【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第2章2第2课时导线切割磁感线的感应电动势分层作业习题

第二章分层作业11导线切割磁感线的感应电动势A级必备知识基础练1.如图甲、乙、丙、丁所示的四种情况中,金属导体中产生的感应电动势为Blv的是()A.乙和丁 B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.乙2.(多选)如图所示,一导线折成边长为a的正三角形闭合回路,虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面向下,回路以速度v向右匀速进入磁场,边长CD始终与MN垂直,从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是()A.导线框受到的安培力方向始终向上B.导线框受到的安培力方向始终向下C.感应电动势的最大值为32D.感应电动势的平均值为343.如图所示,把一阻值为R、边长为L的正方形金属线框,从磁感应强度为B的匀强磁场中,以速度v向右匀速拉出。在此过程中线框中产生了电流,此电流()A.方向与图示箭头方向相同,大小为BLvB.方向与图示箭头方向相同,大小为2C.方向与图示箭头方向相反,大小为BLvD.方向与图示箭头方向相反,大小为24.如图所示,两平行导轨间的距离为d,一端跨接一个电阻R,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于平行金属导轨所在的平面向下。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置。金属棒与导轨的电阻不计,当金属棒沿垂直于棒的方向滑行时,通过电阻R的电流为()A.BdvR B.C.BdvcosθR5.(多选)(2023山西高二期末)如图所示,磁铁固定在水平放置的电子测力计上时,测力计的示数为F1。现控制导线框abcd平面与磁场方向垂直,底边水平,以恒定的速率在磁场中竖直向下运动。当ab边进入磁铁两极间时,测力计的示数变为F2。将磁铁两极间的磁场视为水平匀强磁场,其余区域磁场不计。则()A.ab边进入磁场时,流过ab边的电流由a指向bB.ab边进入磁场时,线框受到的安培力竖直向上C.ab边中的感应电动势是由于洛伦兹力的作用产生的D.磁场的磁感应强度大小与(F2-F1)成正比6.(多选)(2023重庆南开中学高二期中)如图所示,半径为R的半圆形硬导体PQ,在拉力F的作用下,以速度v在水平U形框架上匀速滑动,且彼此接触良好。匀强磁场的磁感应强度为B,U形框架中接有电阻R0,PQ的电阻为r,其余电阻不计,则PQ进入磁场的过程中()A.R0中电流的方向由上到下B.感应电动势的平均值为BπRvC.感应电动势的最大值为2BRvD.感应电动势的最大值为BπRv7.“L”形的细铜棒在磁感应强度为B的匀强磁场中运动,已知“L”形细铜棒两边相互垂直,长度均为L,运动速度大小为v,则细铜棒两端电势差的最大值为()A.2BLv B.12BLv C.3BLv D.2B级关键能力提升练8.(多选)如图所示,将半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一绝缘水平面内,两导轨之间接有阻值为R的定值电阻和一个电容为C的电容器,整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。将一个长度为r、阻值为R的金属棒AD置于圆导轨上面,O、A、D三点共线,在外力的作用下金属棒以O为转轴逆时针匀速转动,转速为n,元电荷大小为e,转动过程中金属棒与导轨接触良好,导轨电阻不计。下列说法正确的是()A.D点的电势高于A点的电势B.金属棒产生的感应电动势大小为3Bπnr2C.电容器的电荷量为3CBπnr2D.一质子在电容器中从S板附近运动到T板附近时,电场力所做的功为39.(多选)图甲是法拉第的圆盘发电机,它是利用电磁感应原理制成的,是人类历史上第一台发电机。图乙是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触良好。若在圆盘下半周加匀强磁场,使铜盘转动,电阻R中就有电流通过。回路的总电阻恒定,从左往右看,铜盘沿顺时针方向匀速转动,下列说法正确的是()A.铜片C的电势比铜片D的电势低B.若铜盘转速增大为原来的2倍,则流过R的电流增大为原来的4倍C.若磁感应强度变为原来的一半,则总电功率将变为原来的一半D.若所加的匀强磁场垂直穿过整个圆盘,铜盘匀速转动时电阻R上仍将有电流通过10.