【赢在课堂】2014年高中物理-课时训练4-电磁感应现象的两类情况-新人教版选修3-2.doc

课时训练4　电磁感应现象的两类情况
1.

如图所示,内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内有一直径略小于圆环直径的带正电的小球,以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视),若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场。设运动过程中小球电荷量不变,那么(　　)
A.小球对玻璃圆环的压力一定不断增大
B.小球所受的磁场力一定不断增大
C.小球先沿逆时针方向减速运动,过一段时间后沿顺时针方向加速运动
D.磁场力对小球一直不做功
答案:CD
解析:变化的磁场将产生感生电场,这种感生电场由于其电场线是闭合的,也称为涡旋电场,其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法,使用楞次定律判断。当磁场增强时,会产生顺时针方向的涡旋电场,电场力先对小球做负功使其速度减为零,后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动,所以C正确;磁场力始终与小球运动方向垂直,因此始终对小球不做功,D正确;小球在水平面内沿半径方向受两个力作用:环的压力FN和磁场的洛伦兹力F,这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力,其中F=Bqv,磁场在增强,球速先减小后增大,所以洛伦兹力不一定总在增大;向心力F向=m,其大小随速度先减小后增大,因此压力FN也不一定始终增大。故正确答案为C、D。
2.如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生感应电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法中正确的是(　　)

A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关
C.动生电动势的产生与电场力有关
D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
答案:AB
解析:根据动生电动势的定义,A正确。动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关,感生电动势中的非静电力与感生电场有关,B项正确,C、D项错误。
3.如图所示,匀强磁场方向垂直于线圈平面,先后两次将线圈从同一位置匀速地拉出有界磁场,第一次拉出时速度为 v1=v0,第二次拉出时速度为 v2=2v0,前后两次拉出线圈的过程中,下列说法错误的是(　　)

A.线圈中感应电流之比是1∶2
B.线圈中产生的热量之比是2∶1
C.沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1∶2
D.流过任一横截面感应电荷量之比为1∶1
答案:BC
解析:线框在拉出磁场的过程中,导体做切割磁感线运动,产生感应电动势E=Blv,线框中的感应电流I=,所以I1∶I2=v1∶v2=1∶2;线框中产生的电热Q=I2Rt=()2R,所以Q1∶Q2=v1∶v2=1∶2;由于匀速运动,施加的外力与安培力相等,故外力的功率P=Fv=BIlv=,所以P1∶P2==1∶4;流过线圈任一截面的电荷量为q=It=·,所以q1∶q2=1∶1。
4.

如图所示,在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场,其宽度均为L。现将宽度也为L的矩形闭合线圈,从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域,则在该过程中,能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是(　　)

答案:D
解析:由右手定则或楞次定律可知当线圈进入磁场Ⅰ中,感应电流方向为逆时针方向,在线圈由磁场区域Ⅰ进入Ⅱ过程中感应电流方向为顺时针方向,但由于两边切割时感应电流增加为原来的2倍,线圈从区域Ⅱ出来过程中,电流方向为逆时针方向,电流大小同区域Ⅰ中相同,由此可见A、B均错。由左手定则可知运动中所受安培力始终向左,由F=ILB可知线圈由区域Ⅰ向区域Ⅱ运动过程中,安培力大小为进入Ⅰ或从Ⅱ中出来时的4倍,D对。
5.平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd,两棒用细线系住,细线拉直但没有张力。开始时匀强磁场的方向如图甲所示,而磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示,不计ab、cd间电流的相互作用,则细线中的张力大小随时间变化的情况为图丙中的(　　)

丙
答案:D
解析:0到t0时间内,根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定,感应电流恒定,但因磁场均匀变弱,故两导体棒上的安培力均匀变小,根据左手定则和平衡知识知细线上有拉力,大小等于每个棒受到的安培力,当t0时刻磁场为零,安培力为零。大于t0时刻后,磁场反向变强,两棒间距变小,线上无力。故只有D图正确。
6.

甲
如图甲所示,竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围的区域内有一垂直纸面向里变化的磁场,螺线管下方水平桌面上有一导体圆环,导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按图乙中哪一图线所表示的方式随时间变化时,导体环将受到向上的磁场力作用(　　)

乙
答案:A
解析:A选项中,abcd中磁通量变化时,产生感应电流,螺线管下方的导体环中有磁通量穿过,但由于磁场的变化越来越慢,穿过圆环的磁通量也越来越小,根据楞次定律,为阻碍环中磁通量的减少,环将靠近螺线管,即环受向上的磁场力的作用。B选项中,磁场变化越来越快,螺线管中磁场变强,圆环中磁通量增大,为阻碍磁通量增大,环将向下运动,即受磁场力向下。C、D选项中,磁场均匀变化,螺线管中电流恒定,穿过圆环的磁通量不变,圆环中无感应电流产生,与螺线管无相互作用的力。
7.

如图所示,将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在用铝板制成的U形框中,使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动,悬线拉力为FT,则(　　)
A.悬线竖直,FT=mg
B.悬线竖直,FT>mg
C.悬线竖直,FT<mg
D.无法确定FT的大小和方向
答案:A
解析:设两板间的距离为L,由于向左运动过程中竖直板切割磁感线,产生动生电动势,由右手定则判断下板电势高于上板,动生电动势大小E=BLv,即带电小球处于电势差为BLv的电场中,所受电场力F电=qE电=q=q=qvB
若设小球带正电,则电场力方向向上。
同时小球所受洛伦兹力F洛=qvB,方向由左手定则判断竖直向下,即F电=F洛,故无论小球带什么电,怎样运动,FT=mg,选项A正确。
8.如图所示,足够长的光滑斜面导轨MM'和NN',斜面的倾角θ=30°,导轨相距为d,上端M和N用导线相连,并处于垂直于斜面向上的均匀磁场中,磁感应强度B的大小随时间t的变化规律为B=kt,其中k为常数。质量为m的金属棒ab垂直于导轨放置在M、N附近,从静止开始下滑,通过的路程为L时,速度恰好达到最大,此时磁场的磁感应强度的大小为B1。设金属棒的电阻为R,导轨和导线的电阻不计。
某同学在求金属棒速度最大时产生的最大电功率Pm,有以下两种不同的方法,试判断两种方法是否正确,并简述理由。
方法一:金属棒速度最大时,产生的电流最大,电功率最大,B1Imd=mgsin θ,Pm=()2R;
方法二:先求出vm,则Pm=F安vm=mgvmsin θ。

答案:方法一正确。
金属棒速度最大时,产生的电流最大,电功率一定最大。
方法二错误。
电磁感应中,在只有动生电动势的条件下,安培力对系统总做负功,克服安培力做的功才等于产生的电能,电功率才等于克服安培力做功的功率。本题中,因磁感应强度B变化,还产生了感生电动势,电功率不等于克服安培力做功的功率。

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