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32

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1、 第五節(jié) 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 A級(jí)　抓基礎(chǔ) 1．穿過(guò)閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)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(dòng)勢(shì)的論述中正確的是(　　) A．圖①中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變 B．圖②中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大 C．圖③中回路0～t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1～t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D．圖④中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，即E＝n，結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)我們知道：穿過(guò)閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象的斜率k＝.圖①中磁通量Φ不變，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故A錯(cuò)誤；圖②中磁通量

2、Φ隨時(shí)間t均勻增大，圖象的斜率k不變，也就是說(shuō)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，故B錯(cuò)誤；圖③中回路在0～t1時(shí)間內(nèi)磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象的斜率為k1，在tl～t2時(shí)間內(nèi)磁通量Φ隨時(shí)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(duì)值．所以在0～t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于在tl～t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故C錯(cuò)誤；圖④中磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象的斜率先變小后變大，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(guò)一個(gè)有界的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)(磁場(chǎng)方向與線圈平面垂直)，線圈的一個(gè)邊始終與磁場(chǎng)區(qū)的邊界平行，且保持豎直的狀態(tài)不變．在下落過(guò)

3、程中，當(dāng)線圈先后經(jīng)過(guò)位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ時(shí)，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、上的安培力，所以此時(shí)有mg－F＝ma，即a3

5、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(gè)裝置放在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升，此過(guò)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(dòng)能增加量 C．棒的重力勢(shì)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(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理，棒的動(dòng)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(cuò)誤；棒加速上升過(guò)程中，棒的重力

6、做負(fù)功，棒的重力勢(shì)能增加，棒克服重力做的功就等于棒重力勢(shì)能的增加量，故C錯(cuò)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(cuò)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(chǎng)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(zhǎng)度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．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(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則(　　) A．ε＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) B．ε＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) C．ε＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) D．ε

7、＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) 解析：每個(gè)葉片都切割磁感線，根據(jù)右手定則，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)．又v＝lω＝2πfl，所以電動(dòng)勢(shì)為E＝Bl2ω＝Bl22πf＝πfl2B.故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 答案：A B級(jí)　提能力 6．有人把自行車(chē)進(jìn)行了改裝，在后車(chē)輪上裝上了一個(gè)小型發(fā)電機(jī)，想看電視時(shí)，就騎在自行車(chē)上不停地蹬車(chē)，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(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，放置一個(gè)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(gè)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(shuō)法中正確的是(　　)

8、 圖甲　　　　　圖乙　　 A．當(dāng)人蹬車(chē)的速度增大時(shí)，小燈泡兩端的電壓降低 B．當(dāng)人蹬車(chē)的速度增大時(shí)，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(wú)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(chē)的速度增大時(shí)，小燈泡兩端的電壓增大，選項(xiàng)AB錯(cuò)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(cuò)誤，D正確． 答案：D 7.(多選)如圖所示，將邊長(zhǎng)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(chǎng)時(shí)(v1W1 B．拉力的功率P2>P1 C

9、．流過(guò)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(dòng)勢(shì)、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(duì)；拉力的功率等于安培力的功率P＝Fv，B對(duì)；電荷量q＝It＝Δt＝＝相同，C錯(cuò)、D對(duì)． 答案：ABD 8.(多選)如圖所示，讓閉合線圈abcd從高h(yuǎn)處下落時(shí)，進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在bc邊開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的這一段時(shí)間內(nèi)，線圈可能的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A．勻加速運(yùn)動(dòng) B．勻速運(yùn)動(dòng) C．變加速運(yùn)動(dòng) D．變減速運(yùn)動(dòng) 解析：如果剛開(kāi)始進(jìn)入時(shí)，重力和安培力相等，則線圈受力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若重力大于

10、安培力，進(jìn)入磁場(chǎng)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(dòng)，若安培力大于重力，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，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(dòng)，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(zhǎng)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(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，金屬圈下半部分在磁場(chǎng)外．已知從t＝0時(shí)刻起，測(cè)得經(jīng)過(guò)10

11、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(guò)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(shí)針?lè)较?，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(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為：B＝t， 導(dǎo)體圓受到的安培力為：F安＝BI2r， 細(xì)線的拉力F＝F安＋mg＝2BIr＋mg， 當(dāng)t＝10 s時(shí)，代入數(shù)據(jù)，得F＝1.32 N. (3)金屬圈內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為：Q＝I2

12、Rt， 代入數(shù)據(jù)，得Q＝0.025 J. 答案：(1)0.2 A　逆時(shí)針?lè)较颉?2)1.32 N　(3)0.025 J 10．如圖所示，光滑且足夠長(zhǎng)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(zhǎng)＝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(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1.0 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)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)金屬桿的最大速度； (2)當(dāng)金屬桿的加速度是5 m/s2，安培力的功率是

13、多大？ (3)若從金屬桿開(kāi)始下落到剛好達(dá)到最大速度的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q＝0.6 J，則通過(guò)電阻R的電量是多少？ 解析：(1)設(shè)金屬桿下落時(shí)速度為v，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shí)，金屬桿速度最大，即F＝mg，聯(lián)立可得v＝4 m/s. (2)設(shè)此時(shí)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(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝＝， 平均電流為I＝，通過(guò)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 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375