贏在微點(diǎn)高中物理選修32第5節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

1、-WOR曲式一專業(yè)資料-可編輯-第5節(jié)?學(xué)習(xí)目標(biāo)課/前/見學(xué)生用書P1 .了解感生電場(chǎng)，知道感 生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因。會(huì) 判斷感生電動(dòng)勢(shì)的方向， 并會(huì)計(jì)算它的大小。2 . 了解動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn) 生以及與洛倫茲力的關(guān) 系。會(huì)判斷動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的 方向，并會(huì)計(jì)算它的大 小。3 , 了解電磁感應(yīng)規(guī)律的 一般應(yīng)用，會(huì)聯(lián)系科技實(shí) 例進(jìn)行分析。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況015練法指導(dǎo)1 .通過練習(xí)深刻理解感生 電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理，感生 電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲 線。2 .通過練習(xí)深刻理解動(dòng) 生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理，非 靜電力與洛倫茲力有關(guān)。3 .熟悉電磁感應(yīng)中的力 學(xué)問題的解題思路，常涉 及受力情況與運(yùn)動(dòng)情況 的動(dòng)態(tài)分析問題。

2、4 .熟悉電磁感應(yīng)中的能 量轉(zhuǎn)化方向和量值關(guān)系， 在純電阻電路和非純電 阻電路中能量轉(zhuǎn)化不同。預(yù)/習(xí)輕/ 松/ 搞/要點(diǎn)辨析1 .如果空間不存在閉合電路，變化的磁場(chǎng)周圍不 會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng) （x）2 .處于變化磁場(chǎng)中的導(dǎo)體，其內(nèi)部自由電荷定向 移動(dòng)，是由于受到感生電場(chǎng)的作用（，）3 .感生電場(chǎng)就是感生電動(dòng)勢(shì)（x）4 .由動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的分析可知，洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電 荷不做功是錯(cuò)誤的（x ）5 .導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，克服安培力做多少功， 就會(huì)有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能（V）口預(yù)習(xí)自檢1 .（多選）下列說法正確的是（）A.感生電場(chǎng)由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生B.恒定的磁場(chǎng)也能在周圍空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)C.感生電場(chǎng)的方

3、向可以用楞次定律和安培定則 來判定D.感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線，其方向一定是沿逆時(shí)針方向解析 變化的磁場(chǎng)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)，恒定的 磁場(chǎng)不能在周圍空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，選項(xiàng) A正確，選 項(xiàng)B錯(cuò)誤；感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線，感生電場(chǎng) 的方向可由楞次定律和安培定則判斷，不一定是沿逆 時(shí)針方向，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案 AC2 .（多選）關(guān)于感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的比較， 下列說法正確的是（ ）A.感生電動(dòng)勢(shì)是由于變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了感生電 場(chǎng)，感生電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷產(chǎn)生作用而使導(dǎo)體 兩端出現(xiàn)的電動(dòng)勢(shì)B.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷隨導(dǎo)體 棒一起運(yùn)動(dòng)而受到洛倫茲力的作用產(chǎn)生定向移動(dòng)，使 與體

4、棒兩端出現(xiàn)的電動(dòng)勢(shì)C.在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的過程中，洛倫茲力對(duì)自 由電荷做功D.感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)都是由 于磁通量的變化引起的，只是感生電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng) 的變化產(chǎn)生的，而動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于面積的變化產(chǎn)生 的解析 感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生機(jī)理不同, 易知選項(xiàng)A、B正確；在動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的過程中， 某一方向上的洛倫茲力對(duì)自由電荷做正功，另一方向 上的洛倫茲力對(duì)自由電荷做負(fù)功，整體上，洛倫茲力 不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì) 上都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，都是由于磁通 量的變化引起的，選項(xiàng)D正確。答案 ABD3 .如圖所示，兩個(gè)端面半徑同為 R的圓柱形鐵 芯同軸水平放

