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本章综合能力提升练一、单项选择题1.(2018淮阴中学期末)如图1所示,在水平桌面上有个金属圆环,在它圆心正上方有一个条形磁铁(极性不明),当条形磁铁下落时,可以判定()图1A.环将产生俯视逆时针的感应电流B.环有缩小面积的趋势C.环对桌面的压力将减小D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力答案B2.(2018射阳二中模拟)有一矩形线圈,面积为S,匝数为n,将它置于匀强磁场中,且使线圈平面与磁感线方向垂直,设穿过该线圈的磁通量为,则该匀强磁场的磁感应强度大小为()A.B.C.D.无法判断答案C解析磁感线与线圈平面垂直,则BS,磁感应强度:B,故A、B、D错误,C正确.3.(2018小海中学模拟)如图2所示是两个形状相同的竖直管,左管为真空玻璃管,右管为真空铜管,使小磁石、羽毛从两管内顶端由静止释放,已知小磁石、羽毛下落过程均未与管内壁接触,则()图2A.左管中小磁石的下落时间小于羽毛的下落时间B.右管中小磁石的下落时间大于羽毛的下落时间C.两管中小磁石的下落时间相等D.若右管足够长,落到管底端时,羽毛的速度小于小磁石的速度答案B解析左管中小磁石和羽毛都做自由落体运动,下落时间相等,故A错误;当小磁石在铜管中下落时,由于穿过铜管的磁通量变化,导致铜管中产生感应电流,小磁石将受到安培力的阻碍作用,而羽毛做自由落体运动,所以右管中小磁石的下落时间大于羽毛的下落时间,故B正确,C错误;在铜管中小磁石受到安培力的阻碍作用,则在右管中,落到管底端时,羽毛的速度大于小磁石的速度,故D错误.4.(2017南通市第三次调研)法拉第发明了世界上第一台发电机.如图3所示,圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间,两电刷M、N分别与盘的边缘和中心点接触良好,且与灵敏电流计相连.金属盘绕中心轴沿图示方向转动,则()图3A.电刷M的电势高于电刷N的电势B.若只将电刷M移近N,灵敏流计的示数变大C.若只提高金属盘转速,灵敏电流计的示数变大D.若只将变阻器滑片向左滑动,灵敏电流计的示数变大答案C解析根据安培定则可知,穿过金属盘的磁场方向向右,由右手定则判断可知,金属盘产生的感应电流方向从M到N,则电刷N的电势高于电刷M的电势,故A错误;若仅将电刷M移近N,使电刷M、N之间距离减小,切割磁感线的有效长度减小,产生的感应电动势减小,感应电流减小,则灵敏电流计的示数变小,故B错误;若只提高金属盘转速,感应电动势增大,感应电流增大,故灵敏电流计的示数变大,故C正确;若仅将滑动变阻器滑片向左滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路电流减小,磁场减弱,感应电动势减小,感应电流减小,灵敏电流计的示数将减小,故D错误.5.(2018泰州中学四模)铺设海底金属油气管道时,焊接管道需要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热.将被加热管道置于感应线圈中,当感应线圈中通以电流时管道发热.如图4,下列说法中正确的是()图4A.管道发热是由于线圈中的电流直接流经管道引起的B.感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热加热管道的C.感应线圈中通以恒定电流时也能在管道中产生电流D.感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流电答案D解析高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场,在焊接的金属工件中就产生感应电流,根据法拉第电磁感应定律分析可知,电流变化的频率越高,磁通量变化频率越高,产生的感应电动势越大,感应电流越大,焊缝处的温度升高得越快.管道发热是由于线圈的作用,导致管道有涡流,A错误;感应加热是利用线圈周围变化的磁场,从而产生感应电场,形成涡流,B错误;感应线圈中通的恒定电流时不能产生电流,C错误;感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流,D正确.二、多项选择题6.(2018第二次全国大联考(江苏卷)如图5所示是研究自感现象的电路图,甲、乙是两个规格相同的小灯泡,电源内阻不可忽略.开始前先闭合开关S1、S2,使电路稳定,两个小灯泡亮度相同.下列说法正确的是()图5A.仅将S2断开,甲亮度不变B.仅将S2断开,甲逐渐变得更亮C.仅将S1断开,乙立刻熄灭D.