課時(shí)訓(xùn)練4電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

1、.課時(shí)訓(xùn)練4電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況題組一感生電場(chǎng)與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.多項(xiàng)選擇題以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)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)的方向也同樣可以用楞次定律和右手定那么來(lái)斷定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?lè)较蚪馕?磁場(chǎng)變化時(shí)在空間激發(fā)感生電場(chǎng),其方向與所在閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向一樣,可由楞次定律和右手定那么斷定,應(yīng)選項(xiàng)A、C正確,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。答案:AC2.多項(xiàng)選擇題某空間出現(xiàn)了如下圖的磁場(chǎng),當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí),在垂直于磁場(chǎng)的方向上會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng),有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化與感生電場(chǎng)的方向關(guān)系描繪正確的選項(xiàng)是A.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度

2、均勻增大時(shí),感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為順時(shí)針?lè)较駼.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí),感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針?lè)较駽.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí),感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為順時(shí)針?lè)较駾.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí),感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針?lè)较蚪馕?感生電場(chǎng)中電場(chǎng)線的方向用楞次定律來(lái)斷定:原磁場(chǎng)向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大,在周圍有閉合導(dǎo)線的情況下,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向應(yīng)與原磁場(chǎng)方向相反,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下,再由右手螺旋定那么得到感應(yīng)電流的方向是從上向下看應(yīng)為順時(shí)針?lè)较?那么感生電場(chǎng)的方向從上向下看也為順時(shí)針?lè)较?同理可知,原磁場(chǎng)方向向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí),感生電場(chǎng)的方向從上向下看應(yīng)

3、為逆時(shí)針?lè)较?。選項(xiàng)A、D正確。答案:AD3.多項(xiàng)選擇題某空間出現(xiàn)了如下圖的一組閉合電場(chǎng)線,方向從上向下看是順時(shí)針的,這可能是A.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速減弱B.沿AB方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)C.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速增強(qiáng)D.沿BA方向磁場(chǎng)在迅速減弱解析:感生電場(chǎng)的方向從上向下看是順時(shí)針的,假設(shè)在平行感生電場(chǎng)的方向上有閉合回路,那么回路中的感應(yīng)電流方向從上向下看也應(yīng)該是順時(shí)針的,由右手螺旋定那么可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下,根據(jù)楞次定律可知,原磁場(chǎng)有兩種可能:原磁場(chǎng)沿AB方向且減弱,或原磁場(chǎng)沿BA方向且增強(qiáng),所以A、C有可能。答案:AC4.在如下圖的A、B、C、D四種磁場(chǎng)情況中能產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電場(chǎng)的是解析:

4、均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電場(chǎng),C正確。答案:C5.如下圖,固定于程度桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒ab擱在框架上,可無(wú)摩擦滑動(dòng)。此時(shí)adeb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形。金屬棒的電阻為r,其余部分電阻不計(jì)。開(kāi)場(chǎng)時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。1假設(shè)從t=0時(shí)刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,每秒增加k,同時(shí)保持棒靜止,求金屬棒中的感應(yīng)電流大小和方向。2在上述1情況中,始終保持金屬棒靜止,當(dāng)t=t1末時(shí)需加的垂直于棒的程度拉力為多大?解析:1根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=t=BtS=kl2,再根據(jù)歐姆定律得I=Er=kl2r,根據(jù)楞次定律可知回路中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?即棒上電流從b到a。

5、2要保持棒靜止,使作用到棒上的力平衡,即程度拉力等于棒受到的安培力F=F安=BIl=B0+kt1kl2rl=kl3rB0+kt1。答案:1kl2r棒中電流方向由b到a2(B0+kt1)kl3r題組二動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)6.多項(xiàng)選擇題如下圖,導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),因此在電路中有電流通過(guò),以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是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)生與洛倫茲力有關(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)和感應(yīng)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,選項(xiàng)A正確。動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與洛倫茲力有關(guān),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與感生電場(chǎng)有關(guān),選項(xiàng)

6、B正確,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案:AB7.如圖甲所示,固定在程度桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬桿ab與金屬框架接觸良好。在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)d、e之間連接一電阻,其他部分電阻忽略不計(jì)。現(xiàn)用一程度向右的外力F作用在金屬桿ab上,使金屬桿由靜止開(kāi)場(chǎng)向右在框架上滑動(dòng),運(yùn)動(dòng)中桿ab始終垂直于框架。圖乙為一段時(shí)間內(nèi)金屬桿受到的安培力F安隨時(shí)間t的變化關(guān)系,那么圖中可以表示外力F隨時(shí)間t變化關(guān)系的圖象是解析:ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,感應(yīng)電流為I=BlvR,安培力F安=B2l2vR,所以vF安,vt,金屬桿的加速度為定值,又由牛頓第二定律F-F安=ma,即 F=F安+

