2019版高中物理 第四章 电磁感应 第5节 电磁感应现象的两类情况课时作业 新人教版选修3-2.doc

《2019版高中物理 第四章 电磁感应 第5节 电磁感应现象的两类情况课时作业 新人教版选修3-2.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高中物理 第四章 电磁感应 第5节 电磁感应现象的两类情况课时作业 新人教版选修3-2.doc（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

第四章　第5节 电磁感应现象的两类情况 基础夯实 一、选择题(1、2题为单选题，3～5题为多选题) 1．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　) 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无关 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、C、D项错误。 2．(2017内蒙古巴市一中高二下学期期中)如图所示，竖直放置的两根足够长平行金属导轨相距L，导轨间接有一定值电阻R，质量为m，电阻为r的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，且无摩擦，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，现将金属棒由静止释放，金属棒下落高度为h时开始做匀速运动，在此过程中(　B　) A．导体棒的最大速度为 B．通过电阻R的电荷量为 C．导体棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量 D．安培力对导体棒做的功等于导体棒动能的增加量 解析：导体棒匀速运动时速度最大，由于导体棒做加速度减小的变加速运动，加速度小于g，根据功能关系可知最大速度小于。故A错误。通过电阻R的电量为q＝＝，故B正确。由功能原理可知，导体棒克服安培力做的功等于电阻R与r上产生的热量之和，故C错误；根据动能定理可知，重力和安培力对导体棒做功的代数和等于导体棒动能的增加量，故D错误。 3．某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是(　AC　) A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B．沿AB方向磁场在迅速增强 C．沿BA方向磁场在迅速增强 D．沿BA方向磁场在迅速减弱 解析：由右手定则可知，感应电场产生的磁场方向竖直向下，如果磁场方向沿AB，则感应磁场与原磁场方向相同，由楞次定律可知，原磁场在减弱，故A正确，B错误；如果磁场沿BA方向，则感应磁场方向与原磁场方向相反，由楞次定律可知，原磁场在增强，故C确，D错误，故选AC。 4．著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如图所示。当线圈接通电源后，将产生流过图示逆时针方向的电流，则下列说法正确的是(　BD　) A．接通电源瞬间，圆板不会发生转动 B．线圈中电流强度的增大或减小会引起圆板向不同方向转动 C．若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 D．若金属小球带正电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 解析：线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，故A错误；不论线圈中电流强度的增大或减小都会引起磁场的变化，从而产生不同方向的电场，使小球受到电场力的方向不同，所以会向不同方向转动，故B正确；接通电源瞬间，产生顺时针方向的电场，若小球带负电，圆板转动方向与线圈中电流方向相同，故C错误；同理D正确。 5．如图甲所示线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50cm2，线圈总电阻r＝10Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，则在开始的0.1s内(　BD　) A．磁通量的变化量为0.25Wb B．磁通量的变化率为2.510－2Wb/s C．a、b间电压为0 D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A 解析：通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设Φ2＝B2S为正，则线圈中磁通量的变化量为ΔΦ＝B2S－(－B1S)，代入数据即ΔΦ＝(0.1＋0.4)5010－4Wb＝2.510－3Wb，A错；磁通量的变化率＝Wb/s＝2.510－2Wb/s，B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E＝n＝2.5V且恒定，C错；在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I＝＝0.25A，D项正确。 二、非选择题 6．(2018江西省九江第一中学高二上学期期末)如图所示，匀强磁场中有一圆形线圈与一电阻相连，线圈平面与磁场方向垂直。已知线圈的匝数N＝100，面积为2m2，内阻r＝8Ω。电阻R1＝12Ω，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。求： (1)3s时a、b两点间的电压U； (2)在1～5s内通过电阻R1的电荷量q； (3)在0～5s内整个电路产生的焦耳热Q。 