1.5 电磁感应规律的应用（备作业）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-2）

1.5 电磁感应规律的应用 （解析版） 1.用相同导线绕制成的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧的匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是(　　) 图 A．Ua<Ub<Uc<Ud　 B．Ua<Ub<Ud<Uc C．Ua＝Ub<Uc＝Ud D．Ub<Ua<Ud<Uc 【答案】B 【详解】 导线框进入磁场时，MN切割磁感线产生感应电动势，M、N两点间的电压均是以MN为电源、其他三边为外电路电阻的路端电压。则Ua＝eq \f(3,4)BLv，Ub＝eq \f(5,6)BLv，Uc＝eq \f(3,4)B·2Lv，Ud＝eq \f(4,6)B·2Lv，从而Ua<Ub<Ud<Uc，故选项B正确。 2.如图所示，圆环a和b的半径之比为R1∶R2＝2∶1，且是由粗细相同的同种材料的导线构成，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，只有a环置于磁场中和只有b环置于磁场中两种情况下，A、B两点的电势差大小之比为(　　) 图3 A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．4∶1 【答案】B　 【详解】 选设b环的面积为S，由题意可知a环的面积为4S，设b环的电阻为R，则a环的电阻为2R。当a环置于磁场中时，a环等效为内电路，b环等效为外电路，A、B两点的电压为路端电压，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得 E＝eq \f(ΔΦ,Δt)＝eq \f(4ΔBS,Δt)，UAB＝eq \f(ER,R＋2R)＝eq \f(4ΔBS,3Δt)， 同理，当b环置于磁场中时 E′＝eq \f(ΔBS,Δt)，UAB′＝eq \f(E′·2R,R＋2R)＝eq \f(2ΔBS,3Δt)， 所以UAB∶UAB′＝2∶1，B正确。 3.如图所示，固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑，除R外其他电阻均不计，垂直于导轨平面有一匀强磁场B。当质量为m的金属棒cd在水平恒力F作用下由静止向右滑动过程中，下列说法中正确的是(　　) 图 A．水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能 B．只有在cd棒做匀速运动时，F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能 C．无论ab棒做何种运动，它克服磁场力做的功一定不等于电路中产生的电能 D．R两端电压始终等于cd棒中的感应电动势 【答案】D　 【详解】 选外力始终要克服摩擦力做功，选项A、B均错；克服磁场力所做的功在任何情况下都等于电路中产生的电能，选项C错；因为电源cd无内阻，所以选项D正确。 4．如图所示，一闭合线圈从高处自由落下，穿过一个有界的水平方向的匀强磁场区(磁场方向与线圈平面垂直)，线圈的一个边始终与磁场区的边界平行，且保持竖直的状态不变．在下落过程中，当线圈先后经过位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ时，其加速度的大小分别为a1、a2、a3.下列关系正确的是(　　)[来源:学科网] A．a1<g，a2＝0，a3＝g B．a1<g，a2<g，a3<g C．a1<g，a2＝g，a3<g D．a1<g，a2>g，a3<g[来源:学_科_网Z_X_X_K] 【答案】C 【详解】 当线圈刚进入磁场时，由于穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知此时的感应电流产生的磁场要阻碍物体间的相对运动，即线圈受到向上的安培力，此过程中有mg－F＝ma，所以a1<g，当线圈完全进入磁场后，磁通量不变，此过程中无感应电流产生，即线圈只受重力作用，故a2＝g；当线圈穿出磁场过程中，根据楞次定律可知，产生的磁场要阻碍线圈离开磁场，即产生向上的安培力，所以此时有mg－F＝ma，即a3<g，C正确． 5.如图所示，一个由金属导轨组成的回路，竖直放在宽广的匀强磁场中，磁场垂直于该回路所在平面，方向如图所示，其中导体棒AC可以自由地紧贴竖直的光滑导轨滑动，导轨足够长，回路总电阻为R且保持不变，当AC由静止释放后(　　) 图 A.AC的加速度将达到一个与R成反比的极限值 B．AC的速度将达到一个与R成反比的极限值 C．回路中的电流强度将达到一个与R成反比的极限值 D．回路中的电功率将达到一个与R成正比的极限值 【答案】D 【详解】 　当AC受到的安培力与重力平衡时达稳定状态，加速度为零，选项A错；eq \f(B2l2v,R)＝mg，所以v∝R，最后的功率为P＝mgv，选项B错，D对；BIl＝mg，则电流不变，选项C错。 6．如图甲所示，匝数n＝50的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a、b两点的电势高低与电压表的读数为(　　) 甲　　　　　　乙 A．φa>φb,20 V　　　 B．φa>φb,10 V C．φa<φb,20 V D．φa<φb,10 V 【答案】B　 【详解】 　[圆形线圈产