2020版高考物理一轮复习第十章电磁感应（第2课时）课时作业（含解析）

课时作业

【基础练习】

一、法拉第电磁感应定律的理解与应用

1．如图，均匀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、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，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ΔB流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为( )

Δt

4ωB0A.

π

2ωB0B.

π

ωB0C. π

ωB0D. 2π

C 解析：设圆的半径为L，电阻为R，当线框以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势

E1＝B0ωL2.当线框不动，而磁感应强度随时间变化时，E2＝πL2

πL2

1212ΔBE1E2112

，由＝得B0ωL＝ΔtRR22

ΔBΔBωB0

，即＝，故C项正确． ΔtΔtπ

2．(2019年潍坊一中)(多选)如图所示，两根间距为d的光滑金属导轨，平行放置在倾

角为 的斜面上，导轨的右端接有电阻R，整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有一质量为m、电阻也为R的金属棒与两导轨垂直且接触良好，金属棒以一定的初速度v0在沿着导轨上滑一段距离L后返回，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。下列说法正确的是( )

A．导体棒返回时先做加速运动，最后做匀速直线运动 B．导体棒沿着导轨上滑过程中通过R的电量q＝

Bdl 2R12

C．导体棒沿着导轨上滑过程中克服安培力做的功W＝(mv0－mgL)

212

D．导体棒沿着导轨上滑过程中电阻R上产生的热量Q＝(mv0－mgL)

2

答案：ABC

3．(2018·河南八市重点高中联考)如图所示，导体杆OQ在作用于OQ中点且垂直于OQ的力作用下，绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于框架平面，AO间接有电阻R，杆和框架电阻不计，回路中的总电功率为P，则( )

A．外力的大小为2BrP RB．外力的大小为BrPR 2PRC．导体杆旋转的角速度为2 Br2

D．导体杆旋转的角速度为

2

Br

P RC 解析：由题意知，导体杆切割磁感线产生的电动势为E＝PR，设Q点的线速度大小11v为v，则导体杆旋转切割磁感线产生的感应电动势E＝Brv，根据P＝F·v 及ω＝，求得

22rF＝BrP2PR，ω＝2，因此C项正确． RBr－3

4．(2018河北石家庄二模，21)(多选)如图甲所示，质量m＝3.0×10 kg的“金属细框竖直放置在两水银槽中，“

”形

”形框的水平细杆CD长l＝0.20 m，处于磁感应强度

2

大小B1＝1.0 T、方向水平向右的匀强磁场中．有一匝数n＝300 匝、面积S＝0.01 m的线圈通过开关K与两水银槽相连．线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度B2随时间t变化的关系如图乙所示．t＝0.22 s时闭合开关K瞬间细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力)，跳起的最大高度h＝0.20 m．不计空气阻力，重力加速度g＝10 m/s，下列说法正确的是( )

2

A．0～0.10 s内线圈中的感应电动势大小为3 V B．开关K闭合瞬间，CD中的电流方向由C到D C．磁感应强度B2的方向竖直向下

D．开关K闭合瞬间，通过细杆CD的电荷量为0.03 C

BD 解析：0～0.1 s内线圈中的磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律E＝nΔΦ

＝ΔtnSΔB，代入数据得E＝30 V，A错．开关闭合瞬间，细框会跳起，可知细框受向上的安培力，Δt由左手定则可判断电流方向由C到D，B对．由于t＝0.22 s时通过线圈的磁通量正在减少，再对线圈由楞次定律可知感应电流产生的磁场的方向与B2的方向相同，故再由安培定则可知C错误．K闭合瞬间，因安培力远大于重力，则由动量定理有B1IlΔt＝mv，通过细杆的电荷量Q＝IΔt，线框向上跳起的过程中v＝2gh，解得Q＝0.03 C，D对．

二、导体切割磁感线产生感应电动势的计算

5．如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里)．现对

2

MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动．令U表示MN两端电压的大小，下列

说法正确的是( )

1

A．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由b经R到d

2B．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d经R到b

B2l2vC．MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向右

2RB2l2vD．MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向左

RA 解析：根据电磁感应定律，MN产生的电动势E＝Blv，由于MN的电阻与外电路电阻11

相同，所以MN两端的电压U＝E＝Blv，根据右手定则，流过固定电阻R的感应电流由b22

B2l2v经R到d，故A正确，B错误；MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向左，故C、D错

2R误．

6．如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN，

PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为L的正方形闭合回路abcd，回路在纸面

内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时( )

A．穿过回路的磁通量为零 B．回路中感应电动势大小为BLv0 C．回路中感应电流的方向为顺时针方向 D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相反

A 解析：由于两磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，且回路此时关于OO′对称，因而此时穿过回路的磁通量为零；ab，cd均切割磁感线，相当于两个电源，由右手定则知，回路中感应电流方向为逆时针方向，两电源串联，感应电动势为2BLv0；由左手定则知ab，

cd所受安培力方向均向左．

7．如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)( )

Br2ω

A．由c到d，I＝

RBr2ω

C．由c到d，I＝

2RBr2ω

B．由d到c，I＝ RBr2ω

D．由d到c，I＝ 2RD 解析：由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c；而金属圆盘产生的感12Brω

应电动势E＝Brω，所以通过电阻R的电流大小是I＝. 22R8．(2018安徽十校联考)如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环a，b与长直金属杆导通，图中a，b间距离为L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d.右边虚线范围内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于3L弯曲导线所在平面的匀强磁场，磁场区域的宽度为，现在外力作用下导线沿杆以恒定的速

4度v向右运动，t＝0时刻a环刚从O点进入磁场区域，则下列说法正确的是( )

2

A．在t＝时刻，回路中的感应电动势为Bdv

2vL