【物理】2020届一轮复习人教版第十章电磁感应第2课时课时作业

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【物理】2020届一轮复习人教版第十章电磁感应第2课时课时作业

‎ ‎ ‎2020届一轮复习人教版 第十章 电磁感应 第2课时 课时作业 一、法拉第电磁感应定律的理解与应用 ‎1.如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合:磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0,使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为(  )‎ A. B. C. D. C 解析:设圆的半径为L,电阻为R,当线框以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势E1=B0ωL2.当线框不动,而磁感应强度随时间变化时,E2=πL2,由=得B0ωL2=πL2,即=,故C项正确.‎ ‎2.(2019年潍坊一中)(多选)如图所示,两根间距为d的光滑金属导轨,平行放置在倾角为 的斜面上,导轨的右端接有电阻R,整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有一质量为m、电阻也为R的金属棒与两导轨垂直且接触良好,金属棒以一定的初速度v0在沿着导轨上滑一段距离L后返回,不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。下列说法正确的是(  )‎ A.导体棒返回时先做加速运动,最后做匀速直线运动 B.导体棒沿着导轨上滑过程中通过R的电量q= C.导体棒沿着导轨上滑过程中克服安培力做的功W=(mv-mgL)‎ D.导体棒沿着导轨上滑过程中电阻R上产生的热量Q=(mv-mgL)‎ 答案:ABC ‎3.(2018·河南八市重点高中联考)如图所示,导体杆OQ在作用于OQ中点且垂直于OQ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,方向垂直于框架平面,AO间接有电阻R,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 C 解析:由题意知,导体杆切割磁感线产生的电动势为E=,设Q点的线速度大小为v,则导体杆旋转切割磁感线产生的感应电动势E=Brv,根据P=F·v 及ω=,求得F=Br,ω=,因此C项正确.‎ ‎4.(2018河北石家庄二模,21)(多选)如图甲所示,质量m=3.0×10-3 kg的“”形金属细框竖直放置在两水银槽中,“”形框的水平细杆CD长l=0.20 m,处于磁感应强度大小B1=1.0 T、方向水平向右的匀强磁场中.有一匝数n ‎=300 匝、面积S=0.01 m2的线圈通过开关K与两水银槽相连.线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的匀强磁场中,其磁感应强度B2随时间t变化的关系如图乙所示.t=0.22 s时闭合开关K瞬间细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力),跳起的最大高度h=0.20 m.不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,下列说法正确的是(  )‎ A.0~0.10 s内线圈中的感应电动势大小为3 V B.开关K闭合瞬间,CD中的电流方向由C到D C.磁感应强度B2的方向竖直向下 D.开关K闭合瞬间,通过细杆CD的电荷量为0.03 C BD 解析:0~0.1 s内线圈中的磁场均匀变化,由法拉第电磁感应定律E=n=nS,代入数据得E=30 V,A错.开关闭合瞬间,细框会跳起,可知细框受向上的安培力,由左手定则可判断电流方向由C到D,B对.由于t=0.22 s时通过线圈的磁通量正在减少,再对线圈由楞次定律可知感应电流产生的磁场的方向与B2的方向相同,故再由安培定则可知C错误.K闭合瞬间,因安培力远大于重力,则由动量定理有B1IlΔt=mv,通过细杆的电荷量Q=IΔt,线框向上跳起的过程中v2=2gh,解得Q=0.03 C,D对.‎ 二、导体切割磁感线产生感应电动势的计算 ‎5.如图所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd,b、d间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里).现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动.令U表示MN两端电压的大小,下列说法正确的是(  )‎ A.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b经R到d B.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d经R到b C.MN受到的安培力大小FA=,方向水平向右 D.MN受到的安培力大小FA=,方向水平向左 A 解析:根据电磁感应定律,MN产生的电动势E=Blv,由于MN的电阻与外电路电阻相同,所以MN两端的电压U=E=Blv,根据右手定则,流过固定电阻R的感应电流由b经R到d,故A正确,B错误;MN受到的安培力大小FA=,方向水平向左,故C、D错误.‎ ‎6.如图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN,PQ为其边界,OO′为其对称轴.一导线折成边长为L的正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动,当运动到关于OO′对称的位置时(  )‎ A.穿过回路的磁通量为零 B.回路中感应电动势大小为BLv0‎ C.回路中感应电流的方向为顺时针方向 D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相反 A 解析:由于两磁场的磁感应强度大小相等,方向相反,且回路此时关于OO′对称,因而此时穿过回路的磁通量为零;ab,cd均切割磁感线,相当于两个电源,由右手定则知,回路中感应电流方向为逆时针方向,两电源串联,感应电动势为2BLv0;由左手定则知ab,cd所受安培力方向均向左.‎ ‎7.如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R 的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(  )‎ A.由c到d,I= B.由d到c,I= C.由c到d,I= D.由d到c,I= D 解析:由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动势E=Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=.