还剩6页未读,继续阅读
文本内容:
2019-2020年高中物理第四章电磁感应5电磁感应现象的两类情况课时训练新人教版选修题组一 感生电场与感应电动势
1. 多选题下列说法中正确的是 A.感生电场由变化的磁场产生B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线其方向一定是沿逆时针方向解析:磁场变化时在空间激发感生电场其方向与所在闭合电路中产生的感应电流方向相同可由楞次定律和右手定则判定故选项A、C正确选项B、D错误答案:AC
2.多选题某空间出现了如图所示的磁场当磁感应强度变化时在垂直于磁场的方向上会产生感生电场有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是 A.当磁感应强度均匀增大时感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向B.当磁感应强度均匀增大时感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向C.当磁感应强度均匀减小时感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D.当磁感应强度均匀减小时感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向解析:感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定:原磁场向上且磁感应强度在增大在周围有闭合导线的情况下感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反即感应电流的磁场方向向下再由右手螺旋定则得到感应电流的方向是从上向下看应为顺时针方向则感生电场的方向从上向下看也为顺时针方向;同理可知原磁场方向向上且磁感应强度减小时感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向选项A、D正确答案:AD
3.多选题某空间出现了如图所示的一组闭合电场线方向从上向下看是顺时针的这可能是 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解析:感生电场的方向从上向下看是顺时针的假设在平行感生电场的方向上有闭合回路则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的由右手螺旋定则可知感应电流的磁场方向向下根据楞次定律可知原磁场有两种可能:原磁场沿AB方向且减弱或原磁场沿BA方向且增强所以A、C有可能答案:AC
4.在如图所示的A、B、C、D四种磁场情况中能产生恒定的感应电场的是 解析:均匀变化的磁场产生恒定的感应电场C正确答案:C
5.如图所示固定于水平桌面上的金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中金属棒ab搁在框架上可无摩擦滑动此时adeb构成一个边长为l的正方形金属棒的电阻为r其余部分电阻不计开始时磁感应强度为B01若从t=0时刻起磁感应强度均匀增加每秒增加k同时保持棒静止求金属棒中的感应电流大小和方向2在上述1情况中始终保持金属棒静止当t=t1末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大解析:1根据法拉第电磁感应定律E=S=kl2再根据欧姆定律得I=根据楞次定律可知回路中的电流方向为逆时针方向即棒上电流从b到a2要保持棒静止使作用到棒上的力平衡即水平拉力等于棒受到的安培力F=F安=BIl=B0+kt1l=B0+kt1答案:1 棒中电流方向由b到a2题组二 动生电动势
6.多选题如图所示导体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.动生电动势和感应电动势产生的原因是一样的解析:根据动生电动势的定义选项A正确动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关感应电动势中的非静电力与感生电场有关选项B正确选项C、D错误答案:AB
7.如图甲所示固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中金属杆ab与金属框架接触良好在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻其他部分电阻忽略不计现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上使金属杆由静止开始向右在框架上滑动运动中杆ab始终垂直于框架图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F安随时间t的变化关系则图中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是 解析:ab切割磁感线产生感应电动势E=Blv感应电流为I=安培力F安=所以v∝F安v∝t金属杆的加速度为定值又由牛顿第二定律F-F安=ma即F=F安+ma故选项D正确答案:D
8.磁浮列车的运行原理可简化为如图所示的模型在水平面上两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B1和B2导轨上有金属框abcd金属框宽度ab与磁场B
1、B2宽度相同当匀强磁场B1和B2同时以速度v0沿直导轨向右做匀速运动时金属框也会沿直导轨运动设直导轨间距为LB1=B2=B金属框的电阻为R金属框运动时受到的阻力恒为F则金属框运动的最大速度为多少解析:当磁场B
1、B2同时以速度v0向右匀速运动时线框必然同时有两条边切割磁感线而产生感应电动势线框以最大速度运动时切割磁感线的速度为v=v0-vm当线框以最大速度vm匀速行驶时线框产生的感应电动势为E=2BLv线框中产生的感应电流为I=线框所受的安培力为F安=2BIL线框匀速运动时据平衡条件可得F安=F解得vm=答案:建议用时:30分钟
1. 多选题下列说法正确的是 A.磁场变化时会在空间激发电场B.处于变化磁场中的导体中的自由电荷定向移动是由于受到感生电场的作用C.感生电场就是感应电动势D.以上说法都不对解析:麦克斯韦认为磁场的变化会在空间激发一种电场若闭合电路此刻处于这种电场中导体中的自由电荷将发生定向运动产生感应电流或者说导体中产生感应电动势其非静电力就是这种感生电场对自由电荷的作用所以选项A、B是正确的选项C是错误的答案:AB
2.如图所示在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽有一带正电小球质量为m、电荷量为q在槽内沿顺时针做匀速圆周运动现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场且B逐渐增加则 A.小球速度变大B.小球速度变小C.小球速度不变D.以上三种情况都有可能解析:在此空间中没有闭合导体但磁场的变化使空间产生感生电场根据楞次定律得出如图所示感生电场又因小球带正电荷电场力与小球速度同向电场力对小球做正功小球速度变大选项A正确答案:A
3.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选项A正确;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答案:A
4.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 解析:在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选项D正确答案:D
5.多选题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正确的是 A.线圈中感应电流之比是1∶2B.线圈中产生的热量之比是2∶1C.沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1∶2D.流过任一横截面的感应电荷量之比为1∶1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选项A正确;线框中产生的电热Q=I2Rt=2R所以Q1∶Q2=v1∶v2=1∶2选项B错误;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选项C错误;流过线圈任一截面的电荷量为q=It=所以q1∶q2=1∶1选项D正确答案:AD
6.如图所示足够长平行金属导轨倾斜放置倾角为37°宽度为
0.5m电阻忽略不计其上端接一小灯泡电阻为1Ω一导体棒MN垂直于导轨放置质量为
0.2kg接入电路的电阻为1Ω两端与导轨接触良好与导轨间的动摩擦因数为
0.5在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场磁感应强度为
0.8T将导体棒MN由静止释放运动一段时间后小灯泡稳定发光此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为重力加速度g取10m/s2sin37°=