(2023北京西城期末)如图所示,平行光滑金属导轨水平放置,导轨间距为l,左端连接一阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。将导体棒ab置于导轨上,其电阻为r,长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好。不计导轨的电阻、导体棒与导轨间的摩擦。在大小为F的水平拉力作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速度大小为v。在导体棒向右匀速移动距离x的过程中()A.导体棒中感应电流的方向为a→bB.导体棒两端的电势差大小为BlvC.电阻R消耗的电能为FxRD.拉力对导体棒做功的功率为B11.(2023黑龙江海伦市第一中学期中)如图所示,虚线MN左侧有垂直水平面向上的匀强磁场,右侧有垂直水平面向下的匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小均为B,半径为r、电阻为R的金属圆环在水平面上向右运动穿过MN,在如图所示状态时,金属圆环的速度大小为v0,此时金属圆环受到的安培力大小为()A.12B2rC.123B212.如图所示,匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合,磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0,使该线框从静止开始绕过圆心O且垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置不变,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率ΔB参考答案分层作业11导线切割磁感线的感应电动势1.B解析公式E=Blv中的l为导体切割磁感线的有效长度,题图甲、乙、丁中的有效长度均为l,感应电动势E=Blv,而题图丙的有效长度为lsinθ,感应电动势E=Blvsinθ,故B正确。2.CD解析根据左手定则可知,导线框全部进入磁场前受到的安培力方向向左,全部进入以后受到的安培力为零,故A、B错误。该闭合回路有效切割长度最长为32a,则感应电动势最大值为32Bav,故C正确。感应电动势平均值为E=Δ3.A解析利用右手定则可判断感应电流是逆时针方向,因为E=Blv,所以电流I=ER4.D解析题中B、l、v满足两两垂直的关系,所以E=Blv,其中l=dsinθ,即E=Bdvsinθ,故通过电阻5.BC解析ab边进入磁场时,线框abcd的磁通量增加,根据楞次定律,流过ab边电流由b指向a,线框受到的安培力竖直向上,故A错误,B正确;ab边中的感应电动势是ab边运动切割磁感线产生的,本质是由于洛伦兹力的作用产生的,故C正确;设ab边长度为L,运动速度为v,导线框电阻为R,磁场磁感应强度为B,则ab边产生的感应电动势为E=BLv,感应电流为I=ER=BLvR,ab边受到的安培力为F安=BIL=B2L2vR,根据题意有F2-F1=F安6.AC解析导体PQ相当于电源,根据右手定则可知,P端为电源正极,所以R0中电流的方向自上而下,故A正确;平均电动势有E=ΔΦΔt=BΔSΔt=BπR22Rv=17.A解析当细铜棒切割磁感线的有效长度最大时,细铜棒两端的感应电动势最大。如图所示,当“L”形细铜棒的速度方向垂直细铜棒两端连线时,切割磁感线的有效长度为2L,此时细铜棒两端电势差最大,最大值为E=2BLv,故选A。8.BD解析由右手定则可知,D点的电势低于A点的电势,A错误;角速度ω=2πn,金属棒产生的感应电动势大小为E=Brωr+2r2=3Bπnr2,B正确;电容器极板间的电压U=ERR+R=32Bπnr2,电容器的电荷量为Q=32CBπ9.AD解析根据右手定则可知,电流从D点流出,流向C点,因此铜片D的电势高于铜片C的电势,故A正确;设圆盘半径为l,由感应电动势公式可知E=Blv,v=ωl2,故转动切割的感应电动势为E=Bl2ω2,感应电流为I=ER,解得I=B10.C解析导体棒沿导轨向右匀速运动时,由右手定则可知导体棒切割磁感线产生的感应电动势由b指向a,则导体棒中的电流方向由b指向a,故A错误;导体棒产生的感应电动势大小为E=Blv,对应的感应电流为I=ER+r,故导体棒两端的电势差大小为U=IR=BlvRR+r,故B错误;电阻R消耗的电能为ΔE=I2Rt,而导体棒运动的时间为t=xv,又因为导体棒受力平衡,所以BIl=F,解得ΔE=11.A解析如题图所示状态时,圆环在左右两边磁场切割磁感线的有效长度均为L