2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第五節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用分層訓(xùn)練 粵教版選修3-2

《2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第五節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用分層訓(xùn)練 粵教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第五節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用分層訓(xùn)練 粵教版選修3-2（5頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第五節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用分層訓(xùn)練 粵教版選修3-2 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＝n，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＝.圖①中

2、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：D 2．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

3、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)1g，a3

4、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

5、所以vm＝.可知B、C對． 答案：BC 4.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(jì)，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

6、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：A 5．一架直升機(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(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢 B．ε＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢 C

7、．ε＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢 D．ε＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢 解析：每個葉片都切割磁感線，根據(jù)右手定則，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢．又v＝lω＝2πfl，所以電動勢為E＝Bl2ω＝Bl2×2πf＝πfl2B.故A正確，B、C、D錯誤． 答案：A B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

8、，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＝Bωr2，當(dāng)人蹬車的速度增大時，小燈泡兩端的電壓增大，選項(xiàng)AB錯誤；小燈泡的功率： P＝＝，則小燈泡的功率隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而增大，選項(xiàng)C錯誤，D正確． 答案：D 7.(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

9、所做的功W2>W1 B．拉力的功率P2>P1 C．流過線框的電荷量Q2>Q1 D．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＝Δt＝＝相同，C錯、D對． 答案：ABD 8.(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(yùn)動情況是(　　) A．勻加速運(yùn)動 B．勻速運(yùn)動 C．變加速運(yùn)動 D．變減速運(yùn)動 解析：如果剛開始進(jìn)入時，重力和安

10、培力相等，則線圈受力平衡，做勻速直線運(yùn)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＝隨著速度增大而增大，所以合力減小，做變加速直線運(yùn)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(yùn)動，故B、C、D正確． 答案：BCD 9．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＝0.1 kg，半徑為r＝0.1 m，導(dǎo)線單位長度的阻值為ρ＝0.1 Ω/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

11、下半部分在磁場外．已知從t＝0時刻起，測得經(jīng)過10 s絲線剛好被拉斷．重力加速度g取10 m/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?yàn)槟鏁r針方向，由圖乙知： ＝0.8 T/s 導(dǎo)體圓的電阻為：R＝2πrρ 圓中感應(yīng)電流為：I＝＝·＝·＝0.8× A＝0.2 A. (2)t時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B＝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＝10 s時，代入數(shù)據(jù)，得

12、F＝1.32 N. (3)金屬圈內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為：Q＝I2Rt， 代入數(shù)據(jù)，得Q＝0.025 J. 答案：(1)0.2 A　逆時針方向　(2)1.32 N　(3)0.025 J 10．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＝1 m，導(dǎo)軌間連接的定值電阻R＝3 Ω，導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m＝0.1 kg的金屬桿ab，金屬桿始終與導(dǎo)軌連接良好，桿的電阻r＝1 Ω，其余電阻不計(jì)，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1.0 T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＝10 m/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

13、度； (2)當(dāng)金屬桿的加速度是5 m/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＝0.6 J，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＝，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＝4 m/s. (2)設(shè)此時金屬桿的速度為v1，安培力為F1，則有F1＝， 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＝5 m/s2，聯(lián)立可得P＝1 W. (3)電路中總焦耳熱Q總＝Q＝0.8 J， 由能量守恒可得mgh＝mv2＋Q總， 所以金屬桿下落的高度為h＝1.6 m， 此過程中平均感應(yīng)電動勢為E＝＝， 平均電流為I＝，通過電阻R的電量為q＝It， 聯(lián)立解得q＝0.4 C. 答案：(1)4 m/s　(2)1 W　(3)0.4 C