粵教物理選修3215電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用同步測(cè)試2

1、1.5 電磁感應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用 每課一練2（粵教版選修3-2）一、基礎(chǔ)練1一根導(dǎo)體棒ab放在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒自由落下時(shí)，始終保持水平方向且跟磁場(chǎng)方向垂直，如圖1所示，比較導(dǎo)體棒ab兩端的電勢(shì)的高低，有()圖1Aa端與b端的電勢(shì)相同Ba、b間的電勢(shì)差保持不變，a端較高Ca、b間的電勢(shì)差越來越大，a端較高Da、b間的電勢(shì)差越來越大，b端較高答案D2. 圖2中兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線間的距離為l，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈，ad與bc間的距離也為l.t=0時(shí)刻，bc邊與磁場(chǎng)區(qū)域邊界重合（如圖）.現(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)區(qū)域邊界的方向穿過磁場(chǎng)區(qū)域.

2、取沿abcda的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖線可能是()答案B解析線框進(jìn)入時(shí)，磁通量是增加的，線框穿出時(shí)磁通量是減少的，由楞次定律可判斷兩次電流方向一定相反，故只能在A、B中選擇，再由楞次定律及規(guī)定的電流正方向可判斷進(jìn)入時(shí)電流為負(fù)方向，故選B.3如圖3所示，ab和cd是位于水平面內(nèi)的平行金屬軌道，間距為l，其電阻可忽略不計(jì)，ac之間連接一阻值為R的電阻ef為一垂直于ab和cd的金屬桿，它與ad和cd接觸良好并可沿軌道方向無摩擦地滑動(dòng)電阻可忽略整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于圖中紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)施外力使桿ef以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿e

3、f所受的安培力為()圖3A. B.C. D.答案A4如圖4所示，先后兩次將同一個(gè)矩形線圈由勻強(qiáng)磁場(chǎng)中拉出，兩次拉動(dòng)的速度相同第一次線圈長邊與磁場(chǎng)邊界平行，將線圈全部拉出磁場(chǎng)區(qū)，拉力做功W1、通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1，第二次線圈短邊與磁場(chǎng)邊界平行，將線圈全部拉出磁場(chǎng)區(qū)域，拉力做功為W2、通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則()圖4AW1>W2，q1q2BW1W2，q1>q2CW1<W2，q1<q2DW1>W2，q1>q2答案A解析設(shè)矩形線圈的長邊為a，短邊為b，電阻為R，速度為v，則W1BI1baB··a·b，W2BI2baB

4、3;·a·b，因?yàn)閍>b，所以W1>W2.通過導(dǎo)線截面的電荷量q1I1t1·q2.5如圖5所示，半徑為a的圓形區(qū)域(圖中虛線)內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.2 T，半徑為b的金屬圓環(huán)與虛線圓同心、共面的放置，磁場(chǎng)與環(huán)面垂直，其中a0.4 m、b0.6 m；金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為2 .一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均不計(jì)圖5(1)若棒以v05 m/s的速率沿環(huán)面向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬間，MN中的電動(dòng)勢(shì)和流過燈L1的電流(2)撤去中間的金屬棒MN，將左面的半圓弧OL1O以MN為軸翻轉(zhuǎn)90°，若此

5、后B隨時(shí)間均勻變化，其變化率為 T/s，求燈L2的功率答案(1)0.8 V0.4 A(2)1.28×102 W解析(1)棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬間，MN中的電動(dòng)勢(shì)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，EB·2a·v0.8 V.流經(jīng)L1的電流I0.4 A(2)電路中的電動(dòng)勢(shì)為感生電動(dòng)勢(shì)，E·燈L2的功率P22RL21.28×102 W點(diǎn)評(píng)求電路中的電動(dòng)勢(shì)時(shí)，要分析清楚產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方式，若為導(dǎo)體切割磁感線類，宜用EBLv計(jì)算；若為磁場(chǎng)變化產(chǎn)生感生電場(chǎng)類，宜用EnS.二、提升練6如圖6所示，矩形線框abcd的ad和bc的中點(diǎn)M、N之間連接一電壓表，整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，

6、磁場(chǎng)的方向與線框平面垂直當(dāng)線框向右勻速平動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是()圖6A穿過線框的磁通量不變化，MN間無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)BMN這段導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，MN間有電勢(shì)差CMN間有電勢(shì)差，所以電壓表有示數(shù)D因?yàn)橛须娏魍ㄟ^電壓表，所以電壓表有示數(shù)答案B解析穿過線框的磁通量不變化，線框中無感應(yīng)電流，但ab、MN、dc都切割磁感線，它們都有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故A錯(cuò)，B對(duì)無電流通過電壓表，電壓表無示數(shù)，C、D錯(cuò)7粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如下圖所示，則在移出過程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差

7、絕對(duì)值最大的是()答案B解析設(shè)此題中磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線框邊長為L，速度為v，則四種情況的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都是BLv，但B中ab為電源，ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為路端電壓UabBLv，其他三種情況下，UabBLv，故選B.8(雙選)如圖7所示，線圈C連接光滑平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌處在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)軌上放著導(dǎo)體棒MN.為了使閉合線圈A產(chǎn)生圖示方向的感應(yīng)電流，可使導(dǎo)體棒MN()圖7A向右加速運(yùn)動(dòng) B向右減速運(yùn)動(dòng)C向左加速運(yùn)動(dòng) D向左減速運(yùn)動(dòng)答案AD解析N再由右手定則判斷MN應(yīng)向左運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)減弱則電流減小故MN應(yīng)減速，故可判斷MN向左減速，同理可判斷向右加速也可，故選A、D.N再由右手定則

