【核動力】2022屆高三物理一輪復習課時作業(yè)27-第9章-電磁感應2-

課時作業(yè)(二十七)(時間：45分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題至少有一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后括號內)1．如圖所示，邊長為L，匝數為N的正方形線圈abcd位于紙面內，線圈內接有電阻值為R的電阻，過ab中點和cd中點的連線OO′恰好位于垂直紙面對里的勻強磁場的右邊界上，磁場的磁感應強度為B.當線圈轉過90°時，通過電阻R的電荷量為()A.eq\f(BL2,2R)B.eq\f(NBL2,2R)C.eq\f(BL2,R)D.eq\f(NBL2,R)【解析】初狀態(tài)時，通過線圈的磁通量為Φ1＝eq\f(BL2,2)，當線圈轉過90°時，通過線圈的磁通量為0，由q＝Neq\f(ΔΦ,R)可得通過電阻R的電量為eq\f(NBL2,2R).【答案】B2．有人把自行車進行了改裝，在后車輪上裝上了一個小型發(fā)電機，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)電機原理如圖甲所示，在勻強磁場中，磁感應強度為B，放置一個有固定轉軸的發(fā)電輪，如圖所示，發(fā)電輪平面與磁感應強度垂直，發(fā)電輪半徑為r，輪軸和輪緣為兩個輸出電極，該發(fā)電機輸出電壓接一抱負變壓器，再給一小燈泡供電，則下列說法中正確的是()A．當人蹬車的速度增大時，小燈泡兩端的電壓降低B．當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)電機轉速無關D．小燈泡的功率隨發(fā)電機轉速的增大而增大【解析】轉輪發(fā)電機的電動勢為E＝eq\f(1,2)Br2ω，蹬車的速度增大時，角速度增大，電動勢增大，輸入電壓和輸入功率增大．D正確．【答案】D3.(2021·北京卷，17)如圖，在磁感應強度為B、方向垂直紙面對里的勻強磁場中，金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產生的感應電動勢為E1；若磁感應強度增為2B，其他條件不變，MN中產生的感應電動勢變?yōu)镋2.則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1∶E2分別為()A．c→a,2∶1B．a→c,2∶1C．a→c,1∶2D．c→a,1∶2【解析】依據右手定則可知，金屬桿中的電流方向為N→M，則電阻R中的電流方向為a→c.依據E＝BLv可得，E1∶E2＝1∶2，C項正確．【答案】C4．如圖甲是矩形導線框，電阻為R，虛線左側線框面積為S，右側面積為2S，虛線左右兩側導線框內磁場的磁感應強度隨時間變化如圖乙所示，設垂直線框向里的磁場為正，則關于線框中0～t0時間內的感應電流的說法正確的是()A．感應電流的方向為順時針方向B．感應電流的方向為逆時針方向C．感應電流的大小為eq\f(B0S,Rt0)D．感應電流的大小為eq\f(3B0S,Rt0)【解析】向里的變化磁場產生的感應電動勢為：E1＝Seq\f(ΔB1,Δt1)，方向為逆時針方向；向外的變化磁場產生的感應電動勢為：E2＝2Seq\f(ΔB2,Δt2)，方向為逆時針方向；從圖中可以得到：eq\f(ΔB1,Δt1)＝eq\f(ΔB2,Δt2)＝eq\f(B0,t0)，感應電流為I＝eq\f(E1＋E2,R)＝eq\f(3B0S,Rt0)，方向為逆時針方向，即BD正確．【答案】BD5.如圖所示，長為L的金屬導線上端懸于C點，下端系一小球A，在豎直向下的勻強磁場中做圓錐擺運動，轉動方向如圖所示，導線與豎直方向的夾角為θ，擺球的角速度為ω，磁感應強度為B，則金屬導線中產生感應電動勢的高電勢端及大小為()A．C點eq\f(1,2)BL2ωB．C點eq\f(1,2)BL2ωsin2θC．A點eq\f(1,2)BL2ωD．A點eq\f(1,2)BL2ωsin2θ【解析】由右手定則可推斷φC>φA，即C端的電勢高于A端的電勢；金屬導線切割磁感線的有效長度為Lsinθ，所以導線中產生的感應電動勢為：E＝eq\f(1,2)B(Lsinθ)2ω＝eq\f(1,2)BL2ωsin2θ.故B正確．【答案】B6.如圖所示的電路中，電源的電動勢為E，內阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時刻閉合開關S，經過一段時間后，在t＝t1時刻斷開S.下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中，正確的是()【解析】S閉合時，由于自感L有感抗，經過一段時間電流穩(wěn)定時L電阻不計，可見電路的外阻是從大變小的過程．由U外＝eq\f(R外,R外＋r)E可知U外也是從大變小的過程，所以A、C錯．t1時刻斷開S，由于自感在L、R、D構成的回路中電流從B向A中間流過D，所以t1時刻UAB反向，B正確．【答案】B7．(2022·安徽理綜，20)英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場．如圖所示，一個半徑為r的絕緣細圓環(huán)水平放置，環(huán)內存在豎直向上的勻強磁場B，環(huán)上套一帶電荷量為＋q的小球．已知磁感應強度B隨時間均勻增加，其變化率為k，若小球在環(huán)上運動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大小是()A．0B.eq\f(1,2)r2qkC．2πr2qkD．πr2qk【解析】由法拉第電磁感應定律得：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·πr2＝kπ·r2小球運動一圈，電場力做的功為W＝Eq＝πr2qk，選項D正確．【答案】D8.一個面積S＝4×10－2m2、匝數n＝100的線圈放在勻強磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示A．