7、ma,應(yīng)選項(xiàng)D正確。答案:D8.磁浮列車的運(yùn)行原理可簡(jiǎn)化為如下圖的模型,在程度面上,兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等間隔 分布的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2,導(dǎo)軌上有金屬框abcd,金屬框?qū)挾萢b與磁場(chǎng)B1、B2寬度一樣。當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1和B2同時(shí)以速度v0沿直導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),金屬框也會(huì)沿直導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng),設(shè)直導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),B1=B2=B,金屬框的電阻為R,金屬框運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力恒為F,那么金屬框運(yùn)動(dòng)的最大速度為多少?解析:當(dāng)磁場(chǎng)B1、B2同時(shí)以速度v0向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),線框必然同時(shí)有兩條邊切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。線框以最大速度運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁感線的速度為v=v0-vm當(dāng)線框以最大速度vm勻速行駛時(shí),線框產(chǎn)生

8、的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=2BLv線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I=ER線框所受的安培力為F安=2BIL線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),據(jù)平衡條件可得F安=F解得vm=4B2L2v0-FR4B2L2。答案:4B2L2v0-FR4B2L2建議用時(shí):30分鐘1.多項(xiàng)選擇題以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)電場(chǎng)B.處于變化磁場(chǎng)中的導(dǎo)體中的自由電荷定向挪動(dòng),是由于受到感生電場(chǎng)的作用C.感生電場(chǎng)就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.以上說(shuō)法都不對(duì)解析:麥克斯韋認(rèn)為,磁場(chǎng)的變化會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)。假設(shè)閉合電路此刻處于這種電場(chǎng)中,導(dǎo)體中的自由電荷將發(fā)生定向運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說(shuō)導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。其非靜電力就是這種感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用

9、,所以選項(xiàng)A、B是正確的,選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的。答案:AB2.如下圖,在一程度光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽,有一帶正電小球質(zhì)量為m、電荷量為q,在槽內(nèi)沿順時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng),現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且B逐漸增加,那么A.小球速度變大B.小球速度變小C.小球速度不變D.以上三種情況都有可能解析:在此空間中,沒(méi)有閉合導(dǎo)體,但磁場(chǎng)的變化使空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)。根據(jù)楞次定律得出如下圖感生電場(chǎng),又因小球帶正電荷,電場(chǎng)力與小球速度同向,電場(chǎng)力對(duì)小球做正功,小球速度變大,選項(xiàng)A正確。答案:A3.如圖甲所示,豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路,導(dǎo)線所圍的區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的磁場(chǎng),螺線管下方程度桌

10、面上有一導(dǎo)體圓環(huán),導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙中哪一個(gè)圖線所表示的方式隨時(shí)間變化時(shí),導(dǎo)體環(huán)將受到向上的磁場(chǎng)力作用甲乙解析:A選項(xiàng)中,abcd中磁通量變化時(shí),產(chǎn)生感應(yīng)電流,螺線管下方的導(dǎo)體環(huán)中有磁通量穿過(guò),但由于磁場(chǎng)的變化越來(lái)越慢,穿過(guò)圓環(huán)的磁通量也越來(lái)越小,根據(jù)楞次定律,為阻礙環(huán)中磁通量的減少,環(huán)將靠近螺線管,即環(huán)受向上的磁場(chǎng)力的作用,選項(xiàng)A正確;B選項(xiàng)中,磁場(chǎng)變化越來(lái)越快,螺線管中磁場(chǎng)變強(qiáng),圓環(huán)中磁通量增大,為阻礙磁通量增大,環(huán)將向下運(yùn)動(dòng),即受磁場(chǎng)力向下;C、D選項(xiàng)中,磁場(chǎng)均勻變化,螺線管中電流恒定,穿過(guò)圓環(huán)的磁通量不變,圓環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,與螺線管無(wú)互相作用的力。答案:A

11、4.平面上的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ上放著光滑導(dǎo)體棒ab、cd,兩棒用細(xì)線系住,細(xì)線拉直但沒(méi)有張力。開(kāi)場(chǎng)時(shí)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向如圖甲所示,而磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示,不計(jì)ab、cd間電流的互相作用,那么細(xì)線中的張力大小隨時(shí)間變化的情況為圖丙中的解析:在0到t0時(shí)間內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,感應(yīng)電流恒定,但因磁場(chǎng)均勻變?nèi)?故兩導(dǎo)體棒上的安培力均勻變小,根據(jù)左手定那么和平衡知識(shí)知細(xì)線上有拉力,大小等于每個(gè)棒受到的安培力,當(dāng)t0時(shí)刻磁場(chǎng)為零,安培力為零。大于t0時(shí)刻后,磁場(chǎng)反向變強(qiáng),兩棒間距變小,線上無(wú)力,選項(xiàng)D正確。答案:D5.多項(xiàng)選擇題如下圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面,