5、置，相對(duì)的端面之間有一縫隙，鐵芯上 繞導(dǎo)線并與直流電源連接，在縫隙中形成一勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 一銅質(zhì)細(xì)直棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、 垂直。讓銅質(zhì)細(xì)直棒從靜止開始自由下落，銅質(zhì)細(xì)直 棒下落距離為0.2R時(shí)銅質(zhì)細(xì)直棒中電動(dòng)勢(shì)大小為 Ei, 下落距離為0.8R時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小為E2,忽略渦流損耗和 邊緣效應(yīng)。關(guān)于Ei、E2的大小和銅質(zhì)細(xì)直棒離開磁場(chǎng) 前兩端的極性，下列判斷正確的是（）A. Ei>E2, a端為正 B. Ei>E2, b端為正C. Ei<E2, a端為正 D. Ei<E2, b端為正 解析 通電導(dǎo)線在縫隙中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向左，所以銅質(zhì)細(xì)直棒下落時(shí)由右手定則可判

6、斷得 b端為正, 選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；根據(jù)E = BLv可知，下落0.8R時(shí)電 動(dòng)勢(shì)較大，即Ei<E2,選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。答案 D4 .矩形與線框固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖中所示, 磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正B隨時(shí)間t變化的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?，磁感?yīng)強(qiáng)度 規(guī)律如圖乙所示，則（）XXXXXXXXXMXXXXXX甲A.從0ti時(shí)間內(nèi)，與線框中電流的方向?yàn)閍bcdaB.從0ti時(shí)間內(nèi)，與線框中電流越來越小C.從0t2時(shí)間內(nèi)，與線框中電流的方向始終為adcbaD.從0t2時(shí)間內(nèi)，與線框ab邊受到的安培力越來越大解析 由楞次定律，從0t2時(shí)間內(nèi)，與線框中電 流的方向始終為adcb

7、q選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；由法拉 第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律， 從0t2時(shí)間內(nèi), 導(dǎo)線框中電流恒定，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由安培力公式，從 0t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框ab邊受到的安培力先減小后增 大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案 C5 .如圖所示，一個(gè)帶正電的粒子在垂直于勻強(qiáng)磁 場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)， 此粒子的動(dòng)能將（）XXXXXXA.不變B.增加C.減少D.以上情況都可能解析 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，在紙平面方向 上將產(chǎn)生逆時(shí)針環(huán)繞的電場(chǎng)，對(duì)帶正電的粒子做正功， 使其動(dòng)能增加。答案 B6 .如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相距20 cm固定的平行金屬光滑與軌 MN和PQ。磁場(chǎng)方向垂直于MN、PQ所

8、在平面。與軌上放置著ab cd兩根平行的可動(dòng)金屬細(xì)棒。在兩棒中點(diǎn) OO'之間拴一根 40 cm長(zhǎng)的細(xì)繩，繩長(zhǎng)保持不變。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B以1.0 T/s的變化率均勻減小，abdc回路的電阻為0.50 Q。求:當(dāng)B減小到10 T時(shí)，兩可動(dòng)邊所受磁場(chǎng)力和 abdc回路消耗的功率MXXXN_八XX />20 cmJLQ BS解析 根據(jù)E = 卜= ' 得 A t A tE= 1.0 X 20 X 40 又4T0=0.08 V,根據(jù)I = g, F=BIL得RF= 100.08050X 20 X 102 N= 0.32 N,E20.082P=-=- W=0.012 8 WR 0.5

9、0答案均為0.32 N 0.012 8 W課/ 堂/ 效/果題/ 組/ 檢/測(cè)題組一 感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)1 .在下圖所示的四種磁場(chǎng)情況中能產(chǎn)生恒定的感答案 CB. a不變，b減小2 .如圖所示，兩個(gè)比荷相同的都帶正電荷的粒子 a和b以相同的動(dòng)能在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，a從磁感應(yīng)強(qiáng) 度為Bi的區(qū)域運(yùn)動(dòng)到磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B2的區(qū)域，已知 B2>Bi； b開始在磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bi的圓形磁場(chǎng)中做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)，然后磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增加到B20則a、b兩粒子動(dòng)能的變化情況是（）A. a不變，b增大C. a、b都增大D. a、b都不變解析 a粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受到的洛倫茲力不 做功，動(dòng)能不變，選項(xiàng) C錯(cuò)誤；