仅将S1断开,乙的电流方向改变答案BD解析仅将S2断开,由于电路中总电流变小,则电源的内电压减小,外电压增大,使流过甲的电流变大,但由于线圈自感作用,甲逐渐变得更亮,选项A错误,B正确;若仅将S1断开,由于线圈自感作用,则乙中仍有电流,不会立刻熄灭,但电流方向相反,选项C错误,D正确.7.如图6甲所示,一个刚性圆形线圈与电阻R构成闭合回路,线圈平面与所在处的匀强磁场方向垂直,磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示.关于线圈中产生的感应电动势e、电阻R消耗的功率P随时间t变化的图象,可能正确的有()图6答案BD8.(2018江苏省高考压轴冲刺卷)如图7所示,abcd为边长为L的正方形线框,线框在纸面内,电阻为R.图中虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场.现用外力作用于线框,使线框从图示位置开始沿x轴正方向做初速度为零的匀加速运动,线框运动过程中,ad边始终水平,线框平面始终与磁场垂直,磁场宽度大于L,以x轴正方向作为力的正方向,则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图象及线框ab边的电压U随时间t的变化图象正确的是()图7答案AD解析线框做初速度为零的匀加速直线运动,速度vat,进磁场和出磁场受到的安培力F,A正确,B错误;进磁场时,ab两端的电压UBLvBLat,在磁场中运动时,UBLvBLat,出磁场时,ab两端的电压UBLvBLat,C错误,D正确.三、计算题9.(2018泰州中学月考)如图8甲所示,一个圆形线圈的匝数n100,线圈面积S200cm2,线圈的电阻r1,线圈外接一个阻值R4的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.求:图8(1)线圈中的感应电流的大小和方向;(2)电阻R两端电压及06s消耗的总功率;(3)前4s内通过R的电荷量.答案见解析解析(1)04 s内,由法拉第电磁感应定律有:E1nn1000.02 V0.1 V,线圈中的感应电流大小为:I1 A0.02 A,由楞次定律知感应电流方向沿逆时针方向.46 s内,由法拉第电磁感应定律有:E2nn1000.02 V0.4 V,线圈中的感应电流大小为:I2 A0.08 A,由楞次定律知感应电流方向沿顺时针方向.(2)04 s内,R两端的电压为:U1I1R0.024 V0.08 V消耗的功率为:P1U1I10.080.02 W1.6103 W46 s内,R两端的电压为:U2I2R0.084 V0.32 V消耗的功率为:P2U2I20.320.08 W2.56102 W故R消耗的总功率为:PP1P22.72102 W(3)前4 s内通过R的电荷量为:qI1t0.024 C0.08 C.10.(2018南京市期中)如图9所示,MN、PQ为间距L0.5m的足够长平行导轨,NQMN.导轨平面与水平面间的夹角37,NQ间连接一个R5的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B01T.将一根质量为m0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计.现由静止释放金属棒,金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.5,当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度,cd距离NQ为s10m.则:(取g10m/s2,sin370.6,cos370.8)图9(1)当金属棒滑行至cd处时回路中的电流是多大?(2)金属棒达到的稳定速度是多大?(3)当金属棒滑行至cd处时回路中产生的焦耳热是多少?答案(1)0.2A(2)2m/s(3)0.9J解析(1)金属棒匀速运动时,沿导轨方向金属棒受力平衡得mgsin FfF金属棒受的安培力为FB0ILFfFNmgcos 解得I0.2 A.(2) 由欧姆定律得I由法拉第电磁感应定律得EB0Lv解得v2 m/s.(3)当金属棒滑行至cd处时,设回路中产生的焦耳热是Q,由能量守恒定律得mgsinsmv2Qmgcos s解得Q0.9 J.11.(2018溧水中学期初模拟)如图10为俯视图,虚线MN的右侧存在一个竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.电阻为R、质量为m、边长为L的正方形单匝金属线框abcd放在光滑水平面上,ab边在磁场外侧紧靠MN虚线边界.当线框以初速度v0向左离开磁场过程中,安培力对线框所做的功为W.求:图10(1)初速度v0时刻,

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