【物理】2019届一轮复习人教版电磁感应 学案

【物理】2019届一轮复习人教版电磁感应 学案

第十二章　电磁感应 时间:60分钟　分值:100分 一、选择题(每小题6分,共60分)‎ ‎1.在电磁学的发展过程中,许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是(　　)‎ A.奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象 B.麦克斯韦预言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在 C.库仑发现了点电荷的相互作用规律并通过油滴实验测定了元电荷的数值 D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 答案　A　赫兹用实验证实了电磁波的存在,B错;通过油滴实验测定了元电荷的数值的科学家是密立根,C错;安培发现了磁场对电流的作用规律,洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律,D错。‎ ‎2.如图所示,导线框abcd与通电直导线在同一平面内,两者彼此绝缘,直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点,当线框向右运动的瞬间,则(　　)‎ A.线框中有感应电流,且按顺时针方向 B.线框中有感应电流,且按逆时针方向 C.线框中有感应电流,但方向难以判断 D.由于穿过线框的磁通量为零,所以线框中没有感应电流 答案　B　由安培定则可判知通电直导线周围磁场如图所示。当ab导线向右做切割磁感线运动时,由右手定则判断感应电流为a→b,同理可判断cd导线中的感应电流方向为c→d,ad、bc两边不做切割磁感线运动,所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的。‎ ‎3.插有铁芯的线圈(电阻不能忽略)直立在水平桌面上,铁芯上套一铝环,线圈与电源、开关相连。以下说法中正确的是(　　)‎ A.闭合开关的瞬间铝环跳起,开关闭合后再断开的瞬间铝环又跳起 B.闭合开关的瞬间铝环不跳起,开关闭合后再断开的瞬间铝环也不跳起 C.闭合开关的瞬间铝环不跳起,开关闭合后再断开的瞬间铝环跳起 D.闭合开关的瞬间铝环跳起,开关闭合后再断开的瞬间铝环不跳起 答案　D　闭合开关瞬间,铝环中的磁通量增大,铝环要远离磁场,以阻碍磁通量的增大,故会跳起,而闭合开关后再断开的瞬间,铝环中的磁通量减少,铝环有靠近磁场的趋势,以阻碍这种减小,故不会跳起,即D正确。‎ ‎4.在如图所示的电路中,A1和A2是两个相同的灯泡,线圈L的自感系数足够大,电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是(　　) ‎ A.合上开关S时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮 B.断开开关S时,A1和A2都会立即熄灭 C.断开开关S时,A2闪亮一下再熄灭 D.断开开关S时,流过A2的电流方向向右 答案　A　合上开关S时,线圈L中产生的自感电动势阻碍电流增大,并且阻碍作用逐渐变小直至为零,故A2先亮,A1后亮,最后一样亮。选项A正确。断开开关S时,线圈L中产生的自感电动势阻碍电流减小,因电路稳定时通过A1和A2的电流大小相等,故断开开关S时,A1和A2都逐渐熄灭,流过A2的电流方向向左。选项B、C、D都错误。‎ ‎5.边长为a的闭合金属正三角形框架,完全处于垂直于框架平面的匀强磁场中,现把框架匀速拉出磁场,如图所示,则选项图中电动势、外力、外力功率与位移图像规律与这一过程相符合的是(　　)‎ 答案　B　框架匀速拉出过程中,有效长度l均匀增加,由E=Blv知,电动势均匀变大,A错、B对;因匀速运动,则F外力=F安=BIl=,故外力F外随位移x的增大而非线性增大,C错;外力功率P=F外力v,v恒定不变,故P也随位移x的增大而非线性增大,D错。‎ ‎6.如图所示,绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路,在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A,下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是(　　)‎ A.线圈中通以恒定的电流 B.通电时,使滑动变阻器的滑片P匀速移动 C.通电时,使滑动变阻器的滑片P加速移动 D.将开关突然断开的瞬间 答案　A　当线圈中通恒定电流时,产生的磁场为稳恒磁场,通过铜环A的磁通量不发生变化,不会产生感应电流。‎ ‎7.如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,滑动变阻器R的滑片P向右滑动过程中,线圈ab将(　　)‎ A.静止不动 B.顺时针转动 C.逆时针转动 D.发生转动,但因电源的极性不明,无法确定转动方向 答案　B　当P向右滑动时,电路总电阻减小,电路中的电流是增大的,两磁铁间的磁场增强,通过闭合导体线圈的磁通量增大,线圈中产生感应电流,受到磁场力而发生转动,“转动”是结果,反抗原因是“磁通量增大”,因此转动后应使穿过线圈的磁通量减小,故应沿顺时针转动。故应选B。‎ ‎8.在光滑的水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B,方向相反的水平匀强磁场,如图所示。PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框,以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,线框的速度为v/2,则下列说法正确的是(　　)‎ A.此过程中通过线框截面的电荷量为 B.此时线框的加速度为 C.此过程中回路产生的电能为2mv2‎ D.此时线框中的电功率为 答案　D　对此过程,由能量守恒定律可得,回路产生的电能E=mv2-m×v2=mv2,选项C错误;线圈磁通量的变化ΔΦ=Ba2,则由电流定义和欧姆定律可得q==,选项A错误;此时线框产生的电流I==,由牛顿第二定律和安培力公式可得加速度a1==,选项B错误;由电功率定义可得P=I2R=,选项D正确。‎ ‎9.如图所示,abcd是一个质量为m,边长为L的正方形金属线框。如从图示位置自由下落,在下落h后进入磁感应强度为B的磁场,恰好做匀速直线运动,该磁场的宽度也为L。在这个磁场的正下方h+L处还有一个未知磁场,金属线框abcd在穿过这个磁场时也恰好做匀速直线运动,那么下列说法正确的是(　　)‎ A.