10、b粒子在變化的磁場(chǎng) 中運(yùn)動(dòng)，由于變化的磁場(chǎng)要產(chǎn)生感生電場(chǎng)，感生電場(chǎng) 會(huì)對(duì)b粒子做正功，b粒子動(dòng)能增大，選項(xiàng) A正確, 選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。答案 A3.(多選)如圖所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng) 中，磁場(chǎng)方向垂直于半圓面向外，下列說法正確的是 ()A.當(dāng)磁場(chǎng)突然減弱時(shí)，電動(dòng)勢(shì)方向由 MHNB.當(dāng)磁場(chǎng)突然減弱時(shí)，電動(dòng)勢(shì)方向由 N-MC.若磁場(chǎng)不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的 過程中，電動(dòng)勢(shì)方向由MRND.若磁場(chǎng)不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180 0的 過程中，電動(dòng)勢(shì)方向由N-M解析 當(dāng)磁場(chǎng)突然減弱時(shí)，由楞次定律和右手定則知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向由N- M,選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng) B正確；若磁場(chǎng)不變，半

11、圓環(huán)繞 MN軸旋轉(zhuǎn)180 0的 過程中，由右手定則可知，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)在半圓環(huán)中由N指向M,選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正 確。答案 BD題組二電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題4 .如圖所示，兩根豎直放置的光滑平行導(dǎo)軌，其 中一部分處于方向垂直導(dǎo)軌所在平面并且有上下水平 邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一根金屬桿 MN保持水平并沿與軌滑下（與軌電阻不計(jì)），當(dāng)金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)后,其運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的圖線不可能的是（）解析 當(dāng)金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)后，切割磁感線 產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到向上的安培力。金屬桿 MN進(jìn)入 磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，若所受的安培力與重力相等，做勻速直線 運(yùn)動(dòng)，速度不變，所以A圖象是可能的。金屬桿 MN 進(jìn)入磁場(chǎng)

12、區(qū)時(shí)，若所受的安培力小于重力，做加速運(yùn) 動(dòng)，隨著速度的增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流增大， 金屬桿所受的安培力增大，合外力減小，加速度減小， vt圖象的斜率應(yīng)逐漸減小，故 B圖象不可能，C圖 象是可能的。金屬桿MN進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，若所受的安 培力大于重力，做減速運(yùn)動(dòng)，隨著速度的減小，金屬 桿所受的安培力減小，合外力減小，加速度減小， v t圖象的斜率減小，D圖象是可能的。故選Bo答案 B5 .如圖所示，Li = 0.5 m, L2 = 0.8 m,回路總電阻 為R= 0.2 Q,重物的質(zhì)豳= 0.04 kg,與軌光滑，開 始時(shí)磁場(chǎng)Bo= 1 To現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度以 B/ t03T/s 的變化率均勻地增

13、大，試求：當(dāng)t為多少時(shí)，重物剛 好離開地面？（g取10 m/s2）解析 回路中原磁場(chǎng)方向向下，且磁感應(yīng)強(qiáng)度增 加，由楞次定律可以判知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向上， 根據(jù)安培定則可以判知，ab中的感應(yīng)電流的方向是 a-b,由左手定則可知，ab所受安培力的方向水平向 左，從而向上拉起重物。設(shè)ab中電流為I時(shí)重物剛好離開地面，此時(shí)有F=BILi = Mg, I = E/R,E= / g A B/ t ,B=Bo+ ( B/ t)t ,解得 F=0.4 N, I =0.4 A, B = 2t = 5 $答案5 s題組三 電磁感應(yīng)中的能量問題6 .(多選)把一個(gè)矩形線圈從理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 中勻速拉出來，如

