2022-2022学年高中物理第4章电磁感应第5节电磁感应现象的两类情况练习含解析新人教版选修3-2.doc

第5节电磁感应现象的两类情况一、选择题1在如下图的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()解析：选C据麦克斯韦电磁理论，要产生恒定的感生电场，必须由均匀变化的磁场产生，C对2.(多项选择)如下图，在直线电流附近有一根金属棒ab，当金属棒以b端为圆心以ab为半径，在过导线的平面内匀速旋转到图中虚线位置时()Aa端聚积电子Bb端聚积电子C金属棒内电场强度等于零Dab解析：选BD因金属棒所在区域的磁场的方向垂直于纸面向外，当金属棒转动时，由右手定那么可知，a端的电势高于b端的电势，b端聚积电子，故B、D正确，A错误；因a、b两端存在电压，由E知，金属棒内电场强度不为零，故C错误3.如下图，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将()A不变B增加C减少D以上情况都可能解析：选B当磁场增强时，将产生逆时针方向的电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用，动能增大，故B正确4.如下图，A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rArB21，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环的平面，在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，流过两导线环的感应电流之比为()A1B2CD解析：选D根据公式EnS，其中的S表示的是在磁场区域的有效面积因此对于A、B来说，变化的磁场的面积都是相同的，都是匀强磁场的面积，因此EAEB11.而电阻公式R，其中的l是圆环的真实周长，横截面积S相同，也相同，l2r，故RARB21，根据I，得到IAIBRBRA12，故D选项正确5如图甲所示，n50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，那么a、b两点的电势上下与电压表的读数为()Aab,20 VBab,10 VCab,20 VDab,10 V解析：选B磁通量均匀增加，根据楞次定律，那么感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，线圈中感应电流方向为逆时针方向，又因为圆形线圈相当于电源内电路，故ab，En10 V，因电压表测量的是电源的电动势，即感生电动势，故B正确6(2022林州市模拟)如下图，两根足够长的、间距L0.4 m的平行导轨AB、CD固定在水平面上，导轨右端接一阻值R0.16 的电阻，一金属棒GH垂直于导轨放置且与导轨始终接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个空间有磁感应强度B1 T、方向竖直向下的匀强磁场，不计金属棒与导体框架的摩擦和空气阻力，金属棒在恒为2 N的外力F作用下，从静止开始向左运动，到达稳定时的速度大小是()A1 m/sB2 m/sC4 m/sD6 m/s解析：选B金属棒切割磁感线在回路中产生感应电流，EBLv，受到外力F和安培力作用，稳定时做匀速直线运动，FF安，F安BIL，I，联立解得v2 m/s，B选项正确7(多项选择)如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek.那么()AW1QBW2W1QCW1EkDWFWGQEk解析：选BCD条形磁铁竖直向上运动的过程中，根据楞次定律的推广含义“来拒去留可知，闭合回路和磁铁间存在相互吸引的磁场力作用，根据功能关系可知，磁场力对导体棒和磁铁做功的代数和等于焦耳热的产生，即W2W1Q，A选项错误，B选项正确；根据动能定理可知，磁场力对导体棒做功增加了导体棒的动能，即W1Ek，C选项正确；根据动能定理，对磁铁，WFWGW20，联立各式得WFWGEkQ，D选项正确8(多项选择)在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n1 500匝，横截面积S20 cm2.螺线管导线电阻r1.0 ，R14.0 ，R25.0 ，C30 F.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化那么以下说法中正确的选项是()A螺线管中产生的感应电动势为1 VB闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1消耗的电功率为5102 WC电路中的电流稳定后电容器下极板带正电DS断开后，流过R2的电荷量为1.8105 C解析：选CD根据法拉第电磁感应定律EnS求出E1.2 V，选项A错误；根据闭合电路欧姆定律I0.12 A，根据PI2R1求出P15.76102 W，选项B错误；由楞次定律得选项C正确；S断开后，流经R2的电荷量即为S闭合时电容器上所带的电荷量Q，电容器两端的电压UIR20.6 V，流经R2的电荷量QCU1.8105 C，选项D正确9.