学年高中物理第章电磁感应第节电磁感应规律的应用课后提能训练粤教版选修-.doc

第5节 电磁感应规律的应用根底达标一、选择题(在每题给出的四个选项中，第14题只有一项符合题目要求，第56题有多项符合题目要求)1(2022·衡阳名校质检)以下电器和设备工作时，工作过程与电磁感应现象无关的是()A发电机B电磁炉C变压器D电热水器【答案】D【解析】发电机是典型的电磁感应的应用，是通过运动将机械能转化为电能的装置；电磁炉是通过磁场的变化产生涡流，进而产生热量，属于电磁感应现象；变压器是通过互感现象来改变电压的，故属于电磁感应现象；电热水器利用了电流的热效应，故不属于电磁感应现象此题选择不属于电磁感应现象的，应选D2(2022·宜昌期末)随着电动汽车的大量普及，汽车无线充电受到越来越多的关注无线充电简单方便，不需手动操作，没有线缆拖拽，大大提升了用户体验将受电线圈安装在汽车的底盘上，将供电线圈安装在地面上，如下图当电动汽车行驶到供电线圈装置上，受电线圈即可“接收到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电关于无线充电，以下说法正确的选项是()A无线充电技术与变压器的工作原理相同B为了保护受电线圈不受损坏，可在车底加装一个金属护板C只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄电池进行充电D当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，将不能进行无线充电【答案】A【解析】无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，故A正确；加装的金属护板会产生涡流，浪费能量，同时屏蔽了受电线圈，受电线圈无法“接收到供电线圈的变化磁场，无法充电，故B错误；应将供电线连接到交流电源上，才能产生变化的磁场，使受电线圈发生电磁感应，对电池进行充电，故C错误；当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，也有变化的磁场通过受电线圈引起磁通量变化，也可以进行无线充电，D错误3在匀强磁场中，有一个接有电容器的导线回路，如下图电容C30 F，回路的长和宽分别为l18 cm，l25 cm，磁感应强度以变化率5×102 T/s增大，那么()A电容器的上极板带正电，电荷量为2×109 CB电容器的上极板带负电，电荷量为6×109 CC电容器的上极板带正电，电荷量为6×109 CD电容器的上极板带负电，电荷量为8×109 C【答案】C【解析】由于E5×102×8×102×5×102 V2×104 V，QCE30×106×2×104 C6×109 C，又由楞次定律可知上极板带正电，C正确4(2022·西藏校级检测)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，以下能正确表示导体环中感应电流变化情况的是()【答案】C【解析】根据法拉第电磁感应定律有EnnS，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与Bt图象中的斜率成正比，由图象可知：02 s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，24 s斜率不变，电流方向为逆时针，整个过程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变，故A、B、D错误，C正确5如图甲所示，100匝线圈(图中只画了1匝)两端A、B与一电压表相连线圈内有一垂直指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化以下关于电压表的说法正确的选项是()A电压表读数为50 VB电压表读数为150 VC电压表“接线柱接A端D电压表“接线柱接B端【答案】AC【解析】En100× V50 V，选项A正确，B错误；根据楞次定律可判断，A端电势高于B端，所以电压表“接线柱接A端，选项C正确，D错误6一个面积S4×102 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变化的规律如下图那么以下判断正确的选项是()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【答案】AC【解析】磁通量的变化率S，其中磁感应强度的变化率即为Bt图象的斜率由题图知前2 s的2 T/s，所以2×4×102 Wb/s0.08 Wb/s，选项A正确；在开始的2 s内磁感应强度B由2 T减到0，又从0向相反方向的B增加到2 T，所以这2 s内的磁通量的变化量B1SB2S2BS2×2×4×102 Wb0.16 Wb，选项B错误；在开始的2 s内En100×0.08 V8 V，选项C正确；第3 s末的感应电动势等于24 s内的平均电动势，EnnS100×2×4×102 V8 V，选项D错误二、非选择题7如图甲所示，截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈A处在变化的磁场中磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，设向外为B的正方向R14 ，R26 ，C30 F，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负【答案】7.2×106 C，上极板带正电【解析】EnS100××0.2 V0.4 V，电路中的电流I A0.04 A，所以UCU2IR20.04×6 V0.24 V，QCUC30×106×0.24 C7.2×106 C，由楞次定律和安培定那么可知，电容器的上极板带正电8如下图，L10.5 m，L20.8 m，回路总电阻为R0.2 ，物块M的质量m0.04 kg，导轨光滑，开始时磁场B01 T现使磁感应强度以0.2 T/s的变化率均匀增大，试求：当t为多少时，M刚好离开地面？(g取10 m/s2)【答案】5 s【解析】回路中原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定那么可以判知，ab中的感应电流的方向是ab，由左手定那么可知，ab所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物设ab中电流为I时M刚好离开地面，此时有FBBIL1mg，I，EL1L2，BB0t，解得t5 s能力提升9(2022·石家庄校级月考)如下图，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，那么小磁块()A在P中的下落时间比在Q中的长B在两管中下落过程的机械能都守恒C在P和Q中都做自由落体运动D落至底部时在P中的速度比在Q中的大【答案】A【解析】当小磁块在光滑的铜管P中下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，小磁块受到向上的安培阻力，而塑料管Q是绝缘体不产生感应电流，对小磁块没有安培力，所以小磁块在Q中做自由落体运动，那么在P中的下落时间比在Q中的长，A正确10(2022·新课标卷)如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心轨道的电阻忽略不计OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B(过程)在过程、中，流过OM的电荷量相等，那么等于()ABCD2【答案】B【解析】极短时间内流过金属杆的电荷为qItt，又En，得q.设圆的半径为r，过程中1BSBr2；过程中2SBr2(BB)由题知q1q2，即Br2r2(BB)，解得.故B正确，A、C、D错误11如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1 m，上端接有电阻R3 ，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场现将质量m0.1 kg、电阻r1 的金属杆ab，从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的vt图象如图乙所示(取g10 m/s2)求：(1)磁感应强度B；(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中电阻R产生的热量【答案】(1)2 T(2)0.075 J【解析】(1)由图象可知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v1.0 m/s做匀速运动产生的电动势EBLv，杆中的电流I，杆所受安培力F安BIL，由平衡条件得mgF安，代入数据得B2 T(2)电阻R产生的热量QI2Rt0.075 J12如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直金属线圈所围的面积S200 cm2，匝数n1 000，线圈电阻r1.0 .线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R4.0 .匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示求：(1)在t2.0 s时刻，通过电阻R的感应电流大小；(2)在t5.0 s时刻，电阻R消耗的电功率；(3)06.0 s内整个闭合电路中产生的热量【答案】(1)0.2 A(2)2.56 W(3)7.2 J【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律，04.0 s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流t2.0 s时的感应电动势E1nS1 000×0.05×200×104 V1 V，根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流I1，解得I10.2 A(2)由图象可知在4.06.0 s时间内，线圈中产生的感应电动势E2nS1 000×0.2×200×104 V4 V，根据闭合电路欧姆定律，t5.0 s时闭合回路中的感应电流I20.8 A，电阻消耗的电功率P2I2R2.56 W(3)根据焦耳定律，04.0 s内闭合电路中产生的热量Q1I(rR)t10.8 J，406.0 s内闭合电路中产生的热量Q2I(rR)t26.4 J，06.0 s内闭合电路中产生的热量QQ1Q27.2 J