鲁科版高中物理选择性必修第2册课后习题 第2章 电磁感应及其应用 习题课2 电磁感应中的能量和动量问题.docVIP

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习题课2:电磁感应中的能量和动量问题

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.(多选)(广东肇庆期末)在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,线圈所围的面积为0.1m2,线圈电阻为1Ω。规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向,如图甲所示。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。以下说法正确的是()

A.在0~2s时间内,I的最大值为0.01A

B.在3~5s时间内,I的大小越来越小

C.前2s内,通过线圈某截面的总电荷量为0.01C

D.第3s内,线圈的发热功率最大

解析0~2s时间内,t=0时刻磁感应强度变化率最大,感应电流最大,I=ER=ΔB

答案AC

2.(四川乐山期末)如图所示,de、cf是间距为L的平行光滑金属导轨,置于磁感应强度为B,方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,d、e间接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好、有效阻值为R的导体棒ab垂直导轨放置,并在水平外力F作用下以速度v向右匀速运动,不计导轨电阻,则()

A.回路中的感应电流方向为顺时针方向

B.导体棒ab两点间的电压为BLv

C.导体棒a端电势比b端低

D.外力F做的功等于电阻和导体棒产生的焦耳热

解析由右手定则或楞次定律可判断出通过回路的电流方向为逆时针方向,选项A错误。ab中产生的感应电动势为E=BLv,感应电流I=E2R,ab两点间的电压为U=IR=1

答案D

3.(多选)(河北安平中学期中)如图所示,在磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中,金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U形导轨上以速度v=2m/s向右匀速滑动。两导轨间距离l=1.0m,电阻R=3.0Ω,金属杆的电阻r=1.0Ω,导轨电阻忽略不计。下列说法正确的是()

A.通过R的感应电流的方向为由a到d

B.金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0V

C.金属杆PQ受到的安培力大小为0.5N

D.外力F做功的数值等于电路产生的焦耳热

解析由右手定则判断知,当金属杆滑动时产生逆时针方向的电流,通过R的感应电流的方向为由a到d,故A正确。金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为E=Blv=1.0×1×2V=2V,故B正确。在整个回路中产生的感应电流为I=ER+r,代入数据得I=0.5A。由安培力公式F安=BIl,代入数据得F安

答案ABC

4.(河南南阳期末)如图所示,由同种材料制成,粗细均匀,边长为L、总电阻为R的单匝正方形闭合线圈MNPQ放置在水平面上,空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场,磁场两边界成θ=45°角。现使线圈以水平向右的速度v匀速进入磁场,则()

A.当线圈中心经过磁场边界时,N、P两点间的电势差U=BLv

B.当线圈中心经过磁场边界时,线圈所受安培力大小F安=B

C.线圈从开始进入磁场到其中心经过磁场边界的过程中,回路中的平均电功率P

D.线圈从开始进入磁场到其中心经过磁场边界的过程中,通过导线某一横截面的电荷量q=B

解析当线圈中心经过磁场边界时,此时切割磁感线的有效线段为NP,根据法拉第电磁感应定律,NP产生的感应电动势为E=BLv,此时N、P两点间的电势差U为路端电压,有U=34E=34BLv,此时QP、NP受安培力作用,且两力相互垂直,故合力为F安=2B2L2

答案D

5.(多选)(福建长乐高级中学月考)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2。螺线管导线电阻r=1Ω,R1=4Ω,R2=5Ω,C=30μF。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化,磁场正方向为竖直向下。下列说法正确的是 ()

A.螺线管中产生的感应电动势为1.2V

B.闭合S,电路中的电流稳定后电容器上极板带正电

C.电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为5×10-2W

D.S断开后,通过R2的电荷量为1.8×10-5C

解析由法拉第电磁感应定律可知,螺线管内产生的电动势为E=nΔBΔtS=1500×0.82×20×10-4V=1.2V,故A正确;根据楞次定律可知,当穿过螺线管的磁通量增加时,螺线管下部可以看成电源的正极,则电容器下极板带正电,故B错误;电流稳定后,电流为I=ER1+R2+r=1.24+5+1A=0.12A,电阻R1上消耗的功率为P=I2

答案AD

6.(福建龙岩质量检查)如图所示,水平面上固定着两根相距L且电阻不计的足够长的光滑金属导轨,导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,铜棒a、b的长度均等于两导轨的间距、电阻均为R、质量均为m,铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好。现给铜棒a一个平行导轨