0.6 A.
2.5m/s 1WB.5m/s 1WC.
7.5m/s 9WD.15m/s 9W解析:当小灯泡稳定发光时导体棒MN匀速运动受力如图所示根据受力平衡可得mgsinθ=μmgcosθ+代入数据得v=5m/s;小灯泡消耗的电功率为P=2R=1WB项正确答案:B
7.用均匀导线做成的正方形线框每边长为
0.2m正方形的一半放在和纸面垂直向里的匀强磁场中如图所示当磁场以10T/s的变化率增强时线框中a、b两点的电势差是 A.Uab=
0.1VB.Uab=-
0.1VC.Uab=
0.2VD.Uab=-
0.2V解析:题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势从而在线框中有感应电流把左半部分线框看成电源其电动势为E内电阻为则ab两点间的电势差即为电源的路端电压设l是边长且依题意知=10T/s由E=得E==10×V=
0.2VU=I=V=
0.1V由于a点电势低于b点电势故Uab=-
0.1V即选项B正确答案:B
8.如图所示水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B电场方向竖直向下磁场方向垂直纸面向外等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下落下落过程中三角形平面始终在竖直平面内不计阻力a、b落到地面的次序是 A.a先于bB.b先于aC.a、b同时落地D.无法判定解析:当△abc线框下落时闭合回路中磁通量没有发生变化回路不产生感应电流但由于各边都在切割磁感线所以会产生感应电动势根据楞次定律可以判定a点的电势高是电源的正极b点的电势低是电源的负极a点聚集着正电荷b点聚集着负电荷a点的正电荷受到的电场力向下使a点加快运动b点的负电荷受到的电场力向上使b点减缓运动故a点先落地选项A正确答案:A
9.xx·安徽理综如图所示abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨间距为l导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场磁感应强度大小为B导轨电阻不计已知金属杆MN倾斜放置与导轨成θ角单位长度的电阻为r保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动金属杆滑动过程中与导轨接触良好则 A.电路中感应电动势的大小为B.电路中感应电流的大小为C.金属杆所受安培力的大小为D.金属杆的热功率为解析:金属杆产生的感应电动势E=Blv选项A错误;金属杆的电阻R=r×则感应电流I=选项B正确;金属杆受的安培力F=选项C错误;金属杆的热功率P=I2R=选项D错误答案:B
10.如图所示横截面为矩形的管道中充满了水银管道的上下两壁为绝缘板左右两壁为导体板图中虚线部分两导体板被一无电阻的导线短接管道的高度为a宽度为b长度为c加在管道两端截面上的压强差恒为p水银以速度v沿管道方向流动时水银受到管道的阻力F与速度成正比即F=kvk为已知常量求:1水银的稳定流速v1为多大2如果将管道置于一匀强磁场中磁场与绝缘壁垂直磁感应强度的大小为B方向向上此时水银的稳定流速v2又是多大已知水银的电阻率为ρ磁场只存在于管道所在的区域不考虑管道两端之外的水银对电路的影响解析:1由pab=kv1得v1=2感应电动势E=Bbv2电阻R=ρ由欧姆定律可得I=由平衡条件可得pab=BIb+kv2所以v2=答案:1
211.某同学设计一个发电测速装置工作原理如图所示一个半径为R=
0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上一根长为R的金属棒OAA端与导轨接触良好O端固定在圆心处的转轴上转轴的左端有一个半径为r=的圆盘圆盘和金属棒能随转轴一起转动圆盘上绕有不可伸长的细线下端挂着一个质量为m=
0.5kg的铝块在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场磁感应强度B=
0.5Ta点与导轨相连b点通过电刷与O端相连测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度铝块由静止释放下落h=
0.3m时测得U=
0.15V细线与圆盘间没有滑动金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计重力加速度g取10m/s21测U时与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”2求此时铝块的速度大小;3求此下落过程中铝块机械能的损失解析:1正极2由电磁感应定律得U=E=ΔΦ=BR2ΔθU=BωR2v=rω=ωR所以v==2m/s3ΔE=mgh-mv2ΔE=
0.5J答案:1正极 22m/s
30.5J。