‎ ‎8.(2018安徽十校联考)如图所示,将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状,它通过两个小金属环a,b与长直金属杆导通,图中a,b间距离为L,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d.右边虚线范围内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于弯曲导线所在平面的匀强磁场,磁场区域的宽度为,现在外力作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动,t=0时刻a环刚从O点进入磁场区域,则下列说法正确的是(  )‎ A.在t=时刻,回路中的感应电动势为Bdv B.在t=时刻,回路中的感应电动势为2Bdv C.在t=时刻,回路中的感应电流第一次改变方向 D.在t=时刻,回路中的感应电流第一次改变方向 D 解析:t=时刻前后杆中电流均为a→b,t=时刻,回路中切割磁感线的有效长度为0,感应电动势为0,此时前后流过杆的电流由a→b改为b→a;t=时刻,回路中切割磁感线的有效长度为d,感应电动势为Bdv.‎ 三、自感与涡流 ‎9. (2018·江西新余四中模拟)某同学为了验证断电自感现象,找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路.检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象.虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,可能的原因是(  )‎ A.电源的内阻偏大    B.线圈电阻偏大 C.小灯泡电阻偏大 D.线圈的自感系数较大 B 解析:灯泡能否发生闪亮,取决于通过灯泡的电流有没有增大,与电源的内阻无关,故A错误.线圈电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流大于流过线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡不发生闪亮现象,故B正确.小灯泡电阻偏大,稳定时流过灯泡的电流小于流过线圈的电流,断开开关时,根据楞次定律,流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小,灯泡将发生闪亮现象,故C错误.线圈的自感系数较大,产生的自感电动势较大,但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小,故D错误.‎ ‎10.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感线圈L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值.在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S.下列表示A,B两点间电压UAB随时间t变化的图像中,正确的是(  )‎ B 解析:S闭合时,由于电感线圈L阻碍电流增大,‎ 经过一段时间电流稳定时L电阻不计,可见电路的外电阻是从大变小的过程.由U外=E可知U外也是从大变小的过程.t1时刻断开S,由于自感在L,R,D构成的回路中,电流从B向A,中间流过D,所以t1时刻UAB反向.‎ ‎【素能提升】 ‎ ‎11.(多选)如图所示的电路中,线圈匝数为n、横截面积为S、电阻为r,线圈处于一个磁感应强度均匀减小的磁场中,磁感应强度方向水平向右且与线圈平面垂直,电路中两个定值电阻的阻值分别为r和2r,电容器的电容为C、带电荷量为q.下列说法正确的是(  ) ‎ A.电容器上极板带正电 B.电容器下极板带正电 C.磁感应强度随时间的变化率为 D.磁感应强度随时间的变化率为 BD 解析:由题图可知,向右的磁场均匀减小,根据楞次定律,外电路r中的电流自右向左,所以电容器下极板带正电;由C=得,电容器两端的电压即电源的路端电压U=,又由闭合电路欧姆定律可知,感应电动势E=2U=,根据法拉第电磁感应定律有E=nS,联立得=.‎ ‎12.(多选)根据地磁场的特征可知,在北半球的地磁场有一水平向北的分量Bx和一个竖直向下的分量By.某研究性学习小组设计了如下实验测量Bx和By的大小,自制一个电阻为R的长方形n匝线圈abcd沿着磁针所指的南北方向平放在北半球的一个水平桌面上,测得两边的长度ad=L1,bc=L2,如图所示.现突然将线圈翻转180°,使ab与dc互换位置,测得线圈中流过的电荷量为q1,然后维持bc边不动,将线圈绕bc边转动,使之突然竖直,‎ 这次测得线圈中流过的电荷量为q2,则下列说法正确的是(  )‎ A.By= B.By= C.Bx= D.Bx= BD 解析:当线圈翻转180°时,穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ1=2ByL1L2,感应电动势E1=n,根据欧姆定律有1=,而q1=1Δt1,解得By=,所以选项B正确,选项A错误;当线圈绕bc边竖直立起来时,穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ2=ByL1L2+BxL1L2,同理可得q2=n,解得Bx=,所以选项D正确,选项C错误.‎ ‎13.(2017江苏单科,13)如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻.质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v.导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求:‎ ‎(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I;‎ ‎(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;‎ ‎(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P.‎ 解析:(1)MN刚扫过金属杆时,金属杆的感应电动势E=Bdv0①‎ 回路的感应电流I=②‎ 由①②式解得I=③‎ ‎(2)金属杆所受的安培力F=BId④‎ 由牛顿第二定律得,对金属杆F=ma⑤‎ 由③④⑤式得a=⑥‎ ‎(3)金属杆切割磁感线的相对速度v′=v0-v⑦‎ 感应电动势E=Bdv′⑧‎ 感应电流的电功率P=⑨‎ 由⑦⑧⑨式得P=⑩‎ 答案:(1) (2) (3) 方法技巧:感应电动势的求法 感应电动势可分为感生电动势和动生电动势.感生电动势用公式E=n求解,且只能求解平均电动势.动生电动势用公式E=BLv求解,既可以求平均电动势,也可以求瞬时电动势.用E=BLv求解电动势时,v为导体棒垂直切割磁感线的速度.‎
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