XX省專用學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)課時(shí)跟蹤檢測(cè)二十一電磁感應(yīng)現(xiàn)象兩類情況含解析新人教選修2

XX省專用學(xué)年高中物理第四章電磁感覺課時(shí)追蹤檢測(cè)二十一電磁感覺現(xiàn)象的兩類狀況含解析新人教版選修XX省專用學(xué)年高中物理第四章電磁感覺課時(shí)追蹤檢測(cè)二十一電磁感覺現(xiàn)象的兩類狀況含解析新人教版選修PAGEXX省專用學(xué)年高中物理第四章電磁感覺課時(shí)追蹤檢測(cè)二十一電磁感覺現(xiàn)象的兩類狀況含解析新人教版選修課時(shí)追蹤檢測(cè)（二十一）電磁感覺現(xiàn)象的兩類狀況1．以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是洛倫茲力對(duì)導(dǎo)體中自由電荷做功而惹起的B．因?yàn)槁鍌惼澚?duì)運(yùn)動(dòng)電荷素來不做功，因此動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的C．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向可以由右手定章來判斷D．導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感覺電流，遇到的安培力必定與遇到的外力大小相等、方向相反解析：選C動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是洛倫茲力沿導(dǎo)體方向的分力做功惹起的，但洛倫茲力對(duì)自由電荷所做的總功仍為零，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是因?yàn)閷?dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的，可由右手定章判斷方向，C正確；只有在導(dǎo)體棒做勻速切割時(shí)，除安培力之外的力的協(xié)力才與安培力大小相等方向相反，做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)不建立，故D錯(cuò)誤。2．[多項(xiàng)選擇]如圖甲所示，abcd是匝數(shù)為100匝、邊長(zhǎng)為10cm、總電阻為0.1Ω的正方形閉合導(dǎo)線圈，放在與線圈平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感覺強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則以下說法正確的選項(xiàng)是()A．在0～3s內(nèi)導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的感覺電流方向不變B．在t＝2.5s時(shí)導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢(shì)為1VC．在0～2s內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)線橫截面的電荷量為20CD．在t＝1s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的剎時(shí)功率為10W解析：選CD在0～2s內(nèi)，磁感覺強(qiáng)度變化率為eq\f(ΔB1,Δt1)＝1T/s，依據(jù)法拉第電磁感覺定律，產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢(shì)為E1＝nSeq\f(ΔB1,Δt1)＝100×0.12×1V＝1V；在2～3s內(nèi)，磁感覺強(qiáng)度變化率為eq\f(ΔB2,Δt2)＝2T/s，依據(jù)法拉第電磁感覺定律，產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢(shì)為E2＝nSeq\f(ΔB2,Δt2)＝100×0.12×2V＝2V。在0～2s內(nèi)穿過線圈的磁通量增添，在2～3s內(nèi)穿過線圈的磁通量減少，依據(jù)楞次定律可知在0～3s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感覺電流方向發(fā)生了變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在t＝2.5s時(shí)，產(chǎn)生的感覺電動(dòng)勢(shì)為E2＝2V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。在0～2s內(nèi)，感覺電流I＝eq\f(E1,R)＝10A，經(jīng)過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q＝IΔt＝20C，選項(xiàng)C正確。在t＝1s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)感覺電流的剎時(shí)功率P＝I2R＝102×0.1W＝10W，選項(xiàng)D正確。3.[多項(xiàng)選擇]以以下圖，導(dǎo)體棒AB在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)感覺電動(dòng)勢(shì)，因此在電路中有電流經(jīng)過。以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感覺電動(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)生與洛倫茲力相關(guān)C．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力相關(guān)D．