2019年高中物理 第一章 电磁感应 课时跟踪检测（四）电磁感应规律的应用（含解析）粤教版选修3-2.doc

电磁感应规律的应用1(多选)在直流电动机中，下列说法正确的是()A直流电动机正常工作时，电功大于电热B直流电动机的转速越大，感应电动势越大，线圈中电流越大，产生的电热越多C如果电动机工作中，因机械阻力过大而停止转动，此时反电动势为零，线圈中会有很大电流而容易烧坏电动机D由于反电动势的存在，不能用闭合电路的欧姆定律计算电动机的工作电流解析：选AC由UIIEI2R可知选项A正确；转速越大时，反电动势E越大，由I知，I越小，线圈中产生的热量越少，B错误；尽管存在反电动势，仍可用闭合电路的欧姆定律计算电动机的工作电流，D错误；当电动机因阻力而停止转动时，反电动势为零，电功等于电热，电流I很大，线圈中产生的热功率很大，C选项正确。2(多选)一个面积S4102 m2、匝数n100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图1所示，则下列判断正确的是()图1A在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化率等于008 Wb/sB在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 VD在第3 s末线圈中的感应电动势等于零解析：选AC由Bt图像可知，在开始的2 s内， Wb/s008 Wb/s，选项A正确，B错误；在开始的2 s内，En100008 V8 V，故选项C正确；第3 s末磁感应强度的变化率不为零，则感应电动势也不为零，故选项D错误。3(多选)如图2所示，导体棒AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过。下列说法中正确的是()图2A因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B动生电动势的产生与洛伦兹力有关C动生电动势的产生与电场力有关D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的解析：选AB动生电动势是由于导体运动而产生的，选项A正确；动生电动势中，非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力，而感生电动势是由感生电场产生的，选项B正确，C、D错误。4如图3所示，等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场，另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度v沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与AB边垂直，且保持AC平行于OQ。关于线框中的感应电流，以下说法正确的是()图3A开始进入磁场时感应电流最小B开始穿出磁场时感应电流最大C开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向D开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向解析：选D线框中感应电流的大小正比于感应电动势的大小，又感应电动势EBL有v，L有指切割磁感线部分两端点连线在垂直于速度方向上的投影长度，故开始进入磁场时感应电流最大，开始穿出磁场时感应电流最小，选项A、B错误。感应电流的方向可以用楞次定律判断，可知选项D正确，C错误。5水平放置的金属框架cdef处于如图4所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且与框架接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则()图4Aab中电流增大，ab棒所受摩擦力也增大Bab中电流不变，ab棒所受摩擦力也不变Cab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大Dab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变解析：选C磁感应强度均匀增大时，磁通量的变化率恒定，故回路中的感应电动势和感应电流都是恒定的；又棒ab所受的摩擦力等于安培力，即FfF安BIL，故当B增加时，摩擦力增大，选项C正确。6如图5所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对线框做的功分别为Wa、Wb，则WaWb为()图5A14B12C11 D不能确定解析：选A根据能的转化和守恒可知，外力做功等于电能，而电能又全部转化为焦耳热WaQaWbQb由电阻定律知，Rb2Ra，故WaWb14。7(多选)如图6所示，磁感应强度为B的匀强磁场有理想界面，用力将矩形线圈从磁场中匀速拉出。在其他条件不变的情况下()图6A速度越大时，拉力做功越多B线圈边长L1越大时，拉力做功越多C线圈边长L2越大时，拉力做功越多D线圈电阻越大时，拉力做功越多解析：选ABCF匀速拉出线圈过程所做的功为WFL2，又FF安IBL1，I，所以W，可知A、B、C正确，D错误。8一个边长为a1 m的正方形线圈，总电阻为R2 ，当线圈以v2 m/s的速度通过磁感应强度B05 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直。若磁场的宽度b1 m，如图7所示，求：图7(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小；(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热。解析：(1)根据EBlv，I，知I A05 A。(2)线圈穿过磁场过程中，由于b1 m，故只在进入和穿出时有感应电流，故Q2I2Rt2I2R20522 J05 J。答案：(1)05 A(2)05 J9(多选)如图8所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R(恒定不变)，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是()图8Aab杆中的电流与速率v成正比B磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C电阻R上产生的热功率与速率v成正比D外力对ab杆做功的功率与速率v成正比解析：选AB由EBlv和I，得I，所以安培力FBIl，电阻上产生的热功率PI2R，外力对ab做功的功率就等于回路产生的热功率。10(2016全国甲卷)如图9，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。t0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。重力加速度大小为g。求图9(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。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maFmg设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有vat0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EBlv联立式可得EBlt0。(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式中R为电阻的阻值。金属杆所受的安培力为fBlI因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得Fmgf0联立式得R。答案：(1)Blt0(2)11如图10所示，两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为L，左端接一电阻R，右端接一电容器C，其余电阻不计。长为2L的导体棒ab如图所示放置。从ab与导轨垂直开始，在以a为圆心沿顺时针方向以角速度匀速旋转90的过程中，试求通过电阻R的电荷量。图10解析：以a为圆心、ab为半径，顺时针旋转至60时，导体棒有效切割边最长为2L，故此时感应电动势为最大，且为EB2LB(2L)2此时电容器被充电q1CE2BL2C在这一过程中通过R的电荷量q2ttt注意从60旋转到90的过程中，电容器放电，所带电荷量 q1将全部通过电阻R，故整个过程中通过R的总电荷量为：qq1q22BL2C。答案：2BL2C