河北省邢台市高中物理 学案14 电磁感应规律的应用学案(无答案)新人教版选修3-2(通用)

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河北省邢台市高中物理 学案14 电磁感应规律的应用学案(无答案)新人教版选修3-2(通用)

学案14 电磁感应规律的应用 ‎ 一、基础练 ‎1.如图1所示,平行导轨间的距离为d,一端跨接一个电阻R,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于平行金属导轨所在的平面.一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置.金属棒与导轨的电阻不计,当金属棒沿垂直于棒的方向滑行时,通过电阻R的电流为( )‎ 图1‎ A. B. C. D. ‎2. 图2中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l,磁场方向垂直纸面向里,abcd是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离也为l.t=0时刻,bc边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I随时间t变化的图线可能是( )‎ ‎3.如图3所示,ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道,间距为l,其电阻可忽略不计,ac之间连接一阻值为R的电阻.ef为一垂直于ab和cd的金属杆,它与ad和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动.电阻可忽略.整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为B,当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时,杆ef所受的安培力为( )‎ 图3‎ A. B. C. D. ‎4.如图4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( )‎ 图4‎ A.W1>W2,q1=q2 B.W1=W2,q1>q2‎ C.W1W2,q1>q2‎ ‎5.如图5所示,半径为a的圆形区域(图中虚线)内有匀强磁场,磁感应强度为B=0.2 T,半径为b的金属圆环与虚线圆同心、共面的放置,磁场与环面垂直,其中a=‎0.4 m、b=‎0.6 m;金属环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为2 Ω.一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计.‎ 图5‎ ‎(1)若棒以v0=‎5 m/s的速率沿环面向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′的瞬间,MN中的电动势和流过灯L1的电流.‎ ‎(2)撤去中间的金属棒MN,将左面的半圆弧OL1‎ O′以MN为轴翻转90°,若此后B随时间均匀变化,其变化率为= T/s,求灯L2的功率.‎ 二、提升练 ‎6.如图6所示,矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表,整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向与线框平面垂直.当线框向右匀速平动时,下列说法中正确的是( )‎ 图6‎ A.穿过线框的磁通量不变化,MN间无感应电动势 B.MN这段导体做切割磁感线运动,MN间有电势差 C.MN间有电势差,所以电压表有示数 D.因为有电流通过电压表,所以电压表有示数 ‎7.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如下图所示,则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是( )‎ ‎8.如图7所示,线圈C连接光滑平行导轨,导轨处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中,导轨电阻不计,导轨上放着导体棒MN.为了使闭合线圈A产生图示方向的感应电流,可使导体棒MN( )‎ 图7‎ A.向右加速运动 B.向右减速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 ‎9如图8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( )‎ 图8‎ 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μmgvcos θ D.整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcos θ)v ‎10.如图9所示,一个半径为r的铜盘,在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO′匀速转动,磁场方向与盘面垂直,在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷.设整个回路电阻为R,当圆盘匀速运动角速度为ω时,通过电阻的电流为________.‎ 图9‎ ‎11.如图10所示,在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=‎0.1 m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3 Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L=‎0.2 m、每米长电阻r=2.0 Ω/m的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为c、d.当金属棒以速度v=‎4.0 m/s向左做匀速运动时,试求:‎ 图10‎ ‎(1)电阻R中电流的大小和方向;‎ ‎(2)金属棒ab两端点间的电势差.‎ ‎12.如图11所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10 Ω/m,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l=‎0.20 m.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt,比例系数k=0.020 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在t=0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t=6.0 s时金属杆所受的安培力.‎ 图11‎ ‎13.如图12所示,足够长的两根相距为‎0.5 m的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应强度B为0.8 T的匀强磁场的方向垂直于导轨平面.两根质量均为‎0.04 kg的可动金属棒ab和cd都与导轨接触良好,金属棒ab和cd的电阻分别为1 Ω和0.5 Ω,导轨最下端连接阻值为1 Ω的电阻R,金属棒ab用一根细绳拉住,细绳允许承受的最大拉力为0.64 N.现让cd棒从静止开始落下,直至细绳刚被拉断,此过程中电阻R上产生的热量为0.2 J(g取‎10 m/s2).求:‎ 图12‎ ‎(1)此过程中ab棒和cd棒产生的热量Qab和Qcd;‎ ‎(2)细绳被拉断瞬间,cd棒的速度v;‎ ‎(3)细绳刚要被拉断时,cd棒下落的高度h.‎ ‎14.磁悬浮列车的运行原理可简化为如图13所示的模型,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B1和B2,导轨上有金属框abcd,金属框宽度ab与磁场B1、B2宽度相同.当匀强磁场B1和B2同时以速度v0沿直导轨向右做匀速运动时,金属框也会沿直导轨运动,设直导轨间距为L,B1=B2=B,金属框的电阻为R,金属框运动时受到的阻力恒为F,则金属框运动的最大速度为多少?‎ 图13‎
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