14、圖所示，第一次為V1,第二次為V2, 且V2=2vi,兩種情況下拉力做的功 Wi與W2之比，拉 力的功率Pi與P2之比，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Qi與Q2之比（）W1 1A.W2= 2X XX X X X|X，X X X XX XX X X XX XX X X XQiB.k=1Q2 1PiC =PiD.歐解析由題意知線圈被勻速拉出,由法拉第電磁感應(yīng)定律得IBLv兩式聯(lián)立得FB2L2v所以有尸=尸安=81B2L2v拉力做功為Ws,所以兩種情況下拉力做RW1v11的功W1與W2之比為瓦=2；由公式p= Fv可得，兩種情況下拉力的功率P1V2 1v2 = 4；P1與P2之比為二=P2S由公式Q = pt和

15、t=v可得，兩種情況下線圈中產(chǎn)Qi Piti P1V21生的焦耳熱Qi與Q2之比為77 = 37=丁=%Q2 P2t2 P2V12答案 AD7 .（多選）兩根足夠長(zhǎng)的光滑與軌豎直放置，間距L、底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧的下端，金屬棒和與軌接觸良 好，與軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直 如圖所示，除電阻R外其余電阻不計(jì)?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放。則（）xxXXXXXaXL XXXXXXXXXA .釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度 g8 .金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過電阻 R的電流方向 為a-bC.金屬棒的速度為V時(shí)，所受安培力F =B2L2v

16、D.電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能 的減小解析 釋放瞬間金屬棒的速度為零，故僅受重力， 其加速度為重力加速度，故 A選項(xiàng)正確；當(dāng)金屬棒向 下運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，由右手定則，可知電流方向是 由b-a,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)金屬棒速度為v時(shí)，感應(yīng)E電動(dòng)勢(shì)E = BLv,感應(yīng)電流I=R,則安培力F=BIL = B2L2v一,故C選項(xiàng)正確；金屬棒的重力勢(shì)能減少量等于RR上產(chǎn)生的焦耳熱和金屬棒增加的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì) 能之和，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案 AC8.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所 示，拋物線的方程為y= x2,其下半部處在一個(gè)水平方 向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是 y= a的直線(圖中 的虛

17、線所示)，一個(gè)質(zhì)量為m的小金屬塊從拋物線y= b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng)， 則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是 ()A. mgbC. mg(b a)D. mg(b a)+ 1mv2解析 金屬塊在進(jìn)入磁場(chǎng)或離開磁場(chǎng)的過程中， 穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電流，進(jìn)而產(chǎn)生 焦耳熱。最后，金屬塊在高為a的曲面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 1減少的機(jī)械能為mg(b a)+ ?mv ,由能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知，減少的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化成焦耳熱，即選 D。答案 D 課/ 后/ 鞏/固快/ 速/提/ 能1 .如圖所示，導(dǎo)體 AB在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)， 將產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而在電

18、路中有電流通過， 下列說法中正確的是()X X X X XHx X X X X b-VX X X X Xr«A.因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電 動(dòng)勢(shì)B.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛倫茲力無關(guān)C.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān)D.動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的解析 根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的定義，A項(xiàng)正確；動(dòng)生 電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)，感生電動(dòng)勢(shì)中 的非靜電力與感生電場(chǎng)有關(guān)，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案 A2.現(xiàn)代科學(xué)研究中常用到高速電子，電子感應(yīng)加 速器就是利用感生電場(chǎng)加速電子的設(shè)備。電子感應(yīng)加 速器主要有上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。當(dāng) 電磁鐵繞組通以變化的電流時(shí)，產(chǎn)生變化的

19、磁場(chǎng)，穿 過真空盒所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量也隨時(shí)間變化，這 時(shí)真空盒空間內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場(chǎng)，電子將在渦旋電場(chǎng)作用下加速。如圖所示（上圖為側(cè)視圖、下圖為真 空室的俯視圖），若電子被“約束”在半徑為 R的圓周 上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電磁鐵繞組通有圖中所示的電流時(shí) （）A.若電子沿逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，保持電流的方向不變， 當(dāng)電流增大時(shí)，電子將加速B.若電子沿順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，保持電流的方向不變， 當(dāng)電流增大時(shí)，電子將加速C.若電子沿逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，保持電流的方向不變， 當(dāng)電流減小時(shí)，電子將加速D.被加速時(shí)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不變解析 當(dāng)電磁鐵繞組通有題圖中所示的電流時(shí)， 由安培定則可知將產(chǎn)生向上的磁場(chǎng)，當(dāng)電磁鐵繞組中 電流增大時(shí)

