有收縮趨勢 B．圓環(huán)有擴張趨勢 C．圓環(huán)內產(chǎn)生的感應電流變大 D．圓環(huán)內產(chǎn)生的感應電流不變 解析：由于金屬棒KN在重力的作用下向下運動，則KNMP回路中產(chǎn)生逆時針方向(垂直斜面向下看)的感應電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于斜面向上的磁場，隨著金屬棒做加速運動，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)的磁通量增大；又由于金屬棒沿導軌向下運動的加速度減小，單位時間內磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流不斷減小，A正確． 答案：A 2.(多選)1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖所示．實驗中發(fā)現(xiàn)，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后．下列說法正確的是(　　) A．圓盤上產(chǎn)生了感應電動勢 B．圓盤內的渦電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉動 C．在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化 D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導致磁針轉動 解析：當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，圓盤的半徑切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，選項A正確；圓盤內的渦電流產(chǎn)生的磁場對磁針施加磁場力作用，導致磁針轉動，選項B正確；由于圓盤中心正上方懸掛小磁針，在圓盤轉動過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量不變，選項C錯誤；圓盤中自由電子隨圓盤一起運動形成的電流的磁場，由安培定則可判斷出在中心方向豎直向下，其他位置關于中心對稱，此磁場不會導致磁針轉動，選項D錯誤． 答案：AB 3．(多選)如圖a所示為放在同一水平面內的兩個閉合同心圓形線圈A、B，線圈A中通入如圖b所示的電流，t＝0時電流方向為順時針(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時間段內，線圈B內有順時針方向的電流，線圈B有擴張的趨勢 B．在t1～t2時間段內，線圈B內感應電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里 C．在0～t1時間段內，線圈B內有逆時針方向的電流 D．在0～t1時間段內，線圈B有收縮的趨勢 解析：在t1～t2時間段內，線圈A中的電流為逆時針方向，產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外且是增大的，由此可判定線圈B中的電流為順時針方向，產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，線圈A、B中電流方向相反，相互排斥，線圈B有擴張趨勢，故A、B正確；在0～t1時間段內，線圈A中的電流為順時針方向，產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里且是減小的，線圈B內有順時針方向的感應電流，線圈A、B相互吸引，線圈B有收縮的趨勢，C錯誤，D正確． 答案：ABD 4.如圖，由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd，固定在水平面內且處于方向豎直向下的勻強磁場B中．一接入電路電阻為R的導體棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動，滑動過程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計摩擦．在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中(　　) 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切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢，與線框形成閉合回路，等效電路圖如圖所示．由題意，PQ運動過程中，E不變，r＝R.PQ左側線框電阻R1增大，PQ右側線框電阻R2減小，且R1＋R2＝3R.電流I＝，R并＝，在R1＝R2時，R并最大，因此電流先減小后增大，A錯誤．由U＝E－Ir可知，PQ兩端電壓先增大后減小，B錯誤．拉力的功率P＝Fv＝BILv，先減小后增大，C正確．R并最大時R1＝R2，此時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錯誤． 答案：C 5．如圖所示，在光滑的水平面上，一質量為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強度大小為B、方向豎直向下的有界勻強磁場滑去(磁場寬度d>2r)．圓環(huán)的一半進入磁場歷時t秒，這時圓環(huán)上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則t秒末圓環(huán)中感應電流的瞬時功率為(　　) A. B. C. D. 解析：t秒末圓環(huán)中感應電動勢為E＝B2rv，由能量守恒知，減少的動能全部轉化為焦耳熱，Q＝mv－mv2，t秒末圓環(huán)中感應電流的功率為P＝EI＝＝. 答案：B 6.如圖，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應強度方向垂直，當它以速度v沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應電動勢大小為ε；將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應強度相垂直的平面內，當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應電動勢大小為ε′，則等于(　　) A. B. C．1 D. 解析：設金屬棒長度為l，勻強磁場的磁感應強度為B，根據(jù)電磁感應定律得ε＝Blv.金屬棒彎折后，切割磁感線運動的有效長度變?yōu)閘，故ε′＝Blv.因此＝，B正確． 答案：B 7.圖為無線充電技術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時間內，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差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，電源內部由低電勢流向高電勢，所以φb＞φa，A、B錯誤．磁感應強度均勻增加，產(chǎn)生恒定電動勢，C正確，D錯誤． 答案：C 二、非選擇題 8．(xx天津理綜)如圖所示，“凸”字形硬質金屬線框質量為m，相鄰各邊互相垂直，且處于同一豎直平面內，ab邊長為l，cd邊長為2l，ab與cd平行，間距為2l.勻強磁場區(qū)域的上下邊界均水平，磁場方向垂直于線框所在平面．開始時，cd邊到磁場上邊界的距離為2l，線框由靜止釋放，從cd邊進入磁場直到ef、pq邊進入磁場前，線框做勻速運動．在ef、pq邊離開磁場后，ab邊離開磁場之前，線框又做勻速運動．線框完全穿過磁場過程中產(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，且ab、cd邊保持水平，重力加速度為g.求 (1)線框ab邊將離開磁場時做勻速運動的速度大小是cd邊剛進入磁場時的幾倍； (2)磁場上下邊界間的距離H. 解析：(1)設磁場的磁感應強度大小為B，cd邊剛進入磁場時，線框做勻速運動的速度為v1，cd邊上的感應電動勢為E1，由法拉第電磁感應定律，有 E1＝2Blv1?、? 設線框總電阻為R，此時線框中電流為I1，由閉合電路歐姆定律，有 I1＝　② 設此時線框所受安培力為F1，有 F1＝2I1lB　③ 由于線框做勻速運動，其受力平衡，有 mg＝F1?、? 由①②③④式得 v1＝?、? 設ab邊離開磁場之前，線框做勻速運動的速度為v2，同理可得 v2＝　⑥ 由⑤⑥式得 v2＝4v1?、? (2)線框自釋放直到cd邊進入磁場前，由機械能守恒定律，有 2mgl＝mv?、? 線框完全穿過磁場的過程中，由能量守恒定律，有 mg(2l＋H)＝mv－mv＋Q?、? 由⑦⑧⑨式得 H＝＋28l　⑩ 答案：(1)4倍　(2)＋28l 9.小明同學設計了一個“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L＝0.1 m，豎直邊長H＝0.3 m，匝數(shù)為N1.線圈的下邊處于勻強磁場內，磁感應強度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范圍內調節(jié)的電流I.掛盤放上待測物體后，調節(jié)線圈中電流使天平平衡，測出電流即可測得物體的質量．(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到0.5 kg，線圈的匝數(shù)N1至少為多少？ (2)進一步探究電磁感應現(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磁場，且磁感應強度B隨時間均勻變大，磁場區(qū)域寬度d＝0.1 m．當掛盤中放質量為0.01 kg的物體時，天平平衡，求此時磁感應強度的變化率. 解析：(1)線圈受到安培力F＝N1B0IL?、? 天平平衡mg＝N1B0IL?、? 代入數(shù)據(jù)得N1＝25?、? (2)由電磁感應定律得E＝N2?、? E＝N2Ld?、? 由歐姆定律得I′＝?、? 線圈受到安培力F′＝N2B0I′L?、? 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