高中物理人教版2第六章傳感器重點(diǎn)強(qiáng)化卷2

重點(diǎn)強(qiáng)化卷(二)電磁感應(yīng)中的電路、圖象和能量問題(建議用時(shí)：45分鐘)一、選擇題1．(2023·鄭州高二檢測)穿過某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖1所示，在下列幾段時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢最小的是()圖1A．0～2s B．2～4sC．4～5s D．5～10s【解析】圖線斜率的絕對值越小，表明磁通量的變化率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢也就越?。敬鸢浮緿2．如圖2所示的是一個(gè)水平放置的玻璃圓環(huán)形小槽，槽內(nèi)光滑，槽寬度和深度處處相同．現(xiàn)將一直徑略小于槽寬的帶正電小球放在槽中，讓它獲得一初速度v0，與此同時(shí)，有一變化的磁場垂直穿過玻璃圓環(huán)形小槽外徑所對應(yīng)的圓面積，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟時(shí)間成正比例增大，方向豎直向下．設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中電荷量不變，則()圖2【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530037】A．小球受到的向心力大小不變B．小球受到的向心力大小不斷增大C．磁場力對小球做了功D．小球受到的磁場力大小與時(shí)間成正比【解析】本題解題關(guān)鍵是由楞次定律判斷出感生電場的方向．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大時(shí)，將產(chǎn)生一恒定的感生電場，由楞次定律知，電場方向和小球初速度方向相同，因小球帶正電，電場力對小球做正功，小球速率逐漸增大，向心力也隨著增大，故A錯(cuò)，B對；洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷不做功，故C錯(cuò)；帶電小球所受洛倫茲力F＝qBv，隨著速率的增大而增大，同時(shí)B∝t，則F和t不成正比，故D錯(cuò)．【答案】B3．如圖3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，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，金屬棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()圖3A．金屬棒的機(jī)械能增加量B．金屬棒的動(dòng)能增加量C．金屬棒的重力勢能增加量D．電阻R上放出的熱量【解析】由動(dòng)能定理可知，WF＋W安＋WG＝ΔEk，則WF＋W安＝ΔEk－WG，WG<0，所以ΔEk－WG表示機(jī)械能的增加量，故A正確．【答案】A4．如圖4甲所示，平面上的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ上放著光滑導(dǎo)體棒ab、cd，兩棒用細(xì)線系住，細(xì)線拉直但沒有張力．開始時(shí)勻強(qiáng)磁場的方向如圖甲所示，而磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，不計(jì)ab、cd間電流的相互作用，則細(xì)線中的張力大小隨時(shí)間變化的情況為圖丙中的()甲乙圖4【解析】0到t0時(shí)間內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢恒定，感應(yīng)電流恒定，但因磁場均勻變?nèi)?，故兩?dǎo)體棒上的安培力均勻變小，根據(jù)左手定則和平衡知識(shí)知細(xì)線上有拉力，大小等于每個(gè)棒受到的安培力，當(dāng)t0時(shí)刻磁場為零，安培力為零．大于t0時(shí)刻后，磁場反向變強(qiáng)，兩棒間距變小，線上無力．故只有D圖正確．【答案】D5．如圖5所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從圖示位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場．若第一次用s時(shí)間拉出，外力所做的功為W1，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1；第二次用s時(shí)間拉出，外力所做的功為W2，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則()圖5【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530038】A．W1<W2，q1<q2 B．W1<W2，q1＝q2C．W1>W2，q1＝q2 D．W1>W2，q1>q2【解析】設(shè)拉出磁場的位移為x，因勻速拉出：F＝F安外力做功：W＝Fx＝F安·x＝BIl·x＝eq\f(B2l2v,R)x＝eq\f(B2l2x,R)·v通過導(dǎo)線截面電荷量：q＝I·Δt＝eq\f(Blv,R)·Δt＝eq\f(Blx,R).因?yàn)関1>v2，所以W1>W2，q1＝q2.【答案】C6．(多選)如圖6所示，將一個(gè)與勻強(qiáng)磁場垂直的正方形多匝線圈從磁場中勻速拉出的過程中，拉力做功的功率()圖6A．與線圈匝數(shù)成正比B．與線圈邊長的平方成正比C．與導(dǎo)線的電阻率成正比D．與導(dǎo)線橫截面積成正比【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)線的橫截面積為S，電阻率為ρ，拉出磁場時(shí)的速度為v，設(shè)線圈邊長為L，勻速拉出時(shí)E＝nBLv，I＝E/R，R＝eq\f(ρl,S)，l＝4nL，F(xiàn)＝F安＝nBIL，所以P＝Fv＝nBILv＝n2B2L2v2/R＝eq\f(nB2v2LS,4ρ)，所以A、D正確．【答案】AD7．(2023·濟(jì)寧高二檢測)粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行．現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊a、b兩點(diǎn)間的電勢差絕對值最大的是()【解析】本題在磁場中的線框與速度垂直的邊等效為切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的電源．四個(gè)選項(xiàng)中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小均相等，回路電阻也相等，因此電路中的電流相等，B中a、b兩點(diǎn)間電勢差為路端電壓，為電動(dòng)勢的eq\f(3,4)倍，而其他選項(xiàng)則為電動(dòng)勢的eq\f(1,4)倍．故B正確．【答案】B8．(2023·沈陽高二檢測)在豎直方向的勻強(qiáng)磁場中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)．規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖7甲所示，磁場向上為正．