2021年新教材高中物理课时作业8电磁感应定律的综合应用 人教版选择性276

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：AD
9．解析：(1)由牛顿第二定律 F＝ma，得
F 0.01
a＝ ＝
m/s2＝0.5 m/s2
m 0.02
vt－v0 10
t＝
＝ s＝20 s.
a 0.5
(2)因为感应电动势 E＝BLv＝BLat＝0.02t(V)，所以感应电动势与时间成正比．
Δt Δt
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：AC
8．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 棒在磁场中做加速运动，
B2L2v (3)导线 ab 保持以 10 m/s 的速度运动，受到的安培力 F 安＝BIL＝ ＝0.16 N
R＋r
安培力与拉力 F 是一对平衡力，故 F＝0.16 N.
答案：(1)20 s (2)E＝0.02t(V) (3)0.16 N
10．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 FT＝F 安＋m1g①
1＋3
V，CB 段产生的感应电动势为 ECB＝BLCB·
＝1×1× V＝2 V ．导体棒两侧金属环并联，
2
2
1
R
总电阻为 R＝ Ω＝0.5 Ω，导体棒 CB 段的电阻为 r＝2 Ω，则 CB 间电压为 UCB＝ ECB＝
2
r＋R
0.5 0.5＋2×2 V＝0.4 V，故 AB 两端的电压大小为 UAB＝UAC＋UCB＝0.25 V＋0.4 V＝0.65 V.
由 E＝Blv 可知 D 错．
答案：A l
4．解析：本题考查右手定则、E＝Blv.由右手定则判定，线框向左移动 0～ 过程，回路 2
l 中电流方向为顺时 针，由 E＝2Blv 可知，电流 i 为定值；线框向左移动 ～l 过程，线框左、
2
3 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 l～ l 过程，回路中感应
A．在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于 0.08 Wb/s B．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 V D．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 θ，导轨电阻忽略不 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( )
11．如图，一边长为 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 2l0 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(0≤x≤ 2l0)变化的关系式．
E I＝ ②
R 式中，R 为这一段导体棒的电阻．按题意有 R＝rl ③ 此时导体棒所受安培力大小为 f＝BlI ④ 由题设和几何关系有 l＝Error! ⑤ 联立①②③④⑤式得 f＝Error! ⑥
Earlybird
(1)断开开关 S，ab 在水平恒力 F＝0.01 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?
Earlybird
晨鸟教育
(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？
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
Earlybird
晨鸟教育
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 S＝4×10－2 m2、匝数 n＝100 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( )
Earlybird
晨鸟教育
课时作业(八) 电磁感应定律的综合应用
ΔΦ 1．解析：由法拉第电磁感应定律知 E∝ ，故 t＝0 及 t＝2×10－2 s 时刻，E＝0，A
Δt 错、C 对；t＝1×10－2 s，E 最大，B 错；0～2×10－2 s，ΔΦ≠0，E≠0，D 错．
答案：Cபைடு நூலகம்
2．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
Earlybird
晨鸟教育
答案：B
6．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．
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( )
A．A 点电势比 O 点电势高 B．A 点电势比 O 点电势低 C．A 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
10.如图所示，线圈 abcd 每边长 l＝0.20 m，线圈的质量 m1＝0.10 kg，电阻 R＝0.10 Ω，砝码的质量 m2＝0.14 kg.线圈上方的匀强磁场磁感应强度 B＝0.5 T，方向垂直于线圈平面 向里，磁场区域的宽度 h＝l.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)
2．如图所示，线圈面积 S＝1×10－5 m2，匝数 n＝100，两端点连接一电容器，其电容 C ΔB
＝20 μF.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 Δt
电容器所带电荷量为( ) A．1×10－7 C B．1×10－9 C C．2×10－9 C D．3×10－9 C 3.
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 r＝0.02 Ω.导轨部分处于方 向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度 B＝0.20 T，电阻 R＝0.08Ω，其他电阻不计，ab 的质 量为 0.02 kg.
砝码受力也平衡：FT＝m2g② Blv
线圈匀速上升，在线圈中产生的感应电流 I＝ ③ R
因此线圈受到向下的安培力 F 安＝IlB④
m2－m1 gR
联立①②③④式解得 v＝
＝4 m/s.
B2l2
Earlybird
晨鸟教育
答案：4 m/s 11．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 E＝Blv ① 由欧姆定律，流过导体棒的感应电流为
答案：CD
ΔB
ΔΦ ΔB
7．解析：由图像求得斜率的大小 ＝2 T/s，因此 ＝ S＝0.08 Wb/s，故 A 正确；
Δt
Δt Δt
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：
ΔΦ ΔB E＝n ＝n S＝8 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
Earlybird
晨鸟教育
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 3 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 2
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 Ω，在整 个竖直平面内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B＝1 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 Ω 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( )
2
电流方向为逆时针．由上述分析可见，选项 D 正确．
答案：D
5．解析：设金属环的最高点为 C，当导体棒摆到竖直位置时，由 v＝ωr 可得导体棒上 C
11
vC
1 点的速
度为 vC＝ vB＝ ×3 m/s＝1 m/s，AC 间电压为 UAC＝EAC＝BLAC· ＝1×0.5× V＝0.25
33
2
2
vC＋vB
ΔΦ ΔB
ΔB
磁感应定律得：E＝n ＝nS ，故 q＝C·E＝nS ·C＝2×10－9 C．故选项 C 正确．
Δt Δt
Δt
答案：C
3．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；
晨鸟教育
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 Φ 随时间 t 的变化图像如图所示，则( )
A．在 t＝0 时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B．在 t＝1×10－2 s 时，感应电动势为零 C．在 t＝2×10－2 s 时，感应电动势为零 D．在 0～2×10－2 s 时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
A．0.4 V B．0.65 V C．2.25 V D．4.5 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( )