第四章電磁感應卷

第四章電磁感應卷第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三一?選擇題(本題有10小題,每小題4分,共40分,在每小題給出的四個選項中,有的只有一個選項正確,有的有多個選項正確,全部選對的得4分,選對但不全的得2分,選錯或不答的得0分)第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三1.如圖4B-1所示,穿過線框abcd的磁場垂直紙面向外,且均勻增強,平行板電容器C兩極板之間有一個質量為m?帶電荷量為q的帶電微粒處于靜止狀態(tài),現用絕緣柄把電容器兩極板的距離稍微拉大一點,則下列說法正確的是()第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三A.帶電微粒向下加速運動B.帶電微粒向上加速運動C.帶電微粒仍然處于靜止狀態(tài)D.條件不足,無法判斷答案:C解析:絕緣柄把電容器兩極板的距離稍微拉大一點,電容減小,電荷量應該減小,由于二極管有單向導電性,電荷量無法減少,所以電荷量不變,場強不變.第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三2.如圖4B-2所示,閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應強度的大小隨時間變化,下列說法:第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三①當磁感應強度增加時,線框中的感應電流可能減?、诋敶鸥袘獜姸仍黾訒r,線框中的感應電流一定增大③當磁感應強度減小時,線框中的感應電流一定增大④當磁感應強度減小時,線框中的感應電流可能不變其中正確的是()A.只有②④正確B.只有①③正確C.只有②③正確D.只有①④正確答案:D解析:感應電流大小,取決于勻強磁場的磁感應強度的變化率.第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三3.一飛機在北半球的上空以速度v水平飛行,飛機機身長為a,翼展為b;該空間地磁場磁感應強度的水平分量為B1,豎直分量為B2;駕駛員左側機翼的端點用A表示,右側機翼的端點用B表示,用E表示飛機產生的感應電動勢,則()A.E=B1vb,且A點電勢低于B點電勢B.E=B1vb,且A點電勢高于B點電勢C.E=B2vb,且A點電勢低于B點電勢D.E=B2vb,且A點電勢高于B點電勢第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三答案:D解析:北半球的上空,地磁場磁感應強度的豎直分量為B2豎直向下,由右手定則判斷知,駕駛員左側機翼端點比右側機翼端點的電勢高,由法拉第電磁感應定律可求E=B2vb.第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三4.2000年底,我國宣布已研制成功一輛高溫超導磁懸浮高速列車的模型車,該車的車速已達到500km/h,可載5人.如圖4B-3所示就是磁懸浮的原理,圖中A是圓柱形磁鐵,B是用高溫超導材料制成的超導圓環(huán).將超導圓環(huán)B水平放在磁鐵A上,它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中,下列說法中正確的是()第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三A.在B上放入磁鐵的過程中,B中將產生感應電流.當穩(wěn)定后,感應電流消失B.在B上放入磁鐵的過程中,B中將產生感應電流.當穩(wěn)定后,感應電流仍存在C.若A的N極朝上,B中感應電流的方向如圖中所示D.若A的N極朝上,B中感應電流的方向與圖中所示的方向有時相同有時相反答案:B解析:在B上放入磁鐵的過程,穿過超導環(huán)的磁通量增加,產生一持續(xù)的感應電流,且感應電流的磁場方向與原磁場方向相反,只有B正確.第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三5.在光滑的桌面上放有一條形磁鐵,條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質小圓環(huán),如圖4B-4所示,則以下關于銅質小圓環(huán)和條形磁鐵的描述正確的是(不計空氣阻力)()第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三A.釋放圓環(huán),環(huán)下落時的機械能守恒B.釋放圓環(huán),環(huán)下落時磁鐵對桌面的壓力比磁鐵的重力大C.