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原由是同樣的解析：選AB動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是因?yàn)閷?dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，選項(xiàng)A正確；動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中，非靜電力是洛倫茲力沿導(dǎo)體棒方向的分力，而感生電動(dòng)勢(shì)是由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的，選項(xiàng)B正確，C、D錯(cuò)誤。4.以以下圖，空間某地區(qū)中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感覺強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場(chǎng)上界限b和下界限d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下面的距離很短，下面水平。線圈從a開始著落。已知磁場(chǎng)上下界限之間的距離大于a、b之間的距離。若線圈下面剛經(jīng)過b、c(位于磁場(chǎng)中)和d時(shí)，線圈所遇到的磁場(chǎng)力的大小分別為Fb、Fc和Fd，則()A．Fd>Fc>FbB．Fc<Fd<FbC．Fc>Fb>FdD．Fc<Fb<Fd解析：選D從a到b線圈做自由落體運(yùn)動(dòng)，線圈所有進(jìn)入磁場(chǎng)后，穿過線圈的磁通量不變，線圈中無感覺電流，因此不受磁場(chǎng)力，即Fc＝0；因?yàn)榇艌?chǎng)上下界限之間的距離大于a、b之間的距離，則vd>vb，當(dāng)線圈在進(jìn)入和走開磁場(chǎng)時(shí)，穿過線圈的磁通量變化，線圈中產(chǎn)生感覺電流，受磁場(chǎng)力作用，其大小為F＝BIl＝B·eq\f(Blv,R)·l＝eq\f(B2l2v,R)，因?yàn)関d>vb，因此Fd>Fb>Fc，選項(xiàng)D正確。5.水平擱置的金屬框架cdef處于以以下圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab處于粗拙的框架上且與框架接觸優(yōu)秀，從某時(shí)辰開始，磁感覺強(qiáng)度平均增大，金屬棒ab素來保持靜止，則()A．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力也增大B．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力也不變C．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力增大D．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力不變解析：選C磁感覺強(qiáng)度平均增大時(shí)，磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，故回路中的感覺電動(dòng)勢(shì)和感覺電流都是恒定的；又棒ab所受的摩擦力等于安培力，即Ff＝F安＝BIL，故當(dāng)B增添時(shí)，摩擦力增大，選項(xiàng)C正確。6.以以下圖，用粗細(xì)同樣的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和2L的兩只閉合線框a和b，以同樣的速度從磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)所區(qū)中勻速地拉到磁場(chǎng)外，不考慮線框的動(dòng)能，若外力對(duì)線框做的功分別為Wa、Wb，則Wa∶Wb為()A．1∶4B．1∶2C．1∶1D．不可以確立解析：選A依據(jù)能的轉(zhuǎn)變和守恒可知，外力做功等于電能，而電能又所有轉(zhuǎn)變?yōu)榻苟鸁醀a＝Qa＝eq\f(BLv2,Ra)·eq\f(L,v)Wb＝Qb＝eq\f(B·2Lv2,Rb)·eq\f(2L,v)由電阻定律知，Rb＝2Ra，故Wa∶Wb＝1∶4。7.[多項(xiàng)選擇]以以下圖，磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)有理想界面，使勁將矩形線圈從磁場(chǎng)中勻速拉出。在其余條件不變的狀況下()A．速度越大時(shí)，拉力做功越多B．線圈邊長(zhǎng)L1越大時(shí)，拉力做功越多C．線圈邊長(zhǎng)L2越大時(shí)，拉力做功越多D．線圈電阻越大時(shí)，拉力做功越多解析：選ABC使勁F勻速拉出線圈過程所做的功為W＝FL2，又F＝F安＝IBL1，I＝eq\f(BL1v,R)，因此W＝eq\f(B2L12L2v,R)，可知A、B、C正確，D錯(cuò)誤。8.以以下圖，水平面上有兩根圓滑金屬導(dǎo)軌平行固定擱置，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，間距為l＝0.5m，左端經(jīng)過導(dǎo)線與阻值R＝3Ω的電阻連結(jié)，右端經(jīng)過導(dǎo)線與阻值為RL＝6Ω的小燈泡L連結(jié)，在CDFE矩形地區(qū)內(nèi)有豎直向上、磁感覺強(qiáng)度B＝0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一根阻值r＝0.5Ω、質(zhì)量m＝0.2kg的金屬棒在恒力F＝2N的作用下由靜止開始從MN地點(diǎn)沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過t＝1s恰巧進(jìn)入磁場(chǎng)所區(qū)。求金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，(1)金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)；(2)小燈泡兩頭的電壓和金屬棒遇到的安培力。解析：(1)0～1s棒只受拉力，由牛頓第二定律F＝ma，可得金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)前的加快度a＝eq\f(F,m)＝eq\f(2,0.2)m/s2＝10m/s2，設(shè)其剛要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v，則v＝at＝10m/s。