高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng)第4章4

第四章4知能綜合訓(xùn)練(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)eq\x(◎必做部分)1．穿過某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖所示，在下列幾段時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小的是()A．0～2s B．2～4sC．4～5s D．5～10s解析：圖象斜率越小，表明磁通量的變化率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越?。鸢福篋2．一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框平面與磁場(chǎng)方向垂直．先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍．接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1s時(shí)間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來的一半．先后兩個(gè)過程中，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為()\f(1,2) B．1C．2 D．4解析：設(shè)原磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，線框面積是S.第1s內(nèi)ΔΦ1＝2BS－BS＝BS，第2s內(nèi)ΔΦ2＝2B·eq\f(S,2)－2B·S＝－BS.因?yàn)镋＝neq\f(ΔΦ,Δt)，所以兩次電動(dòng)勢(shì)大小相等，B正確．答案：B3.如圖所示，將直徑為d，電阻為R的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中拉出，這一過程中通過金屬環(huán)某一截面的電荷量為()\f(Bπd2,4R) \f(2πBd,R)\f(Bd2,R) \f(Bd2,πR)解析：eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，故q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),R)·Δt＝n·eq\f(Bπ\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2,R)＝eq\f(Bπd2,4R).答案：A4．如圖所示，均勻的金屬長(zhǎng)方形線框從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中拉出，它的兩邊固定有帶金屬滑輪的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，線框向右運(yùn)動(dòng)時(shí)總是與兩邊良好接觸，線框的長(zhǎng)為a，寬為b，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一理想電壓表跨接在A、B兩導(dǎo)電機(jī)構(gòu)上，當(dāng)線框在恒定外力F作用下向右運(yùn)動(dòng)的過程中(線框離開磁場(chǎng)前已做勻速運(yùn)動(dòng))，關(guān)于線框及電壓表，下列說法正確的是()A．線框先做勻加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)B．電壓表的讀數(shù)先增大后不變C．電壓表的讀數(shù)一直增大D．回路的電功率先增大后不變解析：線框在運(yùn)動(dòng)過程中先做變加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)．電壓表讀數(shù)為外電路的電壓，根據(jù)E＝BLv回路電動(dòng)勢(shì)先增大后不變，外電阻不斷增大，電壓表的讀數(shù)一直增大，選項(xiàng)C正確．P＝eq\f(E2,R)＝eq\f(BLv2,R)，回路的電功率先增大后不變，選項(xiàng)D正確．答案：CD5．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖所示，已知C＝30μF，L1＝5cm，L2＝8cm，磁場(chǎng)以5×10－2T/s的速率增加A．電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×10－5B．電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×10－5C．電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×10－9D．電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×10－9解析：電容器兩極板間的電勢(shì)差U等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，由法拉第電磁感應(yīng)定律，可得E＝eq\f(ΔB,Δt)·L1L2＝2×10－4V，電容器的帶電荷量Q＝CU＝CE＝6×10－9C，再由楞次定律可知上極板的電勢(shì)高，帶正電，C項(xiàng)正確．答案：C6．將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B．穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈匝數(shù)有關(guān)，A錯(cuò)．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于eq\f(ΔΦ,Δt)，與磁通量的大小無直接關(guān)系，B錯(cuò)誤，C正確．根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即“增反減同”，D錯(cuò)誤．答案：C7．如圖，空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場(chǎng)上邊界b和下邊界d水平．在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下邊的距離很短，下邊水平．線圈從水平面a開始下落．已知磁場(chǎng)上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離．若線圈下邊剛通過水平面b、c(位于磁場(chǎng)中)和d時(shí)，線圈所受到的磁場(chǎng)力的大小分別為Fb、Fc和Fd，則()A．Fd＞Fc＞Fb B．Fc＜Fd＜FbC．Fc＞Fb＞Fd D．Fc＜Fb＜Fd解析：本題考查導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及安培力的計(jì)算．線圈自由下落，到b點(diǎn)受安培力，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)，無感應(yīng)電流，則線圈不受安培力作用，線圈繼續(xù)加速，到d點(diǎn)出磁場(chǎng)時(shí)受到安培力作用，由F＝eq\f(B2L2v,R)知，安培力和線圈的速度成正比，D項(xiàng)對(duì)．答案：D8．如圖所示，在寬為0.5m的平行導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一個(gè)有效電阻為r＝Ω的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)軌的兩端分別連接兩個(gè)電阻R1＝4Ω、R2＝6Ω，其他電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝T．當(dāng)直導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v＝6m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：直導(dǎo)體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R解析：由題意可畫出如圖所示的電路圖，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv＝××6V＝V又R外＝eq\f(R1·R2,R1＋R2)＝eq\f(6×4,6＋4)Ω＝Ω則U＝eq\f(ER外,R外＋r)＝eq\f×,＋V＝V，I1＝eq\f(U,R1)＝0.06AI2＝eq\f(U,R2)＝0.04A.答案：V0.06A9．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時(shí)間由B0開始均勻增大，其變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k，用電阻為R的硬導(dǎo)線做成一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的方框．將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場(chǎng)區(qū)域中．求：(1)方框中感應(yīng)電流的大小；(2)磁場(chǎng)對(duì)方框作用力的大小隨時(shí)間變化的關(guān)系式．解析：(1)穿過方框的磁通量Φ＝BS＝eq\f(B·L2,2)根據(jù)電磁感應(yīng)定律：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB·S,Δt)＝eq\f(kL2,2)所以感應(yīng)電流：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(kL2,2R).(2)由題意B＝B0＋kt所以磁場(chǎng)對(duì)方框的作用力F＝BIL＝eq\f(B0＋ktkL3,2R).答案：(1)eq\f(kL2,2R)(2)eq\f(B0＋ktkL3,2R)10．如圖所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動(dòng)，若AB以5m/s的速度從O點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速向右滑動(dòng)，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)，它們每米長(zhǎng)度的電阻都是Ω，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為T．求(1)3s末電路上的電流為多少；(2)3s內(nèi)電路中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少．解析：(1)夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)才是電路中的電動(dòng)勢(shì)，3s末時(shí)刻，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長(zhǎng)度為l＝OBtan30°＝vttan30°＝5所以E＝Blv＝5eq\r(3)V此時(shí)電阻為R＝(OB＋OA＋AB)×Ω≈Ω，所以I＝eq\f(E,R)≈1.06A(2)3s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BS－0,Δt)＝eq\f(B·\f(1,2)·OB·l,Δt)≈V.答案：(1)1.06A(2)eq\x(◎選做部分)11．如圖所示，固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行，線框由靜止釋放，在下落過程中()A．穿過線框的磁通量保持不變B．線框中感應(yīng)電流方向保持不變C．線框所受安培力的合力為零D．線框的機(jī)械能不斷增大解析：線框下落過程中距離直導(dǎo)線越來越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越來越弱，但磁場(chǎng)方向不變，所以磁通量越來越小，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向不變，A錯(cuò)，B對(duì)；線框左邊和右邊所受安培力總是大小相等，方向相反，但上下兩邊磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，安培力大小不同，合力不為零，C錯(cuò)；下落過程中機(jī)械能越來越小，D錯(cuò)．答案：B12．矩形線圈abcd，長(zhǎng)ab＝20cm，寬bc＝10cm，匝數(shù)n＝200，線圈回路總電阻R＝5Ω.整個(gè)線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過．若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示A．線圈回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻變化B．線圈回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為0.4C．當(dāng)t＝s時(shí)，線圈的ab邊所受的安培力大小為ND．在1min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為48J解析：由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)可知，由于線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(20－5×10－2,T/