8、判斷MN應(yīng)向左運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)減弱則電流減小故MN應(yīng)減速，故可判斷MN向左減速，同理可判斷向右加速也可，故選A、D.9(雙選)如圖8所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過導(dǎo)軌平面有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng)，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，受到安培力的大小為F.此時(shí)()圖8A電阻R1消耗的熱功率為Fv/3B電阻R2消耗的熱功率為Fv/6C整個(gè)裝置因摩擦而消耗的熱功率為mgvcos D整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為mgvcos 答案BC解析棒ab上滑速度為v時(shí)，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E

9、BLv，設(shè)棒電阻為R，則R1R2R，回路的總電阻R總R，通過棒的電流I，棒所受安培力FBIL，通過電阻R1的電流與通過電阻R2的電流相等，即I1I2，則電阻R1消耗的熱功率P1IR，電阻R2消耗的熱功率P2IR.棒與導(dǎo)軌間的摩擦力fmgcos ，故因摩擦而消耗的熱功率為Pfvmgvcos ；由能量轉(zhuǎn)化知，整個(gè)裝置中消耗的機(jī)械功率為安培力的功率和摩擦力的功率之和P機(jī)Fvfv(Fmgcos )v.由以上分析可知，B、C選項(xiàng)正確點(diǎn)評(píng)切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，電源對(duì)閉合回路供電分析清楚整個(gè)過程中能量的轉(zhuǎn)化和守恒，所有的電能和摩擦生熱都來自于機(jī)械能，而轉(zhuǎn)化的電能在回路中又轉(zhuǎn)化為電熱10如圖9所示，一個(gè)

10、半徑為r的銅盤，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度繞中心軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向與盤面垂直，在盤的中心軸與邊緣處分別安裝電刷設(shè)整個(gè)回路電阻為R，當(dāng)圓盤勻速運(yùn)動(dòng)角速度為時(shí)，通過電阻的電流為_圖9答案解析當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于一根導(dǎo)體棒繞其一個(gè)端點(diǎn)在磁場(chǎng)中做切割磁感線的圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為EBr2所以通過電阻的電流為.11如圖10所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向水平放置著兩根相距為h0.1 m的平行金屬導(dǎo)軌MN與PQ，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R0.3 的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長為L0.2 m、每米長電阻r2.0 /m的金屬

11、棒ab，金屬棒與導(dǎo)軌正交，交點(diǎn)為c、d.當(dāng)金屬棒以速度v4.0 m/s向左做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，試求：圖10(1)電阻R中電流的大小和方向；(2)金屬棒ab兩端點(diǎn)間的電勢(shì)差QQ(2)0.32 V解析(1)在cNQd構(gòu)成的回路中，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)EBhv，由歐姆定律可得電流，方向?yàn)椋篘Q.(2)a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差應(yīng)由ac段、cd段、db段三部分相加而成，其中cd兩端的電壓UcdIR.ac、db端電壓即為其電動(dòng)勢(shì)，且有EacEdbB(Lh)v.故UabIREacEdb0.32 V.點(diǎn)評(píng)無論磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體是否接入電路，都具有電源的特征，接入電路后，其兩端電壓為路端電壓，未接入電路時(shí)兩端電壓大小即為其

12、電動(dòng)勢(shì)的大小12(2011·梅州調(diào)研)如圖11甲所示，截面積為0.2 m2的100匝圓形線圈A處在變化的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示設(shè)垂直紙面向里為B的正方向，線圈A上的箭頭為感應(yīng)電流I的正方向，R14 ，R26 ，C30 F，線圈內(nèi)阻不計(jì)求電容器充電時(shí)的電壓和2 s后電容器放電的電荷量圖11答案0.24 V7.2×106 C解析由題意可知圓形線圈A上產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)EnS100×0.02×0.2 V0.4 V電路中的電流I0.04 A電容器充電時(shí)的電壓UCIR20.04 A×6 0.24 V2 s后電容

13、器放電的電荷量QCUC30×106 F×0.24 V7.2×106 C.13如圖12所示，足夠長的兩根相距為0.5 m 的平行光滑導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.8 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于導(dǎo)軌平面兩根質(zhì)量均為0.04 kg的可動(dòng)金屬棒ab和cd都與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒ab和cd的電阻分別為1 和0.5 ，導(dǎo)軌最下端連接阻值為1 的電阻R，金屬棒ab用一根細(xì)繩拉住，細(xì)繩允許承受的最大拉力為0.64 N現(xiàn)讓cd棒從靜止開始落下，直至細(xì)繩剛被拉斷，此過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.2 J(g取10 m/s2)求：圖12(1)此過程中ab棒和cd棒產(chǎn)生的熱量

14、Qab和Qcd；(2)細(xì)繩被拉斷瞬間，cd棒的速度v；(3)細(xì)繩剛要被拉斷時(shí)，cd棒下落的高度h.答案(1)0. 2 J0.4 J(2)3 m/s(3)2.45 m解析(1)QabQR0.2 J，由QI2Rt，Icd2Iab.所以QcdQab4××0.2 J0.4 J.(2)繩被拉斷時(shí)BIabLmgT，EBLv,2Iab解上述三式并代入數(shù)據(jù)得v3 m/s(3)由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律有mghmv2QcdQabQR代入數(shù)據(jù)得h2.45 m14磁懸浮列車的運(yùn)行原理可簡(jiǎn)化為如圖13所示的模型，在水平面上，兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等距離分布的勻強(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寬度相同當(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，B1B2B，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，則金屬框運(yùn)動(dòng)的最大速度為多少？圖13答案解析當(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)