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2019-2020年高中物理第四章电磁感应4.5电磁感应现象的两类情况检测新人教版.doc

 版权申诉  doc 2019-2020年高中物理第四章电磁感应4.5电磁感应现象的两类情况检测新人教版 1.在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是(  ) 【答案】 C 2.如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个感应电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法中正确的是(  ) A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关 C.动生电动势的产生与电场力有关 D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 【解析】 根据动生电动势的定义,A项正确.动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关,感生电动势中的非静电力与感生电场有关,B项正确,C、D项错误. 【答案】 AB 3. 如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将(  ) A.不变 B.增加 C.减少 D.以上情况都可能 【解析】 当磁感应强度均匀增大时,在纸平面方向上将产生逆时针环绕的电场,对带正电的粒子做正功,使其动能增加. 【答案】 B 4.在平行于水平地面的有界匀强磁场上方,有三个单匝线A、B、C从静止开始同时释放,磁感线始终与线框平面垂直.三个线框都是由相同的金属材料做成的相同正方形,其中A不闭合,有个小缺口;B、C都是闭合的,但B的导线横截面积比C的大,如图所示.下列关于它们的落地时间的判断正确的是(  ) A.A、B、C同时落地 B.A最迟落地 C.B在C之后落地 D.B和C在A之后落地 【解析】 线框A不闭合,故无感应电流,做自由落体运动,线框B、C均受阻碍,落地时间比A长,故选项A、B错,D对;设S为导线的横截面积,l为线框的边长,B、C线框的下边同时进入磁场时速度相同,设为v,线框的质量为m=ρ密4lS,线框受到的安培力为: F=BIl=,其中R=ρ, 所以线框刚进入磁场时的加速度为: a==-g,即B、C的加速度相同,它们应同时落地,选项C错误. 【答案】 D 5. 把一个矩形线圈从理想边界的匀强磁场中的匀速拉出来,如图所示,第一次为v1,第二次为v2,且v2=2v1,求:两种情况下拉力做的功W1与W2之比;拉力的功率P1与P2之比;线圈中产生的焦耳热Q1与Q2之比(  ) A.= B.= C.= D.= 【解析】 由题意知线框被匀速拉出,所以有:F=F安=BIL① 由法拉第电磁感应定律得:I=② ①②两式联立得F= 拉力做功为W=s,所以两种情况下拉力的做功W1与W2之比为==; 由公式P=Fv可得,两种情况下拉力的功率P1与P2之比==; 由公式Q=Pt和t=可得,两种情况下线圈中产生的焦耳热Q1与Q2之比为===. 【答案】 AD 6. 如图所示,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,磁感应强度的大小为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流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为(  ) A. B. C. D. 【解析】 设半圆的半径为r,导线框的电阻为R,当导线框匀速转动时,在很短的时间Δt内,转过的圆心角Δθ=ωΔt,由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得感应电流I1===;当导线框不动,而磁感应强度发生变化时,可得感应电流I2==,令I1=I2,可得=,选项C正确. 【答案】 C 7. 如图所示,一个边长为L的正方形金属框,质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的磁场边缘.金属框的上半部分处于磁场内,下半部处于磁场外.磁场随时间均匀变化满足B=kt规律,已知细线所能承受的最大拉力FT=2mg,求从t=0时起,经多长时间细线会被拉断? 【解析】 设t时刻细线恰被拉断,由题意知,B=kt① 金属框中产生的感应电动势E=·S=kL2/2② 金属框受到的安培力:F=BIL==③ 由力的平衡条件得,FT=mg+F④ 解①②③④得t=. 【答案】  8. 如图所示,固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1=0.5 m,金属棒ad与导轨左端bc的距离L2=0.8 m,整个闭合回路的电阻为R=0.2 Ω,匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路.ad棒通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m=0.04 kg的物体,不计一切摩擦,现使磁感应强度从零开始以=0.2 T/s的变化率均匀增大,求经过多长时间物体刚好能离开地面(g取10 m/s2). 【解析】 物体刚要离开地面时,其受到的拉力F等于它的重力mg,而拉力F等于棒ad所受的安培力,即mg=BIL1.其中B=·t,感应电流由变化的磁场产生,I==·=·,所以t=·=10 s. 