20、，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，這時(shí)真 空盒空間內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感生電場(chǎng)，電子沿逆時(shí) 針運(yùn)動(dòng)，電子將加速，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;由于電子被“約束”在半徑為 R的圓周上運(yùn)動(dòng)，被加速時(shí)電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期減小，選項(xiàng) D錯(cuò)誤。答案 A3 .如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放置兩根光滑平行 與軌MN和PQ,其電阻不計(jì)，abh cd兩根與體棒， 其電阻Rab< Rd,當(dāng)ab棒在外力Fi作用下向左勻速滑動(dòng)時(shí)，cd棒在外力F2作用下保持靜止，F(xiàn)i和F2的方 向都與與軌平行，那么，F(xiàn)i和F2大小相比、ab和cd兩端的電勢(shì)差相比，正確的是（）A. Fi>F2, Ucd>UabC Fi<F2

21、, Uab< UcdB. Fi = F2,Uab= UcdD. Fi = F2, Uab< Ucd解析 因ab和cd的磁場(chǎng)力都是F=BIl,又因?yàn)閍b棒在外力Fi作用下向左勻速滑動(dòng)時(shí)，cd在外力F2作用下保持靜止，故Fi=F2,又由MN、PQ電阻不計(jì)， 所以a、c兩點(diǎn)等勢(shì)，b、d兩點(diǎn)等勢(shì)，因而Uab= Ucd, 故B正確。答案 B4 .如圖所示，均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑 構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向 垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 Boo 使該線框從靜止開始繞過圓心 O、垂直于半圓面的軸 以角速度3勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 現(xiàn)使線框

22、保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間 線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中同樣大小AB的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率 工,勺大小應(yīng)為230B.兀D.4 3 0A.兀3 0）C.一兀解析設(shè)半圓的半徑為r,與線框的電阻為R,當(dāng) 與線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在很短的時(shí)間叨，轉(zhuǎn)過的圓心 角 0 = 3 t ,由法拉第電磁感應(yīng)定律及歐姆定律可得2白0、B0AS B0 兀 2 7t B0r%感應(yīng) 電流 11 = R7 =R A1 = 7R ； 當(dāng)號(hào)線框不動(dòng), RA IRA I2R B S而磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，可得感應(yīng)電流I2=xt二 RZ tA B - % r小，令11=I2,可得A B Bo 3選項(xiàng)C正確

23、。答案 C5.（多選）如圖所示，兩根光滑的金屬導(dǎo)軌，平行 放置在傾角為8的斜面上，導(dǎo)軌的左端接有電阻 R, 導(dǎo)軌自身的電阻可忽略不計(jì)。斜面處在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中， 磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上。質(zhì)量為 m、電阻可以不計(jì) 的金屬棒ab,在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿 導(dǎo)軌勻速上滑，并上升h高度，在這一過程中（）A .作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等 于零B.作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等 于mgh與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和C.恒力F與安培力的合力所做的功等于零D .恒力F與重力的合力所做的功等于電阻 R上 產(chǎn)生的焦耳熱解析金屬棒勻速上滑的過程中，對(duì)金屬棒受力 分析可知，有三個(gè)力對(duì)棒做功，恒

24、力 F做正功，重力 做負(fù)功，安培力阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，沿斜面向下，做負(fù)功。 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力為零，故合力做功為零，A正確；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化 為電路中的電能，電能又等于 R上產(chǎn)生的焦耳熱，故 外力F與重力的合力所做的功等于電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱，D正確。答案 AD 6如圖所示，MN、PQ為光滑金屬與軌，磁場(chǎng)垂直于與軌平面，C為電容器，與體棒ab垂直跨接在與 軌之間，原來ab靜止，C不帶電，現(xiàn)給與體棒ab初速度V0,則與體棒（）A.做勻速運(yùn)動(dòng)B.做勻減速運(yùn)動(dòng)C.做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后靜止D.做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后勻速運(yùn)動(dòng)解析 ab棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，給

