高中物理 第四章 電磁感應(yīng)第五節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況同步檢測(cè)試題 新人教版選修3-2

1、【成才之路】高中物理 第四章 電磁感應(yīng)第五節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況同步檢測(cè)試題 新人教版選修3-2基礎(chǔ)夯實(shí)1某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合的電場(chǎng)線，這可能是()A沿AB方向磁場(chǎng)的迅速減弱B沿AB方向磁場(chǎng)的迅速增強(qiáng)C沿BA方向磁場(chǎng)的迅速增強(qiáng)D沿BA方向磁場(chǎng)的迅速減弱答案：AC解析：假設(shè)存在圓形閉合回路，回路中應(yīng)產(chǎn)生與電場(chǎng)同向的感應(yīng)電流，由安培定則可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下，所以根據(jù)楞次定律，引起感應(yīng)電流的應(yīng)是方向向下的磁場(chǎng)迅速減弱或方向向上的磁場(chǎng)迅速增強(qiáng)，故A、C正確2在下圖所示的四種磁場(chǎng)情況中能產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電場(chǎng)的是()答案：C3一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)

2、度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如圖所示則()AfL2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)B2fL2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)CfL2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)D2fL2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)答案：A解析：對(duì)于螺旋槳葉片ab，其切割磁感線的速度是其做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，螺旋槳上不同的點(diǎn)線速度不同，但滿足vR，可求其等效切割速度vL/2fL，運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律EBLvfL2B.由右手定則判斷電流的方向?yàn)橛蒩指向b，在電源內(nèi)部電流由低電

3、勢(shì)流向高電勢(shì)，故選項(xiàng)A正確4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B1區(qū)運(yùn)動(dòng)到B2區(qū)，已知B2>B1；b開始在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，然后磁場(chǎng)逐漸增加到B2.則a、b兩粒子的動(dòng)能將()Aa不變，b增大Ba不變，b變小Ca、b都變大 Da、b都不變答案：A解析：a粒子一直在恒定的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受到的洛倫茲力不做功，動(dòng)能不變；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)它做正功，所以，A選項(xiàng)是正確的5(2010·綿陽(yáng)南山中學(xué)高二期中)如圖所示，等腰直角三角形OPQ內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它的OP邊

4、在x軸上且長(zhǎng)為l，紙面內(nèi)一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框的一條邊也在x軸上，且線框沿x軸正方向以恒定的速度v穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，在t0時(shí)該線框恰好位于圖中的所示位置現(xiàn)規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)閷?dǎo)線框中電流的正方向，則在線框穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線是()答案：D解析：根據(jù)EBLv，i和右手定則可判D正確6某空間存在以ab，cd為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，區(qū)域?qū)挒長(zhǎng)1，現(xiàn)有一矩形線框處在圖中紙面內(nèi)，它的短邊與ab重合，長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為2L1，某時(shí)刻線框以初速度v0沿與ab垂直的方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，同時(shí)某人對(duì)線框施以作用力，使它的速度大小和方向保持不變?cè)O(shè)該線框的

5、電阻為R，則從線框開始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，人對(duì)線框作用力做的功等于_答案：2v0L1B2L/R解析：豎直邊在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為EBL2v0，回路中電流IE/RBL2v0/R.保持線框勻速運(yùn)動(dòng)施加的外力與磁場(chǎng)力相等FIL2BB2Lv0/R，線框兩豎直邊切割磁感線運(yùn)動(dòng)的位移相等，均為L(zhǎng)1，故人對(duì)線圈做的總功WF·2L12v0L1B2L/R.也可利用能量關(guān)系解，人對(duì)線框做的功等于線框回路中產(chǎn)生的焦耳熱7如下圖所示，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距L10.5m，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離L20.8m，整個(gè)閉合回路的電阻為R0.2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下穿

6、過(guò)整個(gè)回路ad桿通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪接一個(gè)質(zhì)量為m0.04kg的物體，不計(jì)一切摩擦，現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度從零開始以0.2T/s的變化率均勻地增大，求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間物體m剛好能離開地面？(g取10m/s2)答案：10s解析：物體剛要離開地面時(shí)，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mgBIl1其中B·t感應(yīng)電流由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生I··所以由上述三式聯(lián)立可得t·10s能力提升1(2010·江蘇啟東中學(xué)高二期中)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)，若在此空間突然加上方向

7、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(guò)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)小球一直不做功答案：CD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)方向垂直，因此始終對(duì)小球不做功，D正確；

8、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FBqv，磁場(chǎng)在增強(qiáng)，球速先減小，后增大，所以洛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、D.2如圖所示，一金屬方框abcd從離磁場(chǎng)區(qū)域上方高h(yuǎn)處自由落下，然后進(jìn)入與線框平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，可能發(fā)生的情況是()A線框做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a<gB線框做勻速運(yùn)動(dòng)C線框做減速運(yùn)動(dòng)D線框會(huì)跳回原處答案：ABC解析：由楞次定律的另一種表述知：感應(yīng)電流的效果總是阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)當(dāng)線框下落進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程

