高中物理-第五节电磁感应定律的应用同步练习一-新人教版选修3-2.doc

第五节：电磁感应定律的应用同步练习一
基础达标
1．如图1所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感生电动势．下列说法中正确的是…（ ）

A．磁场变化时，会在空间激发一种电场
B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D．以上说法都不对
答案：AC 图1
2．如图2所示，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
答案：B 图2
3．穿过一个电阻为1 Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 Wb，则（ ）
A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2 V
B．线圈中的感应电动势一定是2 V
C．线圈中的感应电流一定是每秒减少2 A
D．线圈中的感应电流一定是2 A
答案：BD
4．如图3所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，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的产生原因是一样的
答案：AB 图3
5．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图4所示．下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是（ ）
A．v1=v2,方向都向右
B．v1=v2，方向都向左
C．v1>v2,v1向右，v2向左
D．v1>v2,v1向左，v2向右
答案：C 图4
6．某空间出现了如图5所示的一组闭合的电场线，这可能是…（ ）
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场在迅速增强
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
答案：AC 图5

7．如图6所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行．设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是…（ ）
A．ab杆中的电流与速率v成正比
B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C．电阻R上产生的电热功率与速率v的平方成正比
D．外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成正比
答案：ABCD 图6

8、如图7所示，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 图7
D．以上情况都可能
答案：B
9．如图8所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描述中可能正确的是（ ）
A．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的
答案：AD 图8
10、如图9所示，空间有一个方向水平的有界磁场区域，一个矩形线框，自磁场上方某一高度下落，然后进入磁场，进入磁场时，导线框平面与磁场方向垂直。则在进入时导线框不可能（ ）
A、变加速下落
B、变减速下落
C、匀速下落 图9
D、匀加速下落
思路解析：线框下落时的高度不同，进入磁场时的速度、产生的感应电动势、感应电流、线框所受的安培力不同，可能大于、等于或小于线框重力，故线框的运动可能有三种，只有D是不可能的。
答案：D
11、一条形磁铁与导线环在同一平面内，磁铁中央与线圈中心重合，如图10所示，为了在导线环中得到图示方向的电流I，磁铁应该（ ）
A、N极向纸内、S极向纸外绕O点转动 图10
B、N极向纸外、S极向纸内绕O点转动
C、磁铁沿垂直于纸面方向向纸外平动
D、磁铁沿垂直于纸面方向向纸内平动
答案：A
能力达标
12两圆环A、B置于同一水平面内，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A带正电且转速增大并以如图11所示的方向绕中心转动时，B中（ ）

A、产生如图方向相反的电流
B、产生如图方向的电流
C、不产生电流
D、以上说法都有可能正确
答案：B 图11
13、如图12所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R.若要使cd静止不动，则ab杆应向_____________运动，速度大小为______________，作用于ab杆上的外力大小为______________.

图12
答案：上 2mg
14、如图13所示为两个同心闭合线圈的俯视图，若内线圈中通有图示的电流I1，则当I1增大时，关于外线圈中的感应电流I2的方向及I2受到的安培力F的方向，下列判断正确的是（ ）
A、I2沿顺时针方向，F沿半径指向圆心
B、I2沿逆时针方向，F沿半径背离圆心
C、I2沿逆时针方向，F沿半径指向圆心
D、I2沿顺时针方向，F沿半径背离圆心
答案：B 图13
15、如图14所示，矩形线圈一边长为a，另一边长为b，电阻为R，在它以速度v匀速穿过宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场的过程中，若b＞L，产生的电能为__________；通过导体截面的电荷量为__________；若b＜L，产生的电能为__________；通过导体截面的电荷量为__________.
思路解析：当b＞L时，线圈匀速运动产生感应电流的有效位移为2L，即有感应电流的时间为t1=，再根据E=Bav，E电t1，q=It=t1，可得出答案；当b＜L时，线圈匀速运动产生感应电流的有效位移为2b，即有感应电流的时间为t2=，用同样的方法可求得答案。
答案：