一根粗细均匀且直径为d、电阻率为的长导线，现把它绕成了匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈，如下图线圈放在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间均匀变化，即Bkt(k为大于0的常数)，那么以下说法正确的选项是()A线圈中的感应电流方向为逆时针方向(从上往下看)B线圈的电阻大小为C感应电流的大小为D线圈在磁场中有扩张的趋势解析：选C穿过线圈向上的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电流为顺时针方向(从上往下看)，A选项错误；根据法拉第电磁感应定律可知EnnSnkr2，根据电阻定律可知R，根据闭合电路欧姆定律可知，感应电流I，B选项错误，C选项正确；根据楞次定律推广含义增缩减扩可知，线圈在磁场中有收缩的趋势，D选项错误10.(多项选择)(2022宜宾市翠屏区期中)如下图，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场一质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上初始时刻，弹簧恰处于自然长度，给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触R3r，不计导轨电阻，那么以下说法中正确的选项是()A导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左B导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压UBLv0C导体棒开始运动后速度第一次为零时，弹簧的弹性势能Epmv02D导体棒最终会停在初始位置，在导体棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热为mv02解析：选AD根据楞次定律的推广含义来拒去留可知，导体棒开始运动的初始时刻，受到的安培力向左，A选项正确；根据法拉第电磁感应定律可知，导体棒开始运动的初始时刻，ab棒产生的感应电动势为EBLv0，根据欧姆定律可知，导体棒两端的电压UEBLv0，B选项错误；根据能量守恒定律可知，导体棒运动过程中产生电能，动能转化为弹性势能和电能，导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能小于mv02，C选项错误；金属棒最终会停在初始位置，根据能量守恒定律得Qmv02，电阻R上产生的焦耳热：QRQmv02，D选项正确二、非选择题11如图甲所示，水平放置的线圈匝数n200匝，直径d140 cm，电阻r2 ，线圈与阻值R6 的电阻相连在线圈的中心有一个直径d220 cm的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化试求：(1)电压表的示数；(2)假设撤去原磁场，在图中竖直虚线的右侧空间加磁感应强度B0.5 T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试证明将线圈向左拉出磁场的过程中，通过电阻R上的电荷量为定值，并求出其值解析：(1)由En可得EnEI(Rr)UIR解得U1.5 V4.71 V.(2)设线圈拉出磁场经历时间为t.nn，电荷量qt解得qn，与线圈运动的时间无关，即与运动的速度无关代入数据即得q0.5 C1.57 C.答案：(1)4.71 V(2)见解析12(2022横峰县月考)如下图，两根等高光滑的四分之一圆弧轨道，半径为r，间距为L，轨道电阻不计，在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，现有一根长度稍大于L，电阻为R，质量为m的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，该过程中，电路产生热量为Q，求：(1)初始时刻cd两端的电势差Ucd；(2)拉力做的功解析：(1)初始时刻，金属棒在cd处切割磁感线，产生感应电动势，d端电势高，根据法拉第电磁感应定律可知，EBLv0.根据闭合电路欧姆定律可知，UcdEBLv0.(2)运动的全过程中，根据功能关系可知，拉力做功增加了金属棒的重力势能和系统热量，WFmgrQ.答案：(1)BLv0(2)mgrQ13(2022郑州一中模拟)如下图，光滑、足够长的平行金属导轨MN、PQ的间距为l，所在平面与水平面成角，处于磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中两导轨的一端接有阻值为R的电阻质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直放置于导轨上，且由一根轻绳通过一个定滑轮与质量为M的静止物块相连，物块被释放后，拉动金属棒ab加速运动H距离后，金属棒以速度v匀速运动求：(导轨电阻不计，重力加速度为g)(1)金属棒ab以速度v匀速运动时两端的电势差Uab；(2)物块运动H距离过程中，电阻R产生的焦耳热QR.解析：(1)金属棒ab以速度v匀速运动时，产生的感应电动势大小为EBlv.由闭合电路欧姆定律得I.金属棒ab两端的电压大小为UIR.解得U.由右手定那么可得金属棒ab中的电流方向由a到b.可知Uab为负值，故Uab.(2)物块运动H距离过程中，设整个回路产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律得MgHmgHsin Mv2mv2Q.由焦耳定律得QI2(Rr)t，QRI2Rt.解得QR.答案：(1)(2)