給磁鐵水平向右的初速度,磁鐵滑出時做減速運動D.給磁鐵水平向右的初速度,圓環(huán)產生向左的運動趨勢答案:AC解析:圓環(huán)下落時,穿過圓環(huán)的磁通量始終為零,環(huán)中無感應電流,故A對,給磁鐵水平向右的初速度時,穿過圓環(huán)的磁通量發(fā)生變化,產生感應電流,該感應電流阻礙磁鐵的運動.故C對.第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.(2010·高考廣東卷)如圖4B-5所示,平行導軌間有一矩形的勻強磁場區(qū)域,細金屬棒PQ沿導軌從MN處勻速運動到M′N′的過程中,棒上感應電動勢E隨時間t變化的圖示,可能正確的是()第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三答案:A第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三解析:本題考查電磁感應產生的條件?感應電動勢大小的計算.意在考查考生的理解能力?分析綜合能力.金屬棒勻速運動,進入磁場前和經過磁場后感應電動勢均為零,經過磁場過程中產生的感應電動勢大小恒定,故A正確.第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三7.兩根光滑的金屬導軌,平行放置在傾角為θ的斜面上,導軌的左端接有電阻R,導軌的電阻可忽略不計,斜面處在一勻強磁場中,磁場方向垂直于斜面向上,質量為m,電阻可不計的金屬棒ab,在沿著斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導軌勻速上升,且上升h高度,如圖4B-7所示,在此過程中()第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三A.作用在金屬棒上的各個力的合力所做的功為零B.作用在金屬棒上的各個力的合力所做的功等于mgh與電阻R上產生的焦耳熱之和C.恒力F與安培力的合力所做的功為零D.恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產生的焦耳熱答案:AD解析:因為是勻速上滑,所以WF-WG-W安=0即合力所做的功等于零;又因Q=W安,故有Q=WF-WG,即選項D也正確.第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三8.將兩根相同的裸導線變成兩個半圓弧后固定,半圓弧所在平面處在豎直平面內且互相平行,四個端點a?b?c?d處在同一水平面內,如圖4b-8所示,c?d之間接有一電阻R,一根電阻不計的導體棒mn從ab端無初速度下滑,此時,t=0,整個裝置處在方向豎直向上的勻強磁場中.如圖4B-9所示中可能正確反映mn的速率與時間關系的是()第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三答案:C第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三解析:由楞次定律得,導體棒mn所受的安培力始終是阻力,則有下滑過程中,mn棒加速,且加速度減小;在上滑過程中mn棒減速,且加速度增大,結合v-t圖象的斜率意義可得C正確.第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三9.如圖4B-10所示,兩個比荷相同的都帶正電荷的粒子a和b以相同的動能在勻強磁場中運動,a從B1區(qū)動到B2區(qū),已知B2>B1;b開始在磁感應強度為B1的磁場中做勻速圓周運動,然后磁場的磁感應強度逐漸增強到B2,則a,b兩粒子的動能將()第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三A.a不變,b增大 B.a不變,b變小C.a,b都變大 D.a,b都不變答案:A解析:a粒子一直在恒定的磁場中運動,受到的洛倫茲力不做功,動能不變;b粒子在變化的磁場中運動,由于變化的磁場要產生感應電場,感應電場會對它做正功,所以,A選項是正確的.第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三10.如圖4B-11所示,平行金屬導軌與水平面成θ角,導軌與固定電阻R1和R2相連,勻強磁場垂直穿過導軌平面.有一導體棒ab,質量為m,導體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等與導軌之間的動摩擦因數為μ,導體棒ab沿導軌向上滑動,當上滑的速度為v時,受到安培力的大小為F,此時()第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三A.電阻R1消耗的熱功率為