25、電 容器充電，同時(shí)ab棒在安培力作用下減速，當(dāng)電容器 兩極板間電壓與ab棒的電動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，充電電流為零, 安培力為零，ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)，D正確。答案 D7.在平行于水平地面的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方， 有三 個(gè)單匝線框A、B、C從靜止開始同時(shí)釋放，磁感線始 終與線框平面垂直。三個(gè)線框都是由相同的金屬材料 做成的相同正方形，其中A不閉合，有個(gè)小缺口； B、 C都是閉合的，但B的導(dǎo)線橫截面積比C的大，如圖 所示。下列關(guān)于它們的落地時(shí)間的判斷正確的是()0 E 0XXXXXXXXXXXXXXXXZZZZZXZZX/'Z ZZZZZZZXZZZZZZZZZZZZZZ ZZZ/ZZZZZZZZZZXZZ

26、ZZZ/ZZZZZA. A、B、C同時(shí)落地B. A最遲落地C. B在C之后落地D. B和C在A之后落地解析 線框A不閉合，故無感應(yīng)電流，做自由落 體運(yùn)動(dòng)，線框B、C均受阻礙，落地時(shí)間比A長(zhǎng)，故 選項(xiàng)A、B錯(cuò)，D對(duì)；設(shè)S為導(dǎo)線的橫截面積，l為線 框的邊長(zhǎng)，B、C線框的下邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度相同， 設(shè)為v,線框的質(zhì)量為m= p密4lS,線框受到的安培力 為F=BIl = BRv 其中 R= pS所以線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度為Fmg B2va=g,即B、C的加速度相同，m16 p 密p它們應(yīng)同時(shí)落地，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。答案 D8.如圖所示，用鋁制成？形框，將一質(zhì)量為 m 的帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在框的上方

27、，使整體在勻 強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直于磁場(chǎng)的方向向左以速度 v勻速運(yùn)動(dòng), 懸掛拉力為F,則（）A. F=mgB F>mgC. F<mgD .無法確定解析當(dāng)金屬框架向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，切割磁感線產(chǎn) 生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E = BLv,在上下極板間產(chǎn)生電勢(shì)差，進(jìn)E而形成向上的勻強(qiáng)電場(chǎng) Eo=L=Bvo若小球帶正電荷q,其電場(chǎng)力向上、大小為 qE0=qvB,而洛倫茲力由 左手定則可判斷出方向向下、大小為 qvB,兩者相互 抵消相當(dāng)于只受重力和拉力作用，所以 F=mg, A選 項(xiàng)正確。答案 A9 .（多選）內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一 直徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速率 V0沿逆 時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)

28、，若在此空間突然加上方向豎直向 上、磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場(chǎng)。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球帶電荷量不變，那么（如圖所示）（）A.小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大B.小球所受的磁場(chǎng)力一定不斷增大C.小球先沿逆時(shí)針方向減速運(yùn)動(dòng)，之后沿順時(shí)針方向加速運(yùn)動(dòng)D .磁場(chǎng)力對(duì)小球一直不做功解析 變化的磁場(chǎng)將產(chǎn)生感生電場(chǎng)，這種感生電 場(chǎng)由于其電場(chǎng)線是閉合的，也稱為渦旋電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng) 方向可借助電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的判定方法， 使用楞次定律判斷。當(dāng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方 向的渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)力先對(duì)小球做負(fù)功使其速度減為 零，后對(duì)小球做正功使其沿順時(shí)針方向做加速運(yùn)動(dòng)， 所以C正確；磁場(chǎng)力始終與小球運(yùn)動(dòng)