金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)切割磁感線，感覺電動(dòng)勢(shì)E＝Blv＝0.2×0.5×10V＝1V。(2)小燈泡與電阻R并聯(lián)，R并＝eq\f(RRL,R＋RL)＝eq\f(3×6,3＋6)Ω＝2Ω，經(jīng)過金屬棒的電流大小I＝eq\f(E,R并＋r)＝eq\f(1,2＋0.5)A＝0.4A，小燈泡兩頭的電壓U＝E－Ir＝1V－0.4×0.5V＝0.8V，金屬棒遇到的安培力大小F安＝BIl＝0.2×0.4×0.5N＝0.04N，由左手定章可判斷安培力方向水平向左。答案：(1)1V(2)0.8V0.04N，方向水平向左9.以以下圖，在垂直紙面向里、磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)所區(qū)中，有一個(gè)平均導(dǎo)線制成的單匝直角三角形線框，現(xiàn)用外力使線框以恒定的速度v沿垂直磁場(chǎng)方向向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中線框的AB邊素來與磁場(chǎng)右界限平行。已知AB＝BC＝l，線框?qū)Ь€的總電阻為R，則線框走開磁場(chǎng)的過程中()A．線框A、B兩點(diǎn)間的電壓不變B．經(jīng)過線框截面的電荷量為eq\f(Bl2,2R)C．線框所受外力的最大值為eq\f(\r(2)B2l2v,R)D．線框的熱功率與時(shí)間成正比解析：選B線框勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度平均增添，電動(dòng)勢(shì)E＝Bl′v與時(shí)間成正比，因此A、B間的電壓發(fā)生變化，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤。熱功率P＝eq\f(E2,R)，與時(shí)間的二次方成正比，應(yīng)選項(xiàng)D錯(cuò)誤。電荷量q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(Bl2,2R)，應(yīng)選項(xiàng)B正確。外力最大值出此刻電流最大時(shí)，Im＝eq\f(Blv,R)，F(xiàn)m＝BIml＝eq\f(B2l2v,R)，應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤。10.(2016·全國(guó)卷Ⅱ)如圖，水平面(紙面)內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上。t＝0時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)。t0時(shí)辰，金屬桿進(jìn)入磁感覺強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)所區(qū)，且在磁場(chǎng)中恰巧能保持勻速運(yùn)動(dòng)。桿與導(dǎo)軌的電阻均忽視不計(jì)，二者素來保持垂直且接觸優(yōu)秀，二者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。重力加快度大小為g。求(1)金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大?。?2)電阻的阻值。解析：(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加快度大小為a，由牛頓第二定律得ma＝F－μmg①設(shè)金屬桿抵達(dá)磁場(chǎng)左界限時(shí)的速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v＝at0②當(dāng)金屬桿以速度v在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由法拉第電磁感覺定律，桿中的電動(dòng)勢(shì)為E＝Blv③聯(lián)立①②③式可得E＝Blt0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F,m)－μg))。④(2)設(shè)金屬桿在磁場(chǎng)所區(qū)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬桿中的電流為I，依據(jù)歐姆定律I＝eq\f(E,R)⑤式中R為電阻的阻值。金屬桿所受的安培力為f＝BlI⑥因金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得F－μmg－f＝0⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式得R＝eq\f(B2l2t0,m)。⑧答案：(1)Blt0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(F,m)－μg))(2)eq\f(B2l2t0,m)11.以以下圖，兩根相距l(xiāng)＝0.4m、電阻不計(jì)的平行圓滑金屬導(dǎo)軌水平擱置，一端與阻值R＝0.15Ω的電阻相連。導(dǎo)軌間x＞0一側(cè)存在沿x方向平均增大的穩(wěn)恒磁場(chǎng)，其方向與導(dǎo)軌平面垂直，變化率k＝0.5T/m，x＝0處磁場(chǎng)的磁感覺強(qiáng)度B0＝0.5T。一根質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝0.05Ω的金屬棒置于導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。棒在外力作用下從x＝0處以初速度v0＝2m/s沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中電阻上耗費(fèi)的功率不變。求：(1)回路中的電流；(2)金屬棒在x＝2m處的速度；(3)金屬棒從x＝0運(yùn)動(dòng)到x＝2m過程中安培力做功的大小。解析：(1)電阻上耗費(fèi)的功率不變，即回路電流不變，在x＝0處有E＝B0lv0＝0.4V，