答案：(1)12V　(2)4C　(3)160J 解析：(1)3s时线圈产生的感应电动势：E＝NS＝1002V＝20V 电流I＝＝A＝1A a、b两点间的电压U＝IR1＝12V； (2)在1～5s内电路中的电流为I＝1A，则通过电阻R1的电荷量q＝It＝14C＝4C (3)0－1s时线圈产生的感应电动势：E′＝NS＝1002V＝40V 电流I′＝＝A＝2A 在0～1s内整个电路产生的焦耳热Q1＝I′2(R1＋r)t′＝22(12＋8)1J＝80J 在1～5s内整个电路产生的焦耳热Q2＝I2(R1＋r)t＝12(12＋8)4J＝80J 则在0～5s内整个电路产生的焦耳热Q＝Q1＋Q2＝160J。 能力提升 一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．(2018浙江省宁波市北仑区高二上学期期中)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为＋q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(　D　) A．0　　　　　　　　　 B．r2qk C．2πr2qk D．πr2qk 解析：感生电场是涡旋场，电荷在运动过程中，电场力始终做功。由E＝S可知E＝kπr2运动一周电场力做功W＝qE＝πr2qk，D选项正确。 2．如图所示，两个比荷相同的都带正电荷的粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从B1区运动到B2区，已知B2>B1；b开始在磁感应强度为B1的磁场中做匀速圆周运动，然后磁场逐渐增加到B2。则a、b两粒子的动能将(　A　) A．a不变，b增大 B．a不变，b变小 C．a、b都变大 D．a、b都不变 解析：a粒子一直在恒定的磁场中运动，受到的洛伦兹力不做功，动能不变；b粒子在变化的磁场中运动，由于变化的磁场要产生感生电场，感生电场会对它做正功，所以，A选项是正确的。 3．(2018蒙古通辽实验中学高二上学期期末) 有一个匀强磁场边界是EF，在EF右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图甲所示。现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域。线框中的电流随时间变化的i－t图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的(　A　) 解析：导体棒切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv，设线框总电阻是R，则感应电流I＝＝；由图乙所示图象可知，感应电流先变大，后变小，且电流大小与时间成正比，由于B、v、R是定值，故导体棒的有效长度L应先变长，后变短，且L随时间均匀变化，即L与时间t成正比。三角形线框匀速进入磁场时，有效长度L先增加，后减小，且随时间均匀变化，符合题意，故A正确；梯形线框匀速进入磁场时，有效长度L先均匀增加，后不变，最后均匀减小，不符合题意，故B错误；长方形线框进入磁场时，有效长度L不变，感应电流不变，不符合题意，故C错误；闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度L先变大，后变小，但L不随时间均匀变化，不符合题意，故D错误；故选A。 4．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如下图所示(　ACD　) A．四种情况下流过ab边的电流的方向都相同 B．四种情况下ab两端的电势差都相等 C．四种情况下流过线框的电量都相等 D．四种情况下磁场力对线框做的功率都相等 解析：四种情况磁通量均减小，根据楞次定律判断出感应电流方向均为顺时针方向，故A正确；上述四个图中，切割边所产生的电动势大小均相等(E)，回路电阻均为4r(每边电阻为r)，则电路中的电流亦相等，即I＝，只有B图中，ab为电源，故Uab＝I3r＝E。其他情况下，Uab＝Ir＝E，故B选项错误；由q＝n，ΔΦ相同，所以电量相同，C正确；由P＝Fv＝BILv，因为I相同，所以P相等，D正确。 5．两根相距L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是(　AD　) A．ab杆所受拉力F的大小为μmg＋ B．cd杆所受摩擦力为零 C．回路中的电流为 D．μ与v1大小的关系为μ＝ 解析：当ab杆向右以速度v1匀速运动时，切割磁感线产生动生电动势E1＝BLv1，cd杆竖直向下运动不切割磁感线E2＝0，所以回路中电流I＝＝，故选项C错误；由右手定则可知电流方向为a→b→d→c→a，由左手定则可知ab杆所受安培力水平向左，cd杆所受安培力水平向右。 对ab杆受力分析，可得： F＝μmg＋F安＝μmg＋，故选项A正确； 对cd杆受力分析，可知：mg＝μF安＝μ得：μ＝，故选项B错误D正确。 二、非选择题 6．如图所示，两根相距为L＝1m的足够长的平行光滑金属导轨，位于水平的xOy平面内，一端接有阻值为R＝6Ω的电阻。在x>0的一侧存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B只随t的增大而增大，且它们间的关系为B＝kt，其中k＝4T/s。一质量为m＝0.5kg的金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动，当t＝0时金属杆静止于x＝0处，有一大小可调节的外力F作用于金属杆，使金属杆以恒定加速度a＝2m/s2沿x轴正向做匀加速直线运动。除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计。求：当t＝4s时施加于金属杆上的外力为多大。 答案：513N 解析：t＝4s时，金属杆移动的位移x＝at2＝216m＝16m，此时的速度v＝at＝24m/s＝8m/s。 切割产生的动生电动势E1＝BLv＝ktLv＝4418V＝128V。 磁场变化产生的感生电动势E2＝Lx＝4116V＝64V。 根据楞次定律和右手定则知，两个电动势的方向相同，则总电动势E＝E1＋E2＝192V。 则感应电流的大小I＝＝A＝32A， 根据牛顿第二定律得，F－BIL＝ma，解得F＝BIL＋ma＝44321＋0.52N＝513N。