16、如图15所示，均匀金属环的电阻为R，其圆心O，半径为L.一金属杆OA，质量可忽略不计，电阻为r，可绕O点转动，A端固定一质量为m的金属球a，球上有孔，套在圆环上可无摩擦滑动，Ob为一导线，整个装置放在与环平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.现把金属杆OA从水平位置由静止释放运动到竖直位置，球a的速度为v，则OA到竖直位置时产生的电动势为________________；此时OA所受安培力的功率为___________杆OA由水平位置转到竖直位置这段时间内，电路中转化的内能为________________.
思路解析：OA的转动切割磁感线，求运动到最低点时的瞬时电动势和瞬时功率，应用法拉第电磁感应定律时，要运用旋转切割的情况.最后要求的是过程量，应用能量的转化和守恒。
答案：BLv mgL-mv2 图15
17、一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定向里为正方向，在磁场中有一金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图16所示.现令磁感应强度B随时间变化，先按如图所示的Oa图线变化，后来又按照图线bc、cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中的感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则（ ）

图16
A、E1＞E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向
B、E1＜E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向
C、E1＜E2，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向
D、E3＝E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向
思路解析：bc段与cd段磁场的变化率相等，大于aO的磁场变化率.
答案：BC
18、在平行于水平地面的有界匀强磁场上方，有三个单匝线框A、B、C，从静止开始同时释放，磁感线始终与线框平面垂直.三个线框都是由相同的金属材料做成的相同正方形，其中A不闭合，有个小缺口；B、C都是闭合的，但B导线的横截面积比C的大，如图17所示.下列关于它们的落地时间的判断正确的是（ ）

A、A、B、C同时落地
B、A最迟落地
C、B在C之后落地
D、B和C在A之后落地 图17
思路解析：A中无感应电流，在进入和穿出磁场的过程中只受重力作用；B、C在进入和穿出磁场的过程中都有感应电流产生，都受向上的安培力作用，下落的加速度小于重力加速度，所以比A要晚落地；设线圈的边长为l，导线的横截面积为S，材料的密度为δ，电阻率为ρ，进入或穿出时的速度为v，磁感应强度为B，则线圈中产生的感应电动势为E=BLv，感应电流为I=，电阻为R=ρ，安培力为F=BIl，由牛顿第二定律加速度为a=，线圈的质量为m=4δSl.将上述方程整理后得：a=g-.加速度与导线的粗细无关，故B、C同时落地.
答案：D
19、如图18所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过某闭合电路的电荷量。探测器线圈和冲击电流计串联后，又能测定磁场的磁感应强度.已知线圈匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.把线圈放在匀强磁场时，开始时线圈与磁场方向垂直，现将线圈翻转180°，冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为q，由此可知，被测磁场的磁感应强度B=______________。

图18
答案：
20、(2006天津高考理综)在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图20甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图19乙变化时，正确表示线圈中感应电动势E变化的是图4-5-14中的（ ）

图19

图20
思路解析：由法拉第电磁感应定律，E=n=n,在t=0到t=1 s,B均匀增大，则为一恒量，则E为一恒量，再由楞次定律，可判断感应电动势为顺时针方向，则电动势为正值，在t=1 s到t=3 s,B不变化，则感应电动势为零，在t=3 s到t=5 s,B均匀增大，则为一恒量，但B变化得较慢，则E为一恒量，但比t=0到t=1 s小，再由楞次定律，可判断感应电动势为逆时针方向，则电动势为负值，所以A选项正确.
答案：A
21、有一面积为150 cm2的金属环，电阻为0.1 Ω，在环中100 cm2的同心圆面上存在如图21（b）所示的变化的磁场，在0.1 s到0.2 s的时间内环中感应电流为__________，流过的电荷量为__________.

图21
答案：0.1 A 0.01 C
22、如图22所示，两根平行金属轨道固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0=0.10 Ω，导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20 m，有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=0.02 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动.在滑动过程中保持与导轨垂直，在t=0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t=6.0 s时金属杆所受的安培力。

图22
答案：1.44×10-3 N
23、如图23所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面.已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t） T，定值电阻R1=6 Ω，线圈电阻R2=4 Ω，求：

图23
（1）磁通量变化率、回路中的感应电动势；
（2）a、b两点间的电压Uab.
答案：(1)0.04 Wb/s 4 V (2)2.4 V
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