在開頭的2s內穿過線圈的磁通量變化率等于0.08Wb/sB．在開頭的2s內穿過線圈的磁通量的變化量等于零C．在開頭的2s內線圈中產生的感應電動勢等于8VD．在第3s末線圈中的感應電動勢等于零【解析】由圖知，前2s內eq\f(ΔB,Δt)＝2T/s，所以eq\f(ΔΦ,Δt)＝2×4×10－2Wb/s＝0.08Wb/s，A選項正確；在開頭的2s內磁感應強度B由2T減到0，又從0向相反方向增加到2T，所以這2s內的磁通量的變化量ΔΦ＝B1S＋B2S＝2BS＝2×2×4×10－2Wb＝0.16Wb，B選項錯誤；開頭的2s內E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×0.08V＝8V，C選項正確；第3s末的感應電動勢等于2s～4s內的平均感應電動勢，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)·S＝100×2×4×10－2V＝8V，D選項錯誤．【答案】AC9．如圖所示，水平放置的粗糙U形框架上接一個阻值為R0的電阻，放在垂直紙面對里的、場強大小為B的勻強磁場中，一個半徑為L、質量為m的半圓形硬導體AC在水平向右的恒定拉力F的作用下，由靜止開頭運動距離d后速度達到v，半圓形硬導體AC的電阻為r，其余電阻不計．下列說法正確的是()A．此時AC兩端電壓為UAC＝2BLvB．此時AC兩端電壓為UAC＝eq\f(2BLvR0,R0＋r)C．此過程中電路產生的電熱為Q＝Fd－eq\f(1,2)mv2D．此過程中通過電阻R0的電荷量為q＝eq\f(2BLd,R0＋r)【解析】AC的感應電動勢為：E＝2BLv，兩端電壓為UAC＝eq\f(ER0,R0＋r)＝eq\f(2BLvR0,R0＋r)，A錯、B對；由功能關系得Fd＝eq\f(1,2)mv2＋Q＋Wμ，C錯；此過程中平均感應電流為eq\x\to(I)＝eq\f(2BLd,R0＋rΔt)，通過電阻R0的電荷量為q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(2BLd,R0＋r)，D對．【答案】BD10．如圖所示，水平放置的光滑金屬長導軌MM′和NN′之間接有電阻R，導軌左、右兩區(qū)域分別存在大小相等方向相反且與導軌平面垂直的勻強磁場，設左、右區(qū)域磁場的磁感應強度大小分別為B1和B2，虛線為兩區(qū)域的分界線，一根阻值也為R的金屬棒ab放在導軌上并與其垂直，導軌電阻不計．若金屬棒ab在外力F的作用下從左邊的磁場區(qū)域距離磁場邊界x處勻速運動到右邊的磁場區(qū)域距離磁場邊界x處，下列說法中正確的是()A．當金屬棒通過磁場邊界時，通過電阻R的電流反向B．當金屬棒通過磁場邊界時，金屬棒受到的安培力反向C．金屬棒在題設的運動過程中，通過電阻R的電荷量等于零D．金屬棒在題設的運動過程中，回路中產生的熱量等于Fx【解析】金屬棒的運動方向不變，磁場方向反向，則電流方向相反，選項A正確；電流方向反向，磁場也反向時，安培力的方向不變，選項B錯誤；由q＝eq\f(ΔΦ,R總)，因初、末狀態(tài)磁通量相等，所以通過電阻R的電荷量等于零，選項C正確；由于金屬棒勻速運動，所以動能不變，即外力做功全部轉化為電熱，所以Q＝2Fx，選項D錯誤．【答案】AC二、綜合應用(本題共2小題，共30分，解答時應寫出必要的文字說明，方程式和演算步驟，有數值計算的要注明單位)11．(15分)(2022·浙江理綜，24)其同學設計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖所示．一個半徑為R＝0.1m的圓形金屬導軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉軸上．轉軸的左端有一個半徑為r＝eq\f(R,3)的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉軸一起轉動．圓盤上繞有不行伸長的細線，下端掛著一個質量為m＝0.5kg的鋁塊．在金屬導軌區(qū)域內存在垂直于導軌平面對右的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5T．a點與導軌相連，b點通過電刷與O端相連．測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度．鋁塊由靜止釋放，下落h＝0.3m時，測得U＝0.15V．(細線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計，重力加速度g＝10(1)測U時，與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”？(2)求此時鋁塊的速度大??；(3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失．【解析】(1)依據右手定則可推斷A點是電源的正極，故a點接電壓表的“正極”．(2)依據U＝E＝Bleq\x\to(v)①eq\x\to(v)＝eq\f(1,2)ωR②v＝ωr＝eq\f(1,3)ωR③聯立①②③得：v＝2(3)依據能量守恒得：ΔE＝mgh－eq\f(1,2)mv2＝0.5J.【答案】(1)正極(2)2m/s(3)0.512．(15分)如圖所示，電阻不計的平行金屬導軌MN和OP放置在水平面內，MO間接有阻值為R＝3Ω的電阻，導軌相距d＝1m，其間有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5T．質量為m＝0.1kg，電阻為r＝1Ω的導體棒CD垂直于導軌放置，并接觸良好．用平行于MN的恒力F＝1N向右拉動CD，CD受的摩擦阻力Ff恒為0.5(1)CD運動的最大速度的大?。?2)當CD達到最大速度后，電阻R消耗的電功率是多少？(2)當CD的速度為最大速度的一半時，CD的加速度的大?。窘馕觥?1)設導體棒的運動速度為v，則產生的感應電動勢為：E＝Bdv依據閉合電路歐姆定律有：I＝eq\f(E,R＋r)則安培力為：F0＝BdI據題意分析，當v最大時，有：F－F0－Ff＝0聯立以上各式得：vm＝eq\f(F－Ff