1、分层作业(四)电磁感应定律的综合应用一、选择题(15题为单项选择题，68题为多项选择题)1单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化图象如图所示，则()A在t0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B在t1102 s时，感应电动势为零C在t2102 s时，感应电动势为零D在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零2如图所示，线圈面积S1105 m2，匝数n100，两端点连接一电容器，其电容C20 F.线圈中磁场的磁感应强度按0.1 T/s增加，磁场方向垂直线圈平面向里，那么电容器所带电荷量为()A1107 CB1109 CC2109 C D3109
2、C3夏天将到，在北半球，当我们抬头观看教室内的电风扇时，发现电风扇正在逆时针转动金属材质的电风扇示意图如图所示，由于电磁场的存在，下列关于A、O两点的电势及电势差的说法，正确的是()AA点电势比O点电势高BA点电势比O点电势低CA点电势和O点电势相等D扇叶长度越短，UAO的电势差数值越大4环形线圈放在匀强磁场中，设在第1 s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示若磁感应强度随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2 s内，线圈中感应电流的大小和方向是()A大小恒定，逆时针方向B大小恒定，顺时针方向C大小逐渐增加，顺时针方向D大小逐渐减小，逆时针方向5矩形导线框abcd固定在一磁场中，磁感线的方
3、向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是()6如图所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直用水平恒力F把棒ab从静止起向右拉动的过程中，下列说法正确的是()A恒力F做的功等于电路产生的电能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C克服安培力做的功等于电路中产生的电能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和7一
4、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变化的规律如图所示，则下列判断正确的是()A在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 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零8空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN所示一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上t0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所
5、示则在t0到tt1的时间间隔内()A圆环所受安培力的方向始终不变B圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C圆环中的感应电流大小为D圆环中的感应电动势大小为二、非选择题9据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间实验室飞过太阳的瞬间照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见如右图所示，假设“天宫一号”正以速度v7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B1.0105 T将太阳帆板视为导体(1)求M、N间感应电动势的大小E；(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合
6、电路，不计太阳帆板和导线的电阻，试判断小灯泡能否发光，并说明理由10.如图所示，在水平平行放置的两根光滑长直导电轨道MN与PQ上，放着一根直导线ab，ab与导轨垂直，它在导轨间的长度为20 cm，这部分的电阻r0.02 .导轨部分处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B0.20 T，电阻R0.08 ，其他电阻不计，ab的质量为0.02 kg.(1)断开开关S，ab在水平恒力F0.01 N的作用下，由静止沿轨道滑动，经过多长时间速度才能达到10 m/s?(2)上述过程中感应电动势随时间变化的表达式是怎样的？(3)当ab的速度达到10 m/s时，闭合开关S，为了保持ab仍能以10 m/s的速度匀
7、速运动，水平拉力应变为多少？11把总电阻为R4 的均匀电阻丝焊接成一半径为a0.5 m的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B1 T的匀强磁场中，如图所示，一长度为L1.0 m电阻等于r2 ，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒在外力的作用下以恒定速度v6 m/s向右移动经过环心O时，求：(1)金属棒上电流的大小及金属棒两端的电压UMN；(2)圆环消耗的热功率；(3)外力做功的功率12如图甲所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L0.4 m导轨右端接有阻值R1 的电阻导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖
8、直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L.从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图乙所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v1 m/s做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E.(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F.分层作业(四)1解析：由法拉第电磁感应定律知E，故t0及t2102 s时刻，E0，A错、C对；t1102 s，E最大，B错；02102 s，0，E0，D错答案：C2解析：因磁场在增强，由楞次定律可知a端电势高，即a板带正电荷，由法拉第电磁感应定律得：EnnS，故qCEnSC2109 C故选项C正
9、确答案：C3解析：在北半球，地磁场的竖直分量竖直向下，由右手定则可判断OA中电流方向由O到A，再根据在电源内部电流由负极流向正极，可知A点为正极，电势高，A对，B、C错；由EBlv可知D错答案：A4解析：由图乙可知，第2 s内为定值，由ES知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定第2 s内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断可知，感应电流为逆时针方向，A项正确答案：A5解析：01 s内B垂直纸面向里均匀增大，由楞次定律及法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，A、C两项错误；23 s内，磁感应强度垂直纸面向外均匀增大，同理可知，线圈中产生的感应
10、电流方向为顺时针方向，B项错误，D项正确答案：D6解析：克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，且功的数值等于电路中产生的电能，C正确；恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和，故B错误、D正确；恒力F做的功等于电路中产生的电能、因摩擦而产生的内能及棒动能的增量三者之和，A错误答案：CD7解析：由图象求得斜率的大小2 T/s，因此S0.08 Wb/s，故A正确；开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量不等于零，故B错误；根据法拉第电磁感应定律得：EnnS8 V，可知感应电动势大小为8 V，故C正确；由图看出，第3 s末线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零，感应电动势
11、也不等于零，故D错误答案：AC8解析： 由楞次定律(“增反减同”)可判断出感应电流方向始终沿顺时针方向，故B正确由左手定则可判断出圆环所受安培力的方向先向左后向右，故A错感应电动势ES有效r2，故D错由电阻定律得圆环电阻R，则感应电流I，故C正确答案：BC9解析：(1)感应电动势EBLv，代入数据得E1.54 V.(2)不能，因为穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流答案：(1)1.54 V(2)不能，因为穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流10解析：(1)由牛顿第二定律Fma，得a m/s20.5 m/s2t s20 s.(2)因为感应电动势EBLvBLat0.02t(V)，所以感应电
12、动势与时间成正比(3)导线ab保持以10 m/s的速度运动，受到的安培力F安BIL0.16 N安培力与拉力F是一对平衡力，故F0.16 N.答案：(1)20 s(2)E0.02t(V)(3)0.16 N11.解析：(1)导体棒运动产生电流，它相当于电源，内阻为r，电动势为EBLv6 V，画出等效电路图如图所示，根据右手定则，金属棒中电流从N流向M，所以M相当于电源的正极，N相当于电源的负极由闭合电路欧姆定律得电流大小：I2 A.金属棒两端的电压UMN2 V.(2)圆环消耗的热功率PI24 W.(3)外力做功的功率等于电路消耗的总功率P外IE12 W.答案：(1)2 A2 V(2)4 W(3)12 W12解析：(1)正方形磁场的面积为S，则S0.08 m2.在棒进入磁场前，回路中的感应电动势是由于磁场的变化而产生的由Bt图象可知0.5 T/s，根据En，得回路中的感应电动势ES0.50.08 V0.04 V.(2)当导体棒通过bd位置时感应电动势、感应电流最大，导体棒受到的安培力最大此时感应电动势EBLv0.50.41 V0.2 V回路中感应电流I A0.2 A导体棒受到的安培力FBIL0.50.20.4 N0.04 N.答案：(1)0.04 V(2)0.04 N
