1、课时作业(八)电磁感应定律的综合应用一、单项选择题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的变化图像如图所示，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 C3.夏天将到，在北半球，当我们抬头观
2、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如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()5如图所示，在竖直平面内有一金属环，环半径为0.5 m，金属环总电阻为2 ，在整个竖直平面内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁
3、感应强度为B1 T，在环的最高点上方0.5 m处的A点用铰链连接一长度为1.5 m、电阻为3 的均匀导体棒AB，当导体棒AB摆到竖直位置时，导体棒B端的速度为3 m/s.已知导体棒下摆过程中紧贴环面且与金属环有良好接触，则导体棒AB摆到竖直位置时AB两端的电压大小为()A0.4 V B0.65 VC2.25 V D4.5 V二、多项选择题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
4、()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如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电
5、阻忽略不计虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好已知PQ进入磁场时加速度恰好为零从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是()三、非选择题9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
6、)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的速度匀速运动，水平拉力应变为多少？10.如图所示，线圈abcd每边长l0.20 m，线圈的质量m10.10 kg，电阻R0.10 ，砝码的质量m20.14 kg.线圈上方的匀强磁场磁感应强度B0.5 T，方向垂直于线圈平面向里，磁场区域的宽度hl.砝码从某一位置下降，使ab边进入磁场开始做匀速运动，求线圈做匀速运动的速度(g取10 m/s2)11如图，一
7、边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场一长度大于l0的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上，导体棒与金属框接触良好已知导体棒单位长度的电阻为r，金属框电阻可忽略将导体棒与a点之间的距离记为x，求导体棒所受安培力的大小随x(0xl0)变化的关系式课时作业(八)电磁感应定律的综合应用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
8、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：本题考查右手定则、EBlv.由右手定则判定，线框向左移动0过程，回路中电流方向为顺时针，由E2Blv可知，电流i为定值；线框向左移动l过程，线框左、右两边产生的感应电动势相抵消，回路中电流为零线框向左移动ll过程，回路中感应电流方向为逆时针由上述分析可见，选项D正确答案：D5解析：设金属环的最高点为C，当导体棒摆
9、到竖直位置时，由vr可得导体棒上C点的速度为vCvB3 m/s1 m/s，AC间电压为UACEACBLAC10.5 V0.25 V，CB段产生的感应电动势为ECBBLCB11 V2 V导体棒两侧金属环并联，总电阻为R 0.5 ，导体棒CB段的电阻为r2 ，则CB间电压为UCBECB2 V0.4 V，故AB两端的电压大小为UABUACUCB0.25 V0.4 V0.65 V.答案：B6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
10、生的内能及棒动能的增量三者之和，A错误答案：CD7解析：由图像求得斜率的大小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，感应电动势也不等于零，故D错误答案：AC8解析：两棒均由同一位置由静止释放，则进入磁场时，两棒的速度相等若PQ棒出磁场后，MN棒再进入磁场，则MN棒做匀速运动切割磁感线，则通过PQ棒上的电流随时间变化的图像为A图；若PQ棒出磁场前MN棒进入磁场，则PQ棒与MN棒在磁场中做加
11、速运动，当PQ棒出磁场后，MN棒切割磁感线运动的速度比进入时的大，MN棒做减速运动，通过PQ棒的电流随时间变化的图像应为D图答案：AD9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 N10解析：该题的研究对象为线圈，线圈在匀速上升时受到的安培力、绳子的拉力FT和重力m1g相互平衡，即FTF安m1g砝码受力也平衡：FTm2g线圈匀速上升，在线圈中产生的感应电流I因此线圈受到向下的安培力F安IlB联立式解得v4 m/s.答案：4 m/s11解析：当导体棒与金属框接触的两点间棒的长度为l时，由法拉第电磁感应定律知，导体棒上感应电动势的大小为EBlv由欧姆定律，流过导体棒的感应电流为I式中，R为这一段导体棒的电阻按题意有Rrl此时导体棒所受安培力大小为fBlI由题设和几何关系有l联立式得f