第4章 電磁感應(yīng) 單元測(cè)試15

1、第4章 電磁感應(yīng) 單元測(cè)試151用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2 m，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖1所示當(dāng)磁場(chǎng)以10 T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是() 圖1AUab0.1 VBUab0.1 VCUab0.2 VDUab0.2 V解析：題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，把左半部分線框看成電源，其電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為，畫(huà)出等效電路如圖所示則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即為電源的路端電壓，設(shè)l是邊長(zhǎng)，且依題意知10 T/s.由E得E10× V0.2 V所以UIR·R× V0.1 V，由

2、于a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)，故Uab0.1 V，即B選項(xiàng)正確答案：B2如圖2所示，一導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向相反且均與紙面垂直導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)，M端通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸在圓心和圓環(huán)間連有電阻R.桿OM以勻角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，t0時(shí)恰好在圖示位置規(guī)定從a到b流經(jīng)電阻R的電流方向?yàn)檎?，圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計(jì)，則桿從t0開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，電流隨t變化的圖象是圖3中的 ()圖2圖3解析：依據(jù)右手定則，可知在0內(nèi)，電流方向?yàn)橛蒑到O，在電阻R內(nèi)則是由b到a，為負(fù)值，且大小I為一定值；內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)電流

3、；內(nèi)電流的方向相反，即沿正方向；2內(nèi)沒(méi)有感應(yīng)電流，故C對(duì)答案：C3兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng)，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)固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，如圖4所示除電阻R外其余電阻不計(jì)現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，則 ()圖4A釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍bC金屬棒的速度為v時(shí)，所受的安培力大小為FD電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少解析：金屬棒剛釋放時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，此時(shí)彈力為零，又因此時(shí)速度為零，因此也不受安培力作用，金屬棒只受到重力作用

4、，其加速度應(yīng)等于重力加速度，故A 對(duì)；金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可知，在金屬棒上電流方向向右，則電阻等效為外電路，其電流方向?yàn)閎a，故B錯(cuò)；金屬棒速度為v時(shí)，安培力大小為FBIL，I，由以上兩式得：F，故C對(duì)；金屬棒下落過(guò)程中，由能量守恒定律知，金屬棒減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能、金屬棒速度不為零時(shí)的動(dòng)能以及電阻R上產(chǎn)生的熱量，因此D錯(cuò)答案：AC4如圖5所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻可不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，又能沿框架無(wú)摩擦下滑，整個(gè)裝置放在 圖5與框架垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時(shí)間后閉合開(kāi)關(guān)S，則S閉

5、合后 ()A導(dǎo)體棒ef的加速度一定大于gB導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于gC導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同D導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒解析：開(kāi)關(guān)閉合前，導(dǎo)體棒只受重力而加速下滑閉合開(kāi)關(guān)時(shí)有一定的初速度v0，若此時(shí)F安>mg，則F安mgma.若F安<mg，則mgF安ma，F(xiàn)安不確定，A、B錯(cuò)誤；無(wú)論閉合開(kāi)關(guān)時(shí)初速度多大，導(dǎo)體棒最終的安培力和重力平衡，故C錯(cuò)誤根據(jù)能量守恒定律可知D正確答案：D5一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向?yàn)檎诖艌?chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán)，線圈平面位于紙面內(nèi)，如圖6甲所示現(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化，先按圖乙中所示的Oa圖線變化，

6、后來(lái)又按圖線bc和cd變化令E1、E2、E3分別表示這三段變化過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流，則 ()圖6AE1>E2，I1沿逆時(shí)針?lè)较?，I2沿順時(shí)針?lè)较駼E1<E2，I1沿逆時(shí)針?lè)较颍琁2沿順時(shí)針?lè)较駽E1<E2，I2沿順時(shí)針?lè)较?，I3沿逆時(shí)針?lè)较駾E2E3，I2沿順時(shí)針?lè)较颍琁3沿順時(shí)針?lè)较蚪馕觯篛a段中，B為正，表示其方向向里，B逐漸增大，表示穿過(guò)線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，I1沿逆時(shí)針?lè)较?；bc段中，磁場(chǎng)方向向里且穿過(guò)線圈的磁通量減小，因此I2沿順時(shí)針?lè)较?；cd段中，B為負(fù)值即向外且增大，磁場(chǎng)方向向外，同樣由楞次定律可知I3為順時(shí)

7、針?lè)较蛴葿t圖象可以看出，bc與cd為同一段直線，其斜率相同，即磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率相同，因此，bc與cd段線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，即E2E3.比較Oa圖線與bd圖線，Oa線的斜率較小，反映出這段時(shí)間磁場(chǎng)變化較慢，即穿過(guò)線圈的磁通量變化慢，說(shuō)明E1<E2.綜上所述，選項(xiàng)B、D正確答案：BD6如圖7所示，一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；一個(gè)邊長(zhǎng)也為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba的延長(zhǎng)線 圖7平分導(dǎo)線框在t0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示位置開(kāi)始以恒定速度沿ab方向移動(dòng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的

