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课时巩固过关练 十三 电磁感应规律及其应用
(60分钟 100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题5分,共50分。第1～6题只有一项符合题目要求,第7～10题有多项符合题目要求)
1.如图甲所示,光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定向下为正方向),导体棒ab垂直导轨放置,除电阻R的阻值外,其余电阻不计,导体棒ab在水平拉力F的作用下始终处于静止状态,规定a→b的方向为电流的正方向,水平向右的方向为拉力F的正方向,则在0～2t0时间内,能正确反映流过导体棒ab的电流与时间及拉力F与时间关系的图线是 ( )
【解析】选D。由E==可知,电动势保持不变,则电路中电流不变,由安培力F=BtIL可知,电路中
安培力随B的变化而变化,当B为负值时,安培力的方向为负,B为正值时,安培力为正值,故选项D正确。 2.(2016·济宁一模)如图所示,用均匀导线做成边长为0.2m的正方形线框,线框的一半处于垂直线框向里的有界匀强磁场中,当磁场以20T/s的变化率增强时,a、b两点间电势差的大小为U,则 ( ) A.φa<φb,U=0.2V C.φa<φb,U=0.4V
B.φa>φb,U=0.2V D.φa>φb,U=0.4V
【解析】选A。题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势,从而
在线框中有感应电流产生,把左半部分线框看成电源,其电动势为E,内电阻为,画出等效电路如图所示,则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压,设l是边
长,且依题意知=20T/s,由法拉第电磁感应定律得E=N=1×20×
V=0.4V,故U=IR=·=0.2V,由于a点电势低于b点电势,故有Uab=-0.2V,选项A正确。
3.(2016·揭阳一模)矩形导线框abcd放在匀强磁场中,在外力控制下静止不动,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图所示。t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里;在0～4s时间内,线框ab边受匀强磁场的作用力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)是图中的 ( ) 【解析】选D。t=0时刻,磁感应强度的方向垂直线框平面向里,在0到1s内,穿过线框的磁通量变小,由楞
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次定律可得,感应电流方向是顺时针,再由左手定则可得线框的ab边的安培力水平向左;当在1 s到2 s内,磁感应强度的方向垂直线框平面向外,穿过线框的磁通量变大,由楞次定律可得,感应电流方向是顺时针,再由左手定则可得线框的ab边的安培力水平向右;在下一个周期内,重复出现安培力先向左后向右,故选项D正确。
4.(2016·蚌埠一模)如图甲所示,bacd为用导体做成的框架,其平面与水平面成θ角,质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好,回路的电阻为R,整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示,PQ始终静止,则在0～t2内(t=0时刻,安培力大于mgsinθ),对PQ受到的摩擦力F的分析正确的是 ( )
A.F先减小后增大,且在t1时刻为零 B.F先减小后增大,且在t1时刻F=mgsinθ C.F先增大后减小,且在t1时刻为最大值 D.F先增大后减小,且在t1时刻F=mgsinθ
【解析】选B。根据法拉第电磁感应定律E=和欧姆定律I=可知,在线圈中产生恒定的感应电流,开
始导体棒PQ受到沿导轨向上的安培力,安培力大于
mgsinθ,则摩擦力为F=F安-mgsinθ,由于安培力逐渐减小,故摩擦力逐渐减小,当F安=mgsinθ时,摩擦力为零并开始反向变为F=mgsinθ-F安,随着安培力的逐渐减小,摩擦力逐渐增大,t1时刻,安培力为零,F=mgsinθ,故选项B正确。
5.(2016·浙江高考)如图所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则 ( )
A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1 C.a、b线圈中感应电流之比为3∶4 D.a、b线圈中电功率之比为3∶1
【解题指导】解答本题时应从以下三点进行分析: (1)根据楞次定律判断感应电流的方向。
(2)根据法拉第电磁感应定律计算电动势的大小之比。
(3)根据电阻定律判断线框电阻的大小,结合闭合电路欧姆定律判断感应电流之比。
【解析】选B。a、b两个正方形线圈内的磁场垂直于纸面向里,磁感应强度均匀增加,由楞次定律可以判断
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