【物理】2019届二轮复习电磁感应规律及其应用作业（全国通用）

【物理】2019届二轮复习电磁感应规律及其应用作业（全国通用）

课时作业10　电磁感应规律及其应用 一、选择题(1～5题为单项选择题，6、7题为多项选择题)‎ ‎1.‎ 如图所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心．环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直．导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环接触良好．在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t＝0时恰好在图示位置．规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t＝0开始转动一周的过程中，电流随ωt变化的图象是(　　)‎ 解析：根据E＝Bωl2和I＝可知，导体切割磁感线产生的感应电流的大小是恒定的．根据右手定则，可知C正确．‎ 答案：C ‎2．[2018·浙江五校5月联考]如图1所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术．其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息．如图2所示的是一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来的跳环实验装置，将一个套环置于线圈L上且使铁芯穿过其中，闭合开关S的瞬间，套环将立刻跳起．关于对以上两个运用实例理解正确的是(　　)‎ A．涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了自感现象 B．能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料 C．以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源 D．以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源 解析：涡流探伤技术运用了互感原理，跳环实验演示了互感现象，A项错误；能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料，才能在套环中形成感应电流，B项正确；以上两个案例中涡流探伤技术的线圈必须用交流电源，而跳环实验演示所连接电源是直流电源，C、D项错误．故选B.‎ 答案：B ‎3.‎ 如图所示，用一条横截面积为S的硬导线做成一个边长为L的正方形，把正方形的一半固定在均匀增大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率＝k(k>0)，虚线ab与正方形的一条对角线重合，导线的电阻率为ρ.则下列说法正确的是(　　)‎ A．线框中产生顺时针方向的感应电流 B．线框具有扩张的趋势 C．若某时刻的磁感应强度为B，则线框受到的安培力为 D．线框中a、b两点间的电势差大小为 解析：根据楞次定律，线框中产生的感应电流方向沿逆时针方向，故A错误；B增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的磁场为了阻碍磁通量的增加，线框有收缩的趋势，故B错误；由法拉第电磁感应定律得：E＝＝S＝·L2＝kL2，‎ 因线框电阻R＝ρ，那么感应电流大小为I＝＝，则线框受到的安培力为：F＝BI×L＝，故C正确；由上分析，可知，ab两点间的电势差大小U＝E＝kL2，故D错误．‎ 答案：C ‎4．如图所示的直流电路中，当开关S1、S2都闭合时，三个灯泡L1、L2、L3的亮度关系是L1>L2>L3.电感L的电阻可忽略，D为理想二极管．现断开开关S2，电路达到稳定状态时，再断开开关S1，则断开开关S1的瞬间，下列判断正确的是(　　)‎ A．L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮然后逐渐变暗 B．L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗 C．L1、L2、L3均先变亮然后逐渐变暗 D．L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮然后逐渐变暗 解析：当开关S1、S2都闭合时，三个灯泡L1、L2、L3的亮度关系是L1>L2>L3，对应的实际功率的关系有P1>P2>P3，根据P＝有R1mg，联立解得h>，选项D错误．‎ 答案：BC 二、非选择题 ‎8．如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝37°角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度B＝1 T．质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r.现从静止释放杆ab，测得最大速度为vm.改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图乙所示．已知导轨间距L＝‎2 m，重力加速度g取‎10 m/s2，轨道足够长且电阻不计．‎ ‎(1)杆ab下滑过程中，判断感应电流的方向．‎ ‎(2)求R＝0时，闭合电路中的感应电动势E的最大值．‎ ‎(3)求金属杆的质量m和阻值r.‎ 解析：(1)由右手定则可知，电流方向为b→a(或aMPba)．‎ ‎(2)由题图可知，当R＝0时，杆的速度稳定后，它以‎2 m/s的速度匀速下滑，此时电路中的感应电动势最大，最大值E＝BLv＝4 V.‎ ‎(3)金属杆下滑的最大速度即为vm.‎ 杆切割磁感线产生的感应电动势的最大值E＝BLvm 由闭合电路的欧姆定律得I＝ 杆达到最大速度时，满足条件 mgsinθ－BIL＝0‎ 解得vm＝(R＋r)‎ 结合图象可得 ＝k，k＝‎1 m/(s·Ω)‎ r＝‎2 m/s 解得m＝ kg，r＝2 Ω.‎ 答案：(1)b→a　(2)4 V　(3) kg　2 Ω ‎9．如图所示，两根质量均为m＝‎2 kg的金属棒垂直放在光滑的水平导轨上，左右两部分导轨间距之比为1：2，导轨间有大小相等但左、右两部分方向相反的匀强磁场，两棒电阻与棒长成正比，不计导轨电阻．现用250 N的水平拉力F向右拉CD棒，CD棒运动x＝‎0.5 m时其上产生的焦耳热为Q2＝30‎ ‎ J，此时两棒速率之比为vA：vC＝1：2，现立即撤去拉力F，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，求：‎ ‎(1)在CD棒运动‎0.5 m的过程中，AB棒上产生的焦耳热；‎ ‎(2)撤去拉力F瞬间，两棒的速度大小vA和vC；‎ ‎(3)撤去拉力F后，两棒最终匀速运动的速度大小v′A和v′C.‎ 解析：(1)设两棒的长度分别为l和‎2l，所以电阻分别为R和2R，由于电路中任何时刻电流均相等，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知AB棒上产生的焦耳热Q1＝15 J.‎ ‎(2)根据能量守恒定律，有Fx＝mv＋mv＋Q1＋Q2‎ 又vA：vC＝1：2，联立以上两式并代入数据得vA＝‎4 m/s，vC＝‎8 m/s.‎ ‎(3)撤去拉力F后，AB棒继续向左做加速运动，而CD棒向右做减速运动，两棒最终匀速运动时电路中电流为零，即两棒切割磁感线产生的电动势大小相等，此时两棒的速度满足 BLvA′＝B·2LvC′‎ 即vA′＝2vC′(不对过程进行分析，认为系统动量守恒是常见错误)‎ 对两棒分别应用动量定理，规定水平向左为正方向，有FA·t＝mvA′－mvA，－FC·t＝mvC′－mvC.‎ 因为FC＝2FA，故有＝ 联立以上各式解得vA′＝‎6.4 m/s，vC′＝‎3.2 m/s.‎ 答案：(1)15 J　(2)‎4 m/s　‎8 m/s　(3)‎6.4 m/s　‎3.2 m/s