12、先后兩次將線圈從同一位置勻速地拉出有界磁場(chǎng),第一次拉出時(shí)速度為 v1=v0,第二次拉出時(shí)速度為 v2=2v0,前后兩次拉出線圈的過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.線圈中感應(yīng)電流之比是12B.線圈中產(chǎn)生的熱量之比是21C.沿運(yùn)動(dòng)方向作用在線框上的外力的功率之比為12D.流過(guò)任一橫截面的感應(yīng)電荷量之比為11解析:線框在拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中,導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,線框中的感應(yīng)電流I=ER=BlvR,所以I1I2=v1v2=12,選項(xiàng)A正確;線框中產(chǎn)生的電熱Q=I2Rt=BlvR2Rl'v=B2l2l'vR,所以Q1Q2=v1v2=12,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于勻速運(yùn)動(dòng),施

13、加的外力與安培力相等,故外力的功率P=Fv=BIlv=B2l2v2R,所以P1P2=v12v22=14,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;流過(guò)線圈任一截面的電荷量為q=It=BlvR·l'v=Bll'R,所以q1q2=11,選項(xiàng)D正確。答案:AD6.如下圖,足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,傾角為37°,寬度為0.5 m,電阻忽略不計(jì),其上端接一小燈泡,電阻為1 。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2 kg,接入電路的電阻為1 ,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,

14、小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6A.2.5 m/s1 WB.5 m/s1 WC.7.5 m/s9 WD.15 m/s9 W解析:當(dāng)小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時(shí),導(dǎo)體棒MN勻速運(yùn)動(dòng),受力如下圖。根據(jù)受力平衡可得,mgsin =mgcos +B2L2v2R,代入數(shù)據(jù)得,v=5 m/s;小燈泡消耗的電功率為P=BLv2R2R=1 W,B項(xiàng)正確。答案:B7.如下圖,程度地面上方有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,電場(chǎng)方向豎直向下,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,等腰三角形的金屬框由底邊呈程度位置開(kāi)場(chǎng)沿豎直平面的電磁場(chǎng)由靜止開(kāi)場(chǎng)下落

15、,下落過(guò)程中三角形平面始終在豎直平面內(nèi),不計(jì)阻力,a、b落到地面的次序是A.a先于bB.b先于aC.a、b同時(shí)落地D.無(wú)法斷定解析:當(dāng)abc線框下落時(shí),閉合回路中磁通量沒(méi)有發(fā)生變化,回路不產(chǎn)生感應(yīng)電流,但由于各邊都在切割磁感線,所以會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),根據(jù)楞次定律,可以斷定a點(diǎn)的電勢(shì)高,是電源的正極,b點(diǎn)的電勢(shì)低,是電源的負(fù)極,a點(diǎn)聚集著正電荷,b點(diǎn)聚集著負(fù)電荷,a點(diǎn)的正電荷受到的電場(chǎng)力向下,使a點(diǎn)加快運(yùn)動(dòng),b點(diǎn)的負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力向上,使b點(diǎn)減緩運(yùn)動(dòng),故a點(diǎn)先落地,選項(xiàng)A正確。答案:A8.2019·全國(guó)理綜2,20多項(xiàng)選擇題法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如下圖。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩

16、銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),關(guān)于流過(guò)電阻R的電流,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.假設(shè)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定,那么電流大小恒定B.假設(shè)從上向下看,圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),那么電流沿a到b的方向流動(dòng)C.假設(shè)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變,角速度大小發(fā)生變化,那么電流方向可能發(fā)生變化D.假設(shè)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,那么電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍解析:根據(jù)右手定那么,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生電流的方向只與圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān),C選項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓盤中電流方向應(yīng)由P到圓心,通過(guò)電阻的電流方向?yàn)閍b,B選項(xiàng)正確;設(shè)圓盤半徑為r,那么圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=

17、Br22,I=ER總,A選項(xiàng)正確;電流在R上產(chǎn)生的熱功率P=I2R=ER總2·R2,角速度為原來(lái)的2倍,熱功率應(yīng)為原來(lái)的4倍,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:AB9.如下圖,橫截面為矩形的管道中,充滿了水銀,管道的上下兩壁為絕緣板,左右兩壁為導(dǎo)體板圖中虛線部分,兩導(dǎo)體板被一無(wú)電阻的導(dǎo)線短接。管道的高度為a,寬度為b,長(zhǎng)度為c。加在管道兩端截面上的壓強(qiáng)差恒為p,水銀以速度v沿管道方向流動(dòng)時(shí),水銀受到管道的阻力F與速度成正比,即F=kvk為常量。求:1水銀的穩(wěn)定流速v1為多大?2假如將管道置于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)與絕緣壁垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向向上,此時(shí)水銀的穩(wěn)定流速v2又是多大?水銀的電阻率為

18、,磁場(chǎng)只存在于管道所在的區(qū)域,不考慮管道兩端之外的水銀對(duì)電路的影響解析:1由pab=kv1得v1=pabk。2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bbv2電阻R=bac由歐姆定律可得I=Bacv2由平衡條件可得pab=BIb+kv2所以v2=pabk+B2abc。答案:1pabk2pabk+B2abc11.某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置,工作原理如下圖。一個(gè)半徑為R=0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長(zhǎng)為R的金屬棒OA,A端與導(dǎo)軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個(gè)半徑為r=R3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤上繞有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線,下端掛著一個(gè)質(zhì)量為m=0.5 kg 的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向