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙變化時(shí)，下列能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流變化情況的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530039】甲乙圖7【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)，因此在面積、匝數(shù)不變的情況下，感應(yīng)電動(dòng)勢與磁場的變化率成正比，即與B-t圖象中的斜率成正比，由圖象可知：0～2s，斜率不變，故形成的感應(yīng)電流不變，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向順時(shí)針即為正值，2s～4s斜率不變，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，整個(gè)過程中的斜率大小不變，所以感應(yīng)電流大小不變，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．【答案】C9．如圖8所示，間距為L、電阻不計(jì)的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、有效電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好．整個(gè)裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．現(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，若金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中通過的電荷量為q.下列說法正確的是()圖8A．金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動(dòng)B．整個(gè)過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為eq\f(qR,BL)C．整個(gè)過程中金屬棒克服安培力做功為eq\f(1,2)mv2D．整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mv2【解析】因?yàn)榻饘侔粝蛴疫\(yùn)動(dòng)時(shí)受到向左的安培力作用，且安培力隨速度的減小而減小，所以金屬棒向左做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)；根據(jù)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BLx,Δt)，q＝IΔt＝eq\f(E,2R)Δt＝eq\f(BLx,2R)，解得x＝eq\f(2Rq,BL)；整個(gè)過程中金屬棒克服安培力做功等于金屬棒動(dòng)能的減少量eq\f(1,2)mv2；整個(gè)過程中電路中產(chǎn)生的熱量等于機(jī)械能的減少量eq\f(1,2)mv2，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,4)mv2.【答案】C二、計(jì)算題10．有一面積為S＝100cm2的金屬環(huán)，電阻為R＝Ω，環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖9所示，且磁場方向垂直環(huán)面向里，在t1到t2時(shí)間內(nèi)，環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何？通過金屬環(huán)的電荷量為多少？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530040】圖9【解析】由楞次定律，可以判斷金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向．由題圖乙可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(B2－B1,t2－t1)①金屬環(huán)中磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(B2－B1,t2－t1)·S②環(huán)中形成的感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔΦ/Δt,R)＝eq\f(ΔΦ,RΔt)③通過金屬環(huán)的電荷量Q＝IΔt④由①②③④解得Q＝eq\f(B2－B1S,R)＝eq\f(－×10－2,C＝C．【答案】逆時(shí)針方向C11．如圖10所示，足夠長的光滑金屬框豎直放置，框?qū)扡＝0.5m，框的電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，方向與框面垂直，金屬棒MN的質(zhì)量為100g，電阻為1Ω，現(xiàn)讓金屬棒無初速度釋放并與框保持接觸良好的豎直下落，從釋放直至達(dá)到最大速度的過程中通過金屬棒某一橫截面的電荷量為2C，求此過程回路中產(chǎn)生的電能．(空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2)圖10【解析】金屬棒下落過程做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，加速度減小到零時(shí)速度達(dá)到最大，根據(jù)平衡條件得mg＝eq\f(B2L2vm,R)①在下落過程中，金屬棒減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為它的動(dòng)能和電能E，由能量守恒定律得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋E②通過金屬棒某一橫截面的電荷量為q＝I·Δt＝eq\f(E′,R)·Δt＝eq\f(ΔΦ,ΔtR)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BhL,R)③由①②③解得E＝mgh－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝eq\f(mgRq,BL)－eq\f(m3g2R2,2B4L4)＝eq\f×10×1×2,1×J－eq\f×102×12,2×14×J＝J.【答案】J12．把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖11所示，一長度為2a，電阻等于R，粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過環(huán)心O圖11【導(dǎo)學(xué)號(hào)：94530041】(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN；(2)圓環(huán)消耗的熱功率和在圓環(huán)及金屬棒上消耗的總熱功率．【解析】(1)金屬棒MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E＝Blv＝2Bav.外電路的總電阻為R外＝eq\f(R·R,R＋R)＝eq\f(1,2)R金屬棒上電流的大小為I＝eq\f(E,R外＋R)＝eq\f(2Bav,\f(1,2)R＋R)＝eq\f(4Bav,