29、方向垂直，因此 始終對(duì)小球不做功，D正確；小球在水平面內(nèi)沿半徑 方向受兩個(gè)力作用：環(huán)的壓力Fn和磁場(chǎng)的洛倫茲力F, 這兩個(gè)力的合力充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，其中F=Bqv,磁場(chǎng)在增強(qiáng)，球速先減小，后增大，所以洛 v2倫茲力不一定總在增大；向心力 F向 = m；,其大小隨 速度先減小后增大，因此壓力 Fn也不一定始終增大。 故正確答案為C、Do答案 CD10 .如圖所示，在豎直平面內(nèi)有兩根平行金屬導(dǎo) 軌，上端與電阻R相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 垂直導(dǎo)軌平面。一質(zhì)量為m的金屬棒以初速度vo沿導(dǎo) 軌豎直向上運(yùn)動(dòng)，上升到某一高度后又返回到原處， 整個(gè)過程金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與棒的電阻不 計(jì)

30、。下列說法正確的是（）A.回到出發(fā)點(diǎn)的速度v大于初速度V0B.通過R的最大電流，上升過程小于下落過程C.電阻R上產(chǎn)生的熱量，上升過程大于下落過D.所用時(shí)間，上升過程大于下落過程解析金屬棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由右手定則和法 拉第電磁感應(yīng)定律、安培力公式可知金屬棒下落和上 行時(shí)的受力情況，由能量守恒定律可知，金屬棒在運(yùn) 動(dòng)過程中，機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為熱能，所以回到出發(fā)點(diǎn) 的速度v小于初速度vo,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng) 的速度為v,長(zhǎng)度為1,那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,通過 R的電流I=E=Bv,可見，當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度v大時(shí)，R R通過R的電流大，因?yàn)榻饘侔粼谶\(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)械能 不斷轉(zhuǎn)化為熱能，所以運(yùn)動(dòng)到同

31、一高度處，上升時(shí)的 速度大于下降時(shí)的速度，所以通過 R的最大電流，上 升過程大于下落過程，選項(xiàng) B錯(cuò)誤；同一高度處金屬 棒上升時(shí)受到的安培力大于下降時(shí)受到的安培力，由 于上升和下降的高度相同，所以上升過程克服安培力 所做的功大于下降過程克服安培力做的功，故電阻R上產(chǎn)生的熱量上升過程大于下落過程， C正確；金屬 棒在上升過程中，受到向下的重力和安培力作用，加 速度a上g,金屬棒在下落過程中，受到向下的重力 和向上的安培力，加速度a下g,顯然，a上ga下， 故運(yùn)動(dòng)相同的距離，ti<t2,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案 C11 .如圖甲所示，平行與軌 MN、PQ水平放置， 電阻不計(jì)，兩與軌間距d=10 cm

32、,與體棒abx cd放 在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。每根導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌間的部 分，電阻均為R= 1.0 Qo用長(zhǎng)L=20 cm的絕緣絲 線將兩導(dǎo)體棒系住，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。t = 0時(shí)，磁場(chǎng)方向豎直向下，絲線剛好處于未被拉伸的自 然狀態(tài)。此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間t的變化如圖乙 所示。不計(jì)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的影響，整個(gè)過程絲線未被 拉斷。求：(1)02.0 s時(shí)間內(nèi)，電路中感應(yīng)電流的大小與方向;出1= 1.0 s時(shí)刻絲線的拉力大小。AB解析(1)由題圖乙可知二二0.1 T/s,由法拉第電磁感應(yīng)定律有 AB E =At At S= 2X m V,則 I=-ED = 1 X 103 Ao 2R由楞次定律和安培定則可知電流方向?yàn)?acdba(2得體棒在水平方向上受到的絲線拉力和安培力 平衡，由題圖乙可知t=1.0 s時(shí)B = 0.1 T,則 5丁 = 5安=89= 1 X 105 No答案(1)1 x 10A 方向?yàn)?acdba (2)1 x 10 N12 .如圖所示，兩平行與軌間距 L = 0.1 m,足夠 長(zhǎng)光滑的傾斜部分和粗糙的水平部分圓滑連接，傾斜 部分與水平面的夾角0= 30° ,方向垂直斜面向上的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度