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2018版高中物理课时作业五电磁感应中的电路及图象问题新人教版选修3_2

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             课时作业(五) 电磁感应中的电路及图象问题
    一、单项选择题
    1.如图所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒                          PQ 沿导轨从    MN 处匀速
运动到   M′N′的过程中,棒上感应电动势              E 随时间   t 变化的图示,可能正确的是(  )


    解析:在金属棒       PQ 进入磁场区域之前或出磁场后,棒上均不会产生感应电动势,D                          项
错误.在磁场中运动时,感应电动势                E=Blv,与时间无关,保持不变,故             A 选项正确.
    答案:A


    2.如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为                          n,面积为    S.若在

t1 到 t2 时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由                            B1 均匀增加
到  B2,则该段时间线圈两端         a 和 b 之间的电势差      φa-φb(  )
           nSB2-B1
    A.恒为      t2-t1
                     nSB2-B1
    B.从  0 均匀变化到        t2-t1
             nSB2-B1
    C.恒为-       t2-t1
                       nSB2-B1
    D.从  0 均匀变化到-         t2-t1
    解析:由楞次定律可知,在磁感应强度由                  B1 均匀增大到    B2 的过程中,φb>φa,所以
                                                                   ΔΦ

φa-φb<0;由法拉第电磁感应定律可知,线圈两端                    a、b 之间电势差     Uab=E=n  Δt =-n
SB2-B1
   t2-t1  ;综上可知,选项        C 正确,选项     A、B、D  错误.
    答案:C
    3.磁感线垂直线圈平面向里穿过线圈,磁感应强度随时间变化的关系图线如图乙所示,
则在   0~2 s 内线圈中感应电流的大小和方向为(  )


    A.逐渐增大,逆时针
    B.逐渐减小,顺时针
    C.大小不变,顺时针
    D.大小不变,先顺时针后逆时针
    解析:因为     B-t  图象的斜率不变,所以感应电流恒定.根据楞次定律判断电流方向顺
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时针.
    答案:C
    4.(开封高二检测)如图所示,将两块水平放置的金属板用导线与一线圈连接,线圈中
存在方向竖直向上、大小变化的磁场,两板间有一带正电的油滴恰好处于静止状态,则磁
场的磁感应强度       B 随时间   t 变化的图象是(  )


    解析:带正电油滴处于静止,说明感应电动势恒定,在正对金属板之间产生的电场为
恒定的匀强电场,电场力与重力平衡.即电场力向上,说明上极板为感应电动势的负极,
根据电流在电源内部从负极流向正极可以判断感应电流是自上而下的方向,右手判断感应
电流的磁场是竖直向上的,根据楞次定律感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化,说明原
磁场在减小,根据感应电动势恒定,判断原磁场在均匀减小,C                          对.
    答案:C
    二、多项选择题
    5.如图甲所示,一个闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中,设磁场方向向里为磁感
应强度   B 的正方向,线圈中的箭头为电流              I 的正方向.线圈及线圈中感应电流              I 随时间变
化的图线如图乙所示,则磁感应强度                B 随时间变化的图线可能是(  )


    答案:CD
    6.(河北唐山统考)如图甲所示,abcd             是匝数为    100 匝、边长为     10 cm、总电阻为     0.1 
Ω  的正方形闭合导线圈,放在与线圈平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度                             B 随时间   t 的变
化关系如图乙所示,则以下说法正确的是(  )
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    A.在  0~3 s  内导线圈中产生的感应电流方向不变
    B.在  t=2.5 s  时导线圈产生的感应电动势为            1 V
    C.在  0~2 s  内通过导线横截面的电荷量为            20 C
    D.在  t=1 s  时,导线圈内电流的瞬时功率为             10 W
                                         ΔB1
    解析:在    0~2   s 内,磁感应强度变化率为          Δt1 =1  T/s,根据法拉第电磁感应定律,
                        ΔB1
                                     2
产生的感应电动势为         E1=nS Δt1 =100×0.1 ×1   V=1  V;在   2~3  s 内,磁感应强度变化
    ΔB2                                                                 ΔB2

率为  Δt2 =2          T/s,根据法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势为                     E2=nS Δt2 =
100×0.12×2 V=2 V.在     0~2 s 内穿过线圈的磁通量增加,在             2~3 s  内穿过线圈的磁通
量减少,根据楞次定律可知在             0~3 s 内线圈中产生的感应电流方向发生了变化,选项                     A 错

误.在   t=2.5   s 时,产生的感应电动势为          E2=2  V,选项    B 错误.在   0~2   s 内,感应电
      E1
流  I= R =10 A,通过导线横截面的电荷量为             q=IΔt=20 C,选项      C 正确.在    t=1 s 时,
导线圈内感应电流的瞬时功率             P=UI=I2R=102×0.1 W=10 W,选项       D 正确.
    答案:CD
    三、非选择题
    7.如图甲所示,固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨,间距                           d=0.5   m.右端接
一阻值为    4   Ω 的小灯泡     L,在  CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度                    B 按
如图乙规律变化.CF        长为   2 m.在  t=0 时,金属棒从图中位置由静止在恒力                F 作用下向右
运动到   EF 位置,整个过程中,小灯泡亮度始终不变.已知                    ab 金属棒电阻为      1 Ω,求:


    (1)通过小灯泡的电流;
    (2)恒力  F 的大小;
    (3)金属棒的质量.

    解析:(1)金属棒未进入磁场时,电路总电阻                 R 总=RL+Rab=5 Ω
                           ΔΦ   ΔB

    回路中感应电动势为:E1=          Δt = Δt S=0.5 V
                            E1

    灯泡中的电流强度为:IL=R总=0.1 A
    (2)因灯泡亮度不变,故在          t=4   s 末金属棒刚好进入磁场,且做匀速运动,此时金属

棒中的电流强度:I=IL=0.1 A
    恒力大小:F=FA=BId=0.1 N
    (3)因灯泡亮度不变,金属棒在磁场中运动时,产生的感应电动势为:E2=E1=0.5 V
                            E2
    金属棒在磁场中的速度:v=Bd=0.5 m/s
                                  v
    金属棒未进入磁场的加速度为:a=t=0.125 m/s2
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                    F
故金属棒的质量为:m=a=0.8 kg
答案:(1)0.1 A (2)0.1 N (3)0.8 kg
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