8、大小，取逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎龍D8所示的it關(guān)系圖示中，可能正確的是 ()圖8解析：分析線圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv和閉合電路歐姆定律I得I.從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到圖1，導(dǎo)線切割長(zhǎng)度均勻增大，產(chǎn)生電流均勻增大，故A錯(cuò)誤；從圖1到圖2，導(dǎo)線切割長(zhǎng)度L不變化，故電流保持不變，故B錯(cuò)誤；從圖2到圖3，導(dǎo)線切割長(zhǎng)度減小，且變化情況與從開(kāi)始到圖1情況一樣，故在電流隨時(shí)間的變化的圖象中斜率一樣，故D錯(cuò)誤；從圖3到圖4，由右手定則判斷出AB邊與CD邊切割產(chǎn)生的電流相抵消，電流減小得更快，以后與前面過(guò)程對(duì)稱，故C正確答案：C7如圖9所示，固定在水平絕緣平面上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端

9、連接一個(gè)電阻R，質(zhì)量為m的金屬棒ab(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng) 圖9方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力F把a(bǔ)b棒從靜止起向右拉動(dòng)的過(guò)程中 ()A恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動(dòng)能之和解析：在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做功的力有拉力、摩擦力和安培力，三力做功之和為棒ab動(dòng)能的增加量，其中安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故選項(xiàng)C、D是正確答案：CD8如圖10所示是磁懸浮列車(chē)運(yùn)行原理模型兩根平行直導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1B2，方

10、向相反，同時(shí)以速度v沿直導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上金屬框電阻為R，運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力為Ff.則金屬框運(yùn)動(dòng)的最大速度表達(dá)式為 ()圖10Avm BvmCvm Dvm解析：當(dāng)金屬棒受到的安培力和阻力平衡時(shí)速度最大，根據(jù)EBL(vvm)，I，F(xiàn)安BIL,2F安Ff，解得vm，故C正確答案：C9如圖11甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角60°斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较颍瑒t在

11、0t時(shí)間內(nèi)，圖12中能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是 ()圖11圖12解析：由楞次定律可判定回路中的電流始終為ba，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定，故A錯(cuò)B對(duì)；由F安BIL可得F安隨B的變化而變化，在0t0時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負(fù)值；在t0t時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎稻C上所述，D項(xiàng)正確答案：BD10如圖13所示，兩根豎直的平行光滑導(dǎo)軌MN、PQ，相距為L(zhǎng).在M與P之間接有定值電阻R.金屬棒ab的質(zhì)量為m，水平搭在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好整個(gè)裝置放在水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬

12、棒和導(dǎo)軌電阻不計(jì)， 圖13導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)若開(kāi)始就給ab豎直向下的拉力F，使其由靜止開(kāi)始向下做加速度為a(ag)的勻加速運(yùn)動(dòng)，試求出拉力F與時(shí)間t的關(guān)系式解析：經(jīng)過(guò)時(shí)間t，ab的速度為vatt時(shí)刻的安培力F安BILBLt由牛頓第二定律得：FmgF安ma解之得Fm(ag)t答案：Fm(ag)t11如圖14(a)所示，面積S0.2 m2的線圈，匝數(shù)n630匝，總電阻r1.0 ，線圈處在變化的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖(b)所示規(guī)律變化，方向垂直線圈平面圖(a)中的傳感器可看成一個(gè)純電阻R，并標(biāo)有“3 V,0.9 W”，滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10 ，1 A”試回答下列問(wèn)題：圖14(1)設(shè)磁場(chǎng)垂直于紙

13、面向外為正方向，試判斷通過(guò)電流表的電流方向；(2)為了保證電路的安全，求電路中允許通過(guò)的最大電流；(3)若滑動(dòng)變阻器觸頭置于最左端，為了保證電路的安全，圖(b)中的t0最小值是多少？解析：(1)由楞次定律得，通過(guò)電流表的感應(yīng)電流的方向向右(2)傳感器正常工作時(shí)的電阻R10 ，工作電流I0.3 A，由于滑動(dòng)變阻器工作電流是1 A，所以電路允許通過(guò)的最大電流為I0.3 A.(3)滑動(dòng)變阻器觸頭位于最左端時(shí)外電路的電阻為R外20 ，故電源電動(dòng)勢(shì)的最大值EI(R外r)6.3 V.由法拉第電磁感應(yīng)定律E，解得t040 s.答案：(1)向右(2)0.3 A(3)40 s12如圖15甲所示，足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌MN和PQ與一阻值為R的電阻相連，平行地放在水平桌面上，質(zhì)量為m的金屬桿ab可以無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌與ab桿的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng).磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)整個(gè)導(dǎo)軌平面現(xiàn)給金屬桿ab一個(gè)初速度v0，使ab桿向右滑行回答下列問(wèn)題：圖15(1)簡(jiǎn)述金屬桿ab的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并在圖乙中大致作出金屬桿的vt圖象；(2)求出回路的最大電流值Im并指出金屬桿中電流流向；(3)當(dāng)滑行過(guò)程中金屬桿ab的速度變?yōu)関