人教版高中物理選修3-2第四章電磁感應(yīng)習(xí)題課2

人教版高中物理選修3-2第四章電磁感覺(jué)習(xí)題課2人教版高中物理選修3-2第四章電磁感覺(jué)習(xí)題課2/人教版高中物理選修3-2第四章電磁感覺(jué)習(xí)題課2》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《高中物理學(xué)習(xí)資料（馬鳴風(fēng)蕭蕭**整理制作）習(xí)題課法拉第電磁感覺(jué)定律的應(yīng)用一、基礎(chǔ)練1．當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()．線圈中必然有感覺(jué)電流B．線圈中必然有感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)C．感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化成正比D．感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小跟線圈的電阻有關(guān)答案B解析穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生感覺(jué)電流，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)與電路可否閉合沒(méi)關(guān)，且感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化率成正比．2．一根直導(dǎo)線長(zhǎng)0.1m，在磁感覺(jué)強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)線中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．必然為0.1VB．可能為零C．可能為0.01VD．最大值為0.1V答案A解析當(dāng)公式E＝Blv中B、l、v互相垂直而導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大：Em＝Blv＝0.1×0.1×10V＝0.1V，考慮到它們?nèi)叩目臻g地址關(guān)系，B、C、D正確，A錯(cuò)．3．無(wú)線電力傳輸目前獲取重要打破，在日本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)．這種系統(tǒng)基于電磁感覺(jué)原理可無(wú)線傳輸電力．兩個(gè)感覺(jué)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置，原理表示圖如圖1所示．以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()圖1A．若A線圈中輸入電流，B線圈中就會(huì)產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《B．只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會(huì)產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)C．A中電流越大，B中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)越大D．A中電流變化越快，B中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)越大答案BD解析依照產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的條件，只有處于變化的磁場(chǎng)中，B線圈才能產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)，A錯(cuò)，B對(duì)；依照法拉第電磁感覺(jué)定律，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量變化率，因此C錯(cuò)，D對(duì)．4．閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化圖象分別如圖2所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的以下論述，其中正確的選項(xiàng)是()圖2．圖甲回路中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B．圖乙回路中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)恒定不變C．圖丙回路中0～t時(shí)間內(nèi)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)小于t～t時(shí)間內(nèi)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)112D．圖丁回路中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)先變大后變小答案BΔΦΔΦΔΦ解析因E＝t，則可據(jù)圖象斜率判斷知圖甲中t＝0，即電動(dòng)勢(shì)E為0；圖乙中t＝恒量，即電動(dòng)勢(shì)E為一恒定值；圖丙中E>E；圖丁中圖象斜率ΔΦ前后t先減后增，即回路中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)先減后增，故只有B選項(xiàng)正確．5．如圖3所示，PQRS為一正方形導(dǎo)線框，它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為界線的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直線框平面向里，MN線與線框的邊成45°角，E、F分別是PS和PQ的中點(diǎn)．關(guān)于線框中的感覺(jué)電流，正確的說(shuō)法是()馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《A．當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)界線B．當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)界線C．當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)界線D．當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)界線答案B