【答案】 10 s 能力提升 1.在匀强磁场中,ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动,如图所示,下列情况中,能使电容器获得最多电荷量且左边极板 带正电的是(  ) A.v1=v2,方向都向右 B.v1=v2,方向都向左 C.v1>v2,v1向右,v2向左 D.v1>v2,v1向左,v2向右 【解析】 当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时,两棒均相当于电源,且串联,电路中有最大电动势,对应最大的顺时针方向电流,电阻上有最高电压,所以电容器上有最多电量,左极板带正电. 【答案】 C 2. 如图所示,用铝板制成U形框,将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框中,使整体在匀强磁场中沿垂直磁场方向向左以速度v匀速运动,悬线拉力为FT,则(  ) A.悬线竖直,FT=mg B.悬线竖直,FT>mg C.悬线竖直,FT<mg D.无法确定FT的大小和方向 【解析】 设两板间的距离为L,由于向左运动过程中竖直板切割磁感线,产生动生电动势,由右手定则判断下板电势高于上板,动生电动势大小E=BLv,即带电小球处于电势差为BLv的电场中,所受电场力F电=qE电=q=q=qvB,若设小球带正电,则电场力方向向上.同时小球所受洛伦兹力F洛=qvB,方向由左手定则判断竖直向下,即F电=F洛,故无论小球带什么电运动速度v是多少,均有FT=mg.故选A. 【答案】 A 3. 如图所示,MN、PQ为光滑金属导轨,磁场垂直于导轨平面,C为电容器,导体棒ab垂直跨接在导轨之间,原来ab静止,C不带电,现给导体棒ab一初速度v0,则导体棒(  ) A.匀速运动 B.匀减速运动 C.加速度减小的减速运动,最后静止 D.加速度减小的减速运动,最后匀速运动 【解析】 ab棒切割磁感线,产生感应电动势,给电容器充电,同时ab棒在安培力作用下减速,当电容器两极板间电压与ab棒的电动势相等时,充电电流为零,安培力为零,ab棒做匀速运动,D正确. 【答案】 D 4.两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距L、底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧的下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示,除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则(  ) A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g B.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为a→b C.金属棒的速度为v时,所受安培力F= D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减小 【解析】 释放瞬间导体棒的速度为零,故仅受重力,其加速度为重力加速度.故A选项正确;当导体棒向下运动切割磁感线时,由右手定则,可知电流方向是由b→a,故B选项错误;当导体棒速度为v时,感应电动势E=BLv,感应电流I=,则安培力F=BIL=.故C选项正确;导体棒的重力势能减少量等于R上产生的焦耳热和导体棒增加的动能与弹簧弹性势能之和,故D选项错误. 【答案】 AC 5.如图所示,间距l=0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内.在水平面a1b1b2a2区域内和倾角θ=37°的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1=0.4 T、方向竖直向上和B2=1 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场.电阻R=0.3 Ω、质量m1=0.1 kg、长为l的相同导体杆K,S,Q分别放置在导轨上,S杆的两端固定在b1,b2点,K,Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好.一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂,绳上穿有质量m2=0.05 kg的小环.已知小环以a=6 m/s2的加速度沿绳下滑,K杆保持静止,Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动.不计导轨 电阻和滑轮摩擦,绳不可伸长.取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求: (1)小环所受摩擦力的大小; (2)Q杆所受拉力的瞬时功率. 【解析】 (1)设小环受到的摩擦力大小为Ff,由牛顿第二定律,有m2g-Ff=m2a,解得Ff=0.2 N. (2)设通过K杆的电流为I,K杆受力平衡,有Ff=B1I1l. 设回路中电流为I,总电阻R总, 有I=2I1,R总=R. 设Q杆匀速下滑的速度为v,产生的感应电动势为E. 由闭合电路欧姆定律,有 I= E=B2lv F+m1gsinθ=B2Il 拉力的功率为P=Fv 联立以上方程,解得P=2 W. 【答案】 (1)0.2 N (2)2 W














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