金版學(xué)案2018-2019學(xué)年物理（粵教版）選修3-2試題第一章第五節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用

第一章電磁感應(yīng)第五節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用A級抓基礎(chǔ)1．穿過閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象分別如圖所示．下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的論述中正確的是()A．圖①中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變B．圖②中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大C．圖③中回路0～t1時間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢小于在t1～t2時間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．圖④中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小后變大解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律我們知道感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比，即E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，結(jié)合數(shù)學(xué)知識我們知道：穿過閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象的斜率k＝eq\f(ΔΦ,Δt).圖①中磁通量Φ不變，無感應(yīng)電動勢，故A錯誤；圖②中磁通量Φ隨時間t均勻增大，圖象的斜率k不變，也就是說產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不變，故B錯誤；圖③中回路在0～t1時間內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化的圖象的斜率為k1，在tl～t2時間內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化的圖象的斜率為k2，從圖象中發(fā)現(xiàn)：k1大于k2的絕對值．所以在0～t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大于在tl～t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，故C錯誤；圖④中磁通量Φ隨時間t變化的圖象的斜率先變小后變大，所以感應(yīng)電動勢先變小后變大，故D正確．答案：D2．如圖所示，一閉合線圈從高處自由落下，穿過一個有界的水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)(磁場方向與線圈平面垂直)，線圈的一個邊始終與磁場區(qū)的邊界平行，且保持豎直的狀態(tài)不變．在下落過程中，當(dāng)線圈先后經(jīng)過位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時，其加速度的大小分別為a1、a2、a3.下列關(guān)系正確的是()A．a(chǎn)1<g，a2＝0，a3＝g B．a(chǎn)1<g，a2<g，a3<gC．a(chǎn)1<g，a2＝g，a3<g D．a(chǎn)1<g，a2>g，a3<g解析：當(dāng)線圈剛進(jìn)入磁場時，由于穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知此時的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場要阻礙物體間的相對運動，即線圈受到向上的安培力，此過程中有mg－F＝ma，所以a1<g，當(dāng)線圈完全進(jìn)入磁場后，磁通量不變，此過程中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，即線圈只受重力作用，故a2＝g；當(dāng)線圈穿出磁場過程中，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生的磁場要阻礙線圈離開磁場，即產(chǎn)生向上的安培力，所以此時有mg－F＝ma，即a3<g，C正確．答案：C3.(多選)如圖所示，有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則()A．如果B增大，vm將變大B．如果α變大，vm將變大C．如果R變大，vm將變大D．如果m變小，vm將變大解析：金屬桿做加速度減小的加速運動，當(dāng)加速度為零時速度達(dá)到最大，此時mgsinα＝F安＝Beq\f(BLvm,R)L，所以vm＝eq\f(mgRsinα,B2L2).可知B、C對．答案：BC4.如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計，整個裝置放在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升，此過程中力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()A．棒的機(jī)械能增加量 B．棒的動能增加量C．棒的重力勢能增加量 D．電阻R上放出的熱量解析：棒受到重力、安培力、恒力F的作用，安培力和恒力F做功的代數(shù)和(安培力做負(fù)功)等于棒的機(jī)械能的增加量，故A正確；棒加速上升過程中，根據(jù)動能定理，棒的動能增加量等于棒受到的重力、安培力、恒力F的合力做的功，故B錯誤；棒加速上升過程中，棒的重力做負(fù)功，棒的重力勢能增加，棒克服重力做的功就等于棒重力勢能的增加量，故C錯誤；導(dǎo)軌克服安培力做的功等于電阻R上放出的熱量，故D錯誤．答案：A5．一架直升機(jī)停在南半球的地磁極上空，該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時針方向轉(zhuǎn)動．螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示．如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用ε表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，則()A．ε＝πfl2B，且a點電勢低于b點電勢B．ε＝2πfl2B，且a點電勢低于b點電勢C．ε＝πfl2B，且a點電勢高于b點電勢D．ε＝2πfl2B，且a點電勢高于b點電勢解析：每個葉片都切割磁感線，根據(jù)右手定則，a點電勢低于b點電勢．