圖3MN時(shí)，線框中感覺(jué)電流最大MN時(shí)，線框中感覺(jué)電流最大MN時(shí)，線框中感覺(jué)電流最大MN時(shí)，線框中感覺(jué)電流最大解析當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)界線MN時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大為SR，感覺(jué)電流達(dá)到最大．6．如圖4(a)所示，一個(gè)電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路．線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形地域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感覺(jué)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t00和B.導(dǎo)線的電阻不計(jì)．圖4求0至t1時(shí)間內(nèi)(1)經(jīng)過(guò)電阻R1上的電流大小和方向；(2)經(jīng)過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量．2nB0πr2答案(1)從b到anBπr2t222421(2)01023Rt09Rt20馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《解析(1)由圖象解析可知，0至t1時(shí)間內(nèi)B＝B0.由法拉第電磁感覺(jué)定律有E＝nΔΦ＝Btt0t2I1＝1E.聯(lián)立以上各式得，經(jīng)過(guò)電阻R1上的電流nt·S，而S＝πr2.由閉合電路歐姆定律有2R＋RnBπr2大小I1＝R1上的電流方向從b到a.3Rt0.由楞次定律可判斷經(jīng)過(guò)電阻2111nB(2)經(jīng)過(guò)電阻R上的電量：q＝It＝0213Rt022224t電阻R1上產(chǎn)生的熱量：Q＝I1R1t1＝02210二、提升練7．如圖5所示，A、B兩閉合線圈為同樣導(dǎo)線繞成，A有10匝，B有20匝，兩圓線圈半徑之比為2∶1.平均磁場(chǎng)只分布在B線圈內(nèi)．當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間平均減弱時(shí)()圖5A．A中無(wú)感覺(jué)電流B．A、B中均有恒定的感覺(jué)電流C．A、B中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)之比為2∶1D．A、B中感覺(jué)電流之比為1∶2答案BD解析只要穿過(guò)線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，線圈中就有感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)和感覺(jué)電流，由于磁場(chǎng)變化情況同樣，有效面積也同樣，因此，每匝線圈產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)同樣，又由于兩線圈的匝數(shù)和半徑不同樣，電阻值不同樣，依照歐姆定律，單匝線圈電阻之比為2∶1，因此，感覺(jué)電流之比為1∶2.因此正確的答案是B、D.8．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的導(dǎo)線回路，如圖6所示，已知電容C＝30μF，回路的長(zhǎng)和寬分別為l1＝5cm，l2＝8cm，磁場(chǎng)變化率為－2T/s，則()5×10馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《圖6A．電容器帶電荷量為2×10－9CB．電容器帶電荷量為4×10－9CC．電容器帶電荷量為6×10－9CD．電容器帶電荷量為8×10－9C答案C解析回路中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)等于電容器兩板間的電壓，U＝E＝ΔΦ＝B12－tt·ll＝5×102×0.05×0.08V＝2×10－4V．電容器的電荷量為q＝CU＝CE＝30×10－6×2×10－4C＝6×109C，C選項(xiàng)正確．9．如圖7所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速運(yùn)動(dòng)，沿著OO′觀察，線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感覺(jué)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示地址時(shí)()圖7A．線圈中感覺(jué)電流的方向?yàn)閍bcdanBl2ωB．線圈中的感覺(jué)電流為RC．穿過(guò)線圈的磁通量為0D．穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為0馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《答案BC解析圖示地址bc和ad的瞬時(shí)切割速度均為v＝ωlad邊與bc邊產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)都121Bl2ω且bd為高電勢(shì)端，故整個(gè)線圈此時(shí)的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)是E＝Blv＝e＝2×nBl2ω＝nBl2ω，22感覺(jué)電流為nBl2ωadcba，A錯(cuò)誤．此時(shí)磁通，B正確．由右手定則可知線圈中的電流方向?yàn)镽量為0，但磁通量變化率最大，應(yīng)選項(xiàng)為B、C.10．如圖8所示，空間存在兩個(gè)磁場(chǎng)，磁感覺(jué)強(qiáng)度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其界線，OO′為其對(duì)稱軸．一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO′對(duì)稱的地址時(shí)()圖8．穿過(guò)回路的磁通量為零B．回路中感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)大小為2Blv0C．回路中感覺(jué)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駾．回路中ab邊與cd邊所受安培力方向同樣答案ABD解析線框關(guān)于OO′對(duì)稱時(shí)，左右兩側(cè)磁通量大小相等，磁場(chǎng)方向相反，合磁通量為0；依照右手定則，cd的電動(dòng)勢(shì)方向由c到d，ab的電動(dòng)勢(shì)方向由a到b，且大小均為Blv0，閉合電路的電動(dòng)勢(shì)為2Blv0，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針；依照左手定則，ab和cd邊所受安培力方向均向左，方向同樣，故正確的選項(xiàng)為A、B、D.11．用平均導(dǎo)線做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2m，正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖9甲所示．當(dāng)磁場(chǎng)以10T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中點(diǎn)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是()馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《A．Uab＝0.1VC．Uab＝0.2V