9、中，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)將阻礙線框進(jìn)入磁場(chǎng)，這就說(shuō)明進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流使線框受到向上的安培力設(shè)線框bc邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，整個(gè)線框電阻為R，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v，bc邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBLv，線框中的電流I.受到向上的安培力FILB.如果Fmg，線框?qū)蛩龠M(jìn)入磁場(chǎng)如果F<mg，線框?qū)⒓铀龠M(jìn)入磁場(chǎng)，但隨著速度的增大，F(xiàn)增大，加速度減小，因此進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程就是加速度逐漸減小的加速過(guò)程如果F>mg，線框?qū)p速進(jìn)入磁場(chǎng)，隨著速度的減小，F(xiàn)減小，加速度的值將減小，線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)由此可見，其進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是由其自由下落的高度h決定的(對(duì)于確定的線圈)，A、B、C三種情況均有可能但第四

10、種情況D絕不可能，因?yàn)榫€框進(jìn)入磁場(chǎng)，才會(huì)受到向上的安培力，同時(shí)受到向上的力是因?yàn)橛须娏?，可見已?jīng)有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，機(jī)械能不守恒3一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向線圈中的箭頭為電流i的正方向，如圖1所示，已知線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間變化的圖象如圖2所示，則磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間而變化的圖象可能是圖3中的()圖3答案：CD解析：因?yàn)橄蚶锏拇艌?chǎng)為正方向，對(duì)A開始時(shí)是負(fù)的逐漸增大，即向外逐漸增大，根據(jù)楞次定律知電流方向是順時(shí)針，由法拉第電磁感應(yīng)定律，電動(dòng)勢(shì)是不變的，即電流是恒定值且為正值，而要產(chǎn)生開始時(shí)是負(fù)的電流，故A錯(cuò)誤；對(duì)B來(lái)說(shuō)開始時(shí)是向外并逐漸減小，由楞次定律

11、得電流是逆時(shí)針為負(fù)，且為恒定值，但01s都是負(fù)的恒定值，B錯(cuò)誤；對(duì)于C開始時(shí)是向里并逐漸增大，由楞次定律知電流為逆時(shí)針為負(fù)，并且00.5s時(shí)為負(fù)，0.51.5s時(shí)磁場(chǎng)已由向里開始減小，電流方向變成順時(shí)針為正故C正確；對(duì)于D開始時(shí)向里并逐漸增大產(chǎn)生負(fù)方向的電流，0.5s1.5s磁場(chǎng)變成正方向逐漸減小，電流方向變?yōu)轫槙r(shí)針，故D正確4把一個(gè)矩形線圈從有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出(如圖)，第一次速度為v1，第二次速度為v2，且v22v1，則兩情況下拉力的功之比_，拉力的功率之比_，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比_.答案：；.解析：設(shè)線圈的ab邊長(zhǎng)為l、bc邊長(zhǎng)為l，整個(gè)線圈的電阻為R.把a(bǔ)b拉出磁場(chǎng)時(shí)，cd

12、邊以速度v勻速運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)EBlv，其電流方向從c指向d，線圈中形成的感應(yīng)電流I，cd邊所受的安培力FIlB.為了維持線圈勻速運(yùn)動(dòng)，所需外力大小為FF.因此拉出線圈時(shí)外力的功WFlv.(即Wv)外力的功率PFvv2.(即Pv2)線圈中產(chǎn)生的焦耳熱QI2RtR·vW.即Qv.由上面得出的W、P、Q的表達(dá)式可知，兩情況拉力的功、功率，線圈中的焦耳熱之比分別為；5如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m、導(dǎo)軌平面與水平面成37°角，下端連接阻值為R的電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直質(zhì)量為0.2kg，電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌

13、垂直并保持良好接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25.(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大小(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大小(3)在上問(wèn)中，若R2，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向(g10m/s2，sin37°0.6，cos37°0.8)答案：(1)4m/s2(2)10m/s(3)0.4T垂直導(dǎo)軌平面向上解析：(1)金屬棒開始下滑的初速度為零，根據(jù)牛頓第二定律mgsinmgcosma由式解得a10×(0.60.25×0.8)m/s24m/s2(2)設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，速度為v，所受安

14、培力為F，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡mgsinmgcosF0此時(shí)金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率FvP由、兩式解得vm/s10m/s(3)設(shè)電路中電流為I，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長(zhǎng)度為l，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為BIPI2R由、兩式解得BT0.4T磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上6如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)1，處在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一導(dǎo)體桿ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點(diǎn)a、b通過(guò)細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對(duì)a、b點(diǎn)的作用力(1)通過(guò)ab邊的電流Iab是多大？(2)導(dǎo)體桿ef的運(yùn)動(dòng)速度v是多大？答案