B.電阻R1消耗的熱功率為

C.整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為μmgvcosθ

D.整個裝置消耗的機械功率為(F+μmgcosθ)v答案:BCD第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三解析:導體棒ab沿導軌向上滑動,當上滑的速度為v時產生的感應電動勢為E=Blv,由電阻關系可得R1兩端的電壓為

安培力

消耗的熱功率為

故B項正確;整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為P=Ffv=μmgvcosθ,故C項正確;由題意知,消耗的機械能一方面要克服安培力,另一方面要克服摩擦力,故消耗的機械功率為(F+μmgcosθ)v,故D正確.第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三二?實驗題(本題有2小題,共16分,請將答案寫在題中的橫線上)第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三1.(8分)如圖4B-12是環(huán)保型手電筒的外形,環(huán)保型手電筒不需要任何化學電池作為電源,不會造成由廢電池引起的環(huán)境污染.使用時只要將它搖動一分鐘,手電筒便可持續(xù)照明好幾分鐘.這種手電筒的原理是答案：環(huán)保型手電筒應用了電磁感應原理,內部有磁鐵外部有線圈,搖動時,使磁鐵相對線圈運動,產生感應電流,將機械能轉換為電能,從而維持手電筒照明幾分種.第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三12.(8分)(2009·泉州高二檢測)如圖4B-13所示,一個稱為“千人震”的趣味物理小實驗所用器材是一節(jié)電動勢為1.5V的新干電池?幾根導線?開關和一個用于日光燈上的鎮(zhèn)流器,幾位同學手拉手連成一排,另一位同學將電池?鎮(zhèn)流器?開關用導線連接起來,并將它們和首?尾兩位同學兩只空著的手相連,在開關________(填“閉合”或“斷開”)時就會使連成一排的同學都有觸電的感覺,該實驗的原理是________.

斷開自感現象第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三解析:1.5V的電壓不會使人有觸電的感覺.當電路接通后處于通電狀態(tài),有一部分電能轉化為磁場能貯存在鎮(zhèn)流器中,電路斷開的瞬間,這部分磁場能轉化為電能釋放出來,由于自感很大,產生很高的自感電動勢,使人產生觸電感覺.第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三三?計算題(本題有4小題,共44分,解答應寫出必要的文字說明?方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分,有數值計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位)第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三13.(10分)有一面積為S=100cm2,匝數為n=100匝的金屬環(huán),總電阻為R=0.1Ω,環(huán)中有勻強磁場,方向垂直于圓環(huán)面,磁感應強度變化規(guī)律如圖4B-14所示.求:第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三(1)圓環(huán)中產生的感應電動勢的大小;(2)在2~3s內流過導線橫截面的電荷量.答案:(1)0.1V(2)1C第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三解析:(1)由法拉第電磁感應定律知

式中

為圖中直線的斜率,

代入數據為:第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三(2)因為q=I感Δt

得2~3s內通過導線橫截面的電荷量為:第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三14.(10分)如圖4B-15所示,固定在勻強磁場中的水平導軌ab?cd的間距L1=0.5m,金屬棒ad與導軌左端bc的距離L2=0.8m,整個閉合回路的電阻為R=0.2Ω,勻強磁場的方向豎直向下穿過整個回路.ad棒通過細繩跨過定滑輪與一個質量為m=0.04kg的物體相連,不計一切摩擦,現使磁感應強度由零開始以

的變化率均勻地增大,求經過多長時間物體剛好能離開地面.(g取10m/s2)第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三答案:10s第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三解析:物體剛要離開地面時,其受到的拉力F等于它的重力mg,而拉力F等于棒ab所受的安培力,即mg=BIL1.其中

感應電流由變化的磁場產生

所以由上述兩式可得第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三15.(12分)如圖4B-16所示,在豎直平面內兩平行金屬導軌,電阻不計,間距為L,另有一根質量為M電阻不計的金屬棒ab,與導軌接觸良好,可在導軌上無摩擦地滑動.導軌左端有垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應強度為B,導軌右端接有阻值分別為2R,R和R的三個定值電阻.在e?f間還有一個水平放置的電容器C,電容器兩極板間距離為d.則:第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三(1)當ab棒以速度v0勻速向左運動時,電容器中帶的質量為m的帶電微粒恰好靜止,試判斷微粒帶電性質及帶電荷量的多少?(2)若要使ab棒自靜止開始以恒定加速度a向左運動,試推導出作用在ab棒上的拉力F隨時間變化的關系式.(3)當ab棒由靜止開始以恒定加速度a向左運動時,電容器中帶電粒子的加速度變化情況如何?第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星