圖9B．Uab＝－0.1VD．Uab＝－0.2V答案B解析題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)，從而在線框中有感覺(jué)電流，把左半部分線框看作電源，設(shè)其電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，畫出等效電路如圖乙所示．則2ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即為電源的路端電壓，設(shè)l是邊長(zhǎng)，正方形線框的總電阻為r，且依題意知B＝10T/s.t由E＝ΔΦBSBl20.22r＝Er0.2rV＝0.1得E＝＝＝10×2V＝0.2V，因此U＝I·＝×2tt2t2rr2r2＋2V.由于a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)，故Uab＝－0.1V，即B選項(xiàng)正確．議論辦理此類問(wèn)題要分清內(nèi)、外電路(哪部分相當(dāng)于電源)，畫出等效電路圖．12．如圖10所示，在空間中存在兩個(gè)相鄰的、磁感覺(jué)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其寬度均為L(zhǎng).現(xiàn)將寬度也為L(zhǎng)的矩形閉合線圈，從圖示地址垂直于磁場(chǎng)方向勻速拉過(guò)磁場(chǎng)所區(qū)，則在該過(guò)程中，能正確反響線圈中所產(chǎn)生的感覺(jué)電流或其所受的安培力隨時(shí)間變化的圖象是()馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《圖10答案D解析由楞次定律可知，當(dāng)矩形導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)和出磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)力總是阻攔物體的運(yùn)動(dòng)，方向向來(lái)向左，所以外力F向來(lái)水平向右，因安培力的大小不同樣，應(yīng)選項(xiàng)D是正確的，選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的．當(dāng)矩形導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由法拉第電磁感覺(jué)定律判斷，感覺(jué)電流的大小在中間時(shí)是最大的，因此選項(xiàng)A、B是錯(cuò)誤的．議論題中并沒(méi)有明確電流或安培力的正方向，因此開(kāi)始時(shí)取正當(dāng)或負(fù)值都可以，要點(diǎn)是圖象可否正確反響過(guò)程的特點(diǎn)．13．如圖11所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感覺(jué)強(qiáng)度為B，一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左向右勻速滑動(dòng)，電路的固定電阻為R.其余電阻忽略不計(jì)．試求MN從圓環(huán)的左端到右端的過(guò)程中電阻R上的電流強(qiáng)度的平均值及經(jīng)過(guò)的電荷量．馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《圖11答案πBrvBπr22RR解析由于ΔΦ＝B·ΔS＝B·πr，完成這一變化所用的時(shí)間t＝2rv，故E＝ΔΦ＝πBrv.t2因此電阻R上的電流強(qiáng)度平均值為E＝πBrvI＝Bπr2R2R經(jīng)過(guò)R的電荷量為q＝I·Δt＝R議論回路中發(fā)生磁通量變化時(shí)，由于感覺(jué)電場(chǎng)的作用使電荷發(fā)生定向搬動(dòng)而形成感覺(jué)電流，在t內(nèi)遷移的電荷量(感覺(jué)電荷量)為：q＝I·Δt＝EΔΦ1nΔΦR·Δt＝n··Δt＝R.其中n為匝數(shù)，R為總電阻．tR從上式可知，感覺(jué)電荷量?jī)H由回路電阻和磁通量的變化決定，與發(fā)生磁通量變化的時(shí)間沒(méi)關(guān)，與線圈匝數(shù)有關(guān)．14．如圖12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θ＝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)軌垂直并保持優(yōu)異接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25.馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時(shí)之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《圖12(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大?。?2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)準(zhǔn)時(shí)，電阻R耗資的功率為8W，求該速度的大?。?3)在上問(wèn)中，若R＝2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感覺(jué)強(qiáng)度的大小與方向．(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)答案(1)4m/s2(2)10m/s(3)0.4T方向垂直導(dǎo)軌平面向上解析(1)金屬棒開(kāi)始下滑的初速度為零，依照牛頓第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma①由①式解得a＝10×(0