未知磁场的磁感应强度是2B B.未知磁场的磁感应强度是B C.线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL D.线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为2mgL 答案　C　设线圈刚进入第一个磁场时速度大小为v1,那么mgh=m,v1=。设线圈刚进入第二个磁场时速度大小为v2,那么-=2gh,v2=v1。根据题意还可得到,mg=,mg=,整理可得出Bx=B,A、B两项均错。穿过两个磁场时都做匀速运动,把减少的重力势能都转化为电能,所以在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL,C项正确、D项错。‎ ‎10.如图所示,A是一边长为L的正方形导线框。虚线框内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场宽度为‎3L。线框的bc边与磁场左右边界平行且与磁场左边界的距离为L。现维持线框以恒定的速度v沿x轴正方向运动。规定磁场对线框作用力沿x轴正方向为正,‎ 且在图示位置时为计时起点,则在线框穿过磁场的过程中,磁场对线框的作用力随时间变化的图像正确的是　(　　)‎ 答案　B　当bc边进入磁场切割磁感线时,产生感应电流,利用右手定则可判断感应电流的方向从c→b,再利用左手定则可判断安培力向左,与规定的安培力的正方向相反,A错误;结合I=,F=BIL,得安培力F是定值,C错误;当线框穿出磁场时,ad边切割磁感线,产生的感应电流从d→a,利用左手定则可判断安培力向左,与规定的安培力的正方向相反,B正确,D错误。‎ 二、非选择题(共40分)‎ ‎11.(11分)如图所示,质量m1=‎0.1 kg,电阻R1=0.3 Ω,长度l=‎0.4 m 的导体棒ab横放在U形金属框架上。框架质量m2=‎0.2 kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数 μ=0.2。相距‎0.4 m的MM'、NN'相互平行,电阻不计且足够长。电阻R2=0.1 Ω的MN垂直于MM'。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5 T。垂直于ab施加F=2 N的水平恒力,ab从静止开始无摩擦地运动,始终与MM'、NN'‎ 保持良好接触。当ab运动到某处时,框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取‎10 m/s2。‎ ‎(1)求框架开始运动时ab速度v的大小;‎ ‎(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中,MN上产生的热量Q=0.1 J,求该过程ab位移x的大小。‎ 答案　(1)‎6 m/s　(2)‎‎1.1 m 解析　(1)ab棒对框架的压力F1=m‎1g 框架受水平面的支持力FN=m‎2g+F1‎ 依题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力F2=μFN ab中的感应电动势E=Blv MN中电流I=‎ MN受到的安培力F安=IlB 框架开始运动时F安=F2‎ 由上述各式代入数据解得v=‎6 m/s ‎(2)闭合回路中产生的总热量Q总=Q 由能量守恒定律,得Fx=m1v2+Q总 代入数据解得x=‎‎1.1 m ‎12.(13分)如图,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上。t=0时,‎ 金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动。t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g。求 ‎(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;‎ ‎(2)电阻的阻值。‎ 答案　(1)Blt0　(2)‎ 解析　(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得 ma=F-μmg①‎ 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有 v=at0②‎ 当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为 E=Blv③‎ 联立①②③式可得 E=Blt0④‎ ‎(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,根据欧姆定律 I=⑤‎ 式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为 f=BlI⑥‎ 因金属杆做匀速运动,由牛顿运动定律得 F-μmg-f=0⑦‎ 联立④⑤⑥⑦式得 R=⑧‎ ‎13.(16分)光滑平行的金属导轨MN和PQ,间距L=‎1.0 m,与水平面之间的夹角α=30°,匀强磁场磁感应强度B=2.0 T,方向垂直于导轨平面向上,M、P间接有阻值R=2.0 Ω的电阻,其他电阻不计,质量m=‎2.0 kg的金属杆ab垂直导轨放置,如图甲所示。用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab,由静止开始运动,v-t图像如图乙所示,g取‎10 m/s2,导轨足够长。求:‎ ‎(1)恒力F的大小;‎ ‎(2)金属杆速度为‎2.0 m/s时的加速度大小;‎ ‎(3)根据v-t图像估算在前0.8 s内电阻上产生的热量。‎ 图甲 图乙 答案　(1)18 N　(2)‎2.0 m/s2　(3)4.12 J 解析　(1)对金属杆受力分析如图所示。‎ 由v-t图像可知导轨最后匀速运动且vmax=‎4 m/s 即F=mg sin 30°+F安 F安=BIL I=‎ 解得:F=+mg sin 30°=18 N ‎(2)对金属杆由牛顿第二定律得 F-mg sin 30°-F安=ma a==‎2.0 m/s2‎ ‎(3)由v-t图像知:0.8 s内位移即为0~0.8 s内图线与t轴所包围的小方格面积的和,小方格的个数约为28个,故 x=28×0.2×‎0.2 m=‎‎1.12 m 设在前0.8 s内电阻上产生的热量为Q,则由功能关系得Fx=Q+mgx sin α+mv2‎ 由v-t图像知0.8 s时速度v=‎2.2 m/s 解得:Q=Fx-mgx sin α-mv2=4.12 J