又v＝lω＝2πfl，所以電動勢為E＝eq\f(1,2)Bl2ω＝eq\f(1,2)Bl2×2πf＝πfl2B.故A正確，B、C、D錯誤．答案：AB級提能力6．有人把自行車進(jìn)行了改裝，在后車輪上裝上了一個小型發(fā)電機(jī)，想看電視時，就騎在自行車上不停地蹬車，可供電視、照明用電．發(fā)電機(jī)原理如圖甲所示，在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，放置一個有固定轉(zhuǎn)軸的發(fā)電輪，如圖乙所示，發(fā)電輪平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直，發(fā)電輪半徑為r，輪軸和輪緣為兩個輸出電極，該發(fā)電機(jī)輸出電壓接一理想變壓器，再給一小燈泡供電，則下列說法中正確的是()圖甲圖乙A．當(dāng)人蹬車的速度增大時，小燈泡兩端的電壓降低B．當(dāng)人蹬車的速度增大時，小燈泡兩端的電壓不變C．小燈泡的功率與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)D．小燈泡的功率隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大解析：PQ輸出端的電壓為U＝eq\f(1,2)Bωr2，當(dāng)人蹬車的速度增大時，小燈泡兩端的電壓增大，選項AB錯誤；小燈泡的功率：P＝eq\f(U2,R)＝eq\f(B2ω2r4,4R)，則小燈泡的功率隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大，選項C錯誤，D正確．答案：D7.(多選)如圖所示，將邊長為l的正方形閉合線圈以不同速度v1、v2向右勻速拉出磁場時(v1<v2)，下列結(jié)論正確的是()A．拉力所做的功W2>W1B．拉力的功率P2>P1C．流過線框的電荷量Q2>Q1D．線框中的感應(yīng)電流I2>I1解析：速度越大，感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流越大，拉力等于安培力，安培力F＝BIL，可知拉力越大，由W＝Fs可知A對；拉力的功率等于安培力的功率P＝Fv，B對；電荷量q＝It＝eq\f(ΔΦ,RΔt)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BS,R)相同，C錯、D對．答案：ABD8.(多選)如圖所示，讓閉合線圈abcd從高h(yuǎn)處下落時，進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，在bc邊開始進(jìn)入磁場到ad邊剛進(jìn)入磁場的這一段時間內(nèi)，線圈可能的運動情況是()A．勻加速運動 B．勻速運動C．變加速運動 D．變減速運動解析：如果剛開始進(jìn)入時，重力和安培力相等，則線圈受力平衡，做勻速直線運動，若重力大于安培力，進(jìn)入磁場后，線圈速度增大，安培力F＝eq\f(B2L2v,R)隨著速度增大而增大，所以合力減小，做變加速直線運動，若安培力大于重力，線圈進(jìn)入磁場時，合力向上，速度減小，安培力減小，所以合力減小，加速度減小，故做變減速直線運動，故B、C、D正確．答案：BCD9．如圖甲所示，用粗細(xì)均勻的導(dǎo)線制成的一只圓形金屬圈，現(xiàn)被一根絕緣絲線懸掛在豎直平面內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知金屬圈的質(zhì)量為m＝0.1kg，半徑為r＝0.1m，導(dǎo)線單位長度的阻值為ρ＝0.1Ω/m，金屬圈的上半部分處在一方向垂直圈面向里的有界勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，金屬圈下半部分在磁場外．已知從t＝0時刻起，測得經(jīng)過10s絲線剛好被拉斷．重力加速度g取10m/s2.求：圖甲圖乙(1)導(dǎo)體圓中感應(yīng)電流的大小及方向；(2)絲線所能承受的最大拉力F；(3)此過程中金屬圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析：(1)由楞次定律可知，導(dǎo)體圓中電流方向為逆時針方向，由圖乙知：eq\f(ΔB,Δt)＝0.8T/s導(dǎo)體圓的電阻為：R＝2πrρ圓中感應(yīng)電流為：I＝eq\f(ΔΦ,ΔtR)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(\f(πr2,2),2πrρ)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(r,4ρ)＝0.8×eq\f(0.1,4×0.1)A＝0.2A.(2)t時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B＝eq\f(ΔB,Δt)t，導(dǎo)體圓受到的安培力為：F安＝BI·2r，細(xì)線的拉力F＝F安＋mg＝2BIr＋mg，當(dāng)t＝10s時，代入數(shù)據(jù)，得F＝1.32N.(3)金屬圈內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為：Q＝I2Rt，代入數(shù)據(jù)，得Q＝0.025J.答案：(1)0.2A逆時針方向(2)1.32N(3)0.025J10．如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在豎直平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為L＝1m，導(dǎo)軌間連接的定值電阻R＝3Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0.1kg的金屬桿ab，金屬桿始終與導(dǎo)軌連接良好，桿的電阻r＝1Ω，其余電阻不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1.0T的勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直導(dǎo)軌平面向里．重力加速度g＝10m/s2，現(xiàn)讓金屬桿從AB水平位置由靜止釋放，求：(1)金屬桿的最大速度；(2)當(dāng)金屬桿的加速度是5m/s2，安培力的功率是多大？(3)若從金屬桿開始下落到剛好達(dá)到最大速度的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝0.6J，則通過電阻R的電量是多少？解析：(1)設(shè)金屬桿下落時速度為v，感應(yīng)電動勢為E＝BLv，電路中的電流為I＝eq\f(E,R＋r)，金屬桿受到的安培力F＝BIL，當(dāng)安培力與重力等大反向時，金屬桿速度最大，即F＝mg，聯(lián)立可得v＝4m/s.(2)設(shè)此時金屬桿的速度為v1，安培力為F1，則有F1＝eq\f(B2L2v1,R＋r)，根據(jù)牛頓第二定律有mg－F1＝ma，安培力的功率為P＝F1v1，已知a＝5m