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5 电磁感应现象的两类情况❶多选下列说法中正确的是 A.感生电场是由变化的磁场产生的B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C.感生电场的方向可以用楞次定律来判定D.感生电场的电场线是闭合曲线其方向一定沿逆时针方向❷多选如图4-5-1所示导体AB在做切割磁感线运动时将产生一个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 图4-5-1A.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静电力有关D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的❸在如图4-5-2所示的四种磁场变化情况中能产生恒定的感生电场的是 图4-5-2❹如图4-5-3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 图4-5-3A.不变B.增大C.减小D.以上情况都有可能❺德国《世界报》曾报道个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹.若一枚原始脉冲波功率为10kMW、频率为5kMHz的电磁炸弹在不到100m的高空爆炸它将使方圆400~500m2范围内电场强度达到每米数千伏使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软件均遭到破坏.电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是 A.电磁脉冲引起的电磁感应现象B.电磁脉冲产生的动能C.电磁脉冲产生的高温D.电磁脉冲产生的强光❻多选如图4-5-4所示一金属半圆环置于匀强磁场中关于M、N两端点的电势下列说法正确的是 图4-5-4A.若磁场突然减弱则N点电势高B.若磁场突然减弱则M点电势高C.若磁场不变将半圆环以M、N连线为轴旋转180°则N点电势高D.若磁场不变将半圆环以M、N连线为轴旋转180°则M点电势高❼英国物理学家麦克斯韦认为磁场变化时会在空间激发感生电场.如图4-5-5所示一个半径为r的绝缘细圆环水平放置环内存在竖直向上的匀强磁场环上套一带电荷量为+q的小球.已知磁感应强度B随时间均匀增大其变化率为k.若小球在环上运动一周则感生电场对小球的作用力所做的功大小是 图4-5-5A.0B.r2qkC.2πr2qkD.πr2qk❽多选某空间出现了如图4-5-6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 图4-5-6A.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❾如图4-5-7所示内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上环内有一带负电的静止小球整个装置处于竖直向下的磁场中当磁场突然增强时小球将 图4-5-7A.沿顺时针方向运动B.沿逆时针方向运动C.在原位置附近做往复运动D.仍然保持静止状态如图4-5-8所示比荷相同且都带正电的两个粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动a从磁感应强度为B1的区域运动到磁感应强度为B2的区域已知B2B1;b开始在磁感应强度为B1的匀强磁场中做匀速圆周运动然后磁感应强度逐渐增强到B
2.a、b两粒子的动能变化情况是 图4-5-8A.a的动能不变b的动能变大B.a的动能不变b的动能变小C.a、b的动能都变大D.a、b的动能都不变多选如图4-5-9所示水平放置的平行金属导轨间距为l导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连导轨电阻不计.导轨间有方向竖直向下的匀强磁场磁场的磁感应强度为B.金属杆ab垂直于导轨放置杆ab的电阻为r与导轨间无摩擦.现对杆ab施加向右的拉力使杆ab以速度v向右匀速运动则 图4-5-9A.金属杆中的电流方向由a到bB.金属杆a端的电势高于b端的电势C.拉力F=D.定值电阻上消耗的功率P=2R多选现代科学研究中常用到高速电子电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备.电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成.当电磁铁绕组通以变化的电流时产生变化的磁场穿过真空盒所包围的区域的磁通量也随时间变化这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场电子将在涡旋电场作用下得到加速.如图4-5-10所示上图为侧视图下图为真空室的俯视图若电子被“约束”在半径为R的圆周上运动当电磁铁绕组通有图示方向的电流时则 图4-5-10A.电子沿逆时针方向运动B.保持电流的方向不变当电流增大时电子将加速C.保持电流的方向不变当电流减小时电子将加速D.被加速时电子做圆周运动的周期不变如图4-5-11所示空间存在垂直于纸面的匀强磁场在半径为a的圆形区域内部及外部磁场方向相反磁感应强度的大小均为B.一半径为bba、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内其圆心与圆形区域的中心重合.当内、外磁场的磁感应强度同时由B均匀地减小到零的过程中通过导线截面的电荷量为 图4-5-11A.B.C.D.如图4-5-12所示有一用铝制成的U形框将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上表面若使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向以速度v向左匀速运动细线的拉力为F重力加速度为g则 图4-5-12A.F=mgB.FmgC.FmgD.无法确定
1.AC [解析]磁场变化时在空间激发感生电场感生电场的方向可以用楞次定律来判定A、C正确B、D错误.
2.AB [解析]根据动生电动势的定义可知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正确C、D错误.
3.C
4.B [解析]当垂直于纸面向里的磁场增强时产生逆时针方向的感生电场带正电的粒子将受到这个电场对它的作用动能增大故B正确.
5.A [解析]根据电磁感应可知变化的磁场产生电场增大周围电场强度可以破坏电子设备A正确.
6.BD [解析]将半圆环补充为圆形回路若磁场减弱由楞次定律可判断圆环中产生的感生电场方向在半圆环中由N指向M即M点电势高B正确;若磁场不变圆环以M、N连线为轴旋转180°由楞次定律可判断圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M即M点电势高D正确.
7.D [解析]由法拉第电磁感应定律可知沿圆环一周的感生电动势E感==·S=k·πr2小球绕环一周受环形电场的作用力而加速应用动能定理可得W=qE感=πr2qk选项D正确.
8.AD [解析]感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定.当原磁场方向向上且磁感应强度增大时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由右手螺旋定则可判断感应电流的方向即感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向;同理可知当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A、D正确.
9.A [解析]当磁场增强时由楞次定律可判断感生电场的电场线沿逆时针方向带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动A正确.
10.A [解析]a粒子一直在恒定的磁场中运动受到的洛伦兹力不做功故a的动能不变;b粒子在变化的磁场中运动由于变化的磁场要产生感生电场感生电场会对b做正功故b的动能变大选项A正确.
11.BD [解析]金属杆ab切割磁感线产生感应电流由右手定则可判断金属杆ab中的电流方向由b到aA错误;可把金属杆ab等效成电源所以a端电势高B正确;产生的感应电动势E=Blv感应电流I==所以拉力F=F安=BIl=C错误;定值电阻上消耗的功率P=I2R=RD正确.
12.AB [解析]当电磁铁绕组通有图示方向的电流时因电子所受洛伦兹力指向圆心根据左手定则可判断电子沿逆时针方向运动选项A正确.若电流增大根据楞次定律可判断在真空室中感生出顺时针方向的涡旋电场电子将加速选项B正确.若电流减小则感生出逆时针方向的涡旋电场电子将减速选项C错误.被加速时电子做圆周运动的周期减小选项D错误.
13.A [解析]开始时穿过导线环向里的磁通量设为正值Φ1=Bπa2向外的磁通量则为负值Φ2=-B·πb2-a2总的磁通量为它们的代数和取绝对值即Φ=B·π|b2-2a2|末态总的磁通量为Φ=0由法拉第电磁感应定律得平均感应电动势为=通过导线截面的电荷量为q=Δt=A正确.
14.A [解析]当金属框向左运动时切割磁感线产生的感应电动势E=BLv在框的上、下表面间产生电势差进而形成向上的匀强电场场强E0==Bv.假设小球带电荷量为+q则电场力方向向上大小为qE0=qvB而由左手定则可判断洛伦兹力方向向下大小为qvB两者相互平衡相当于只受重力和细线的拉力作用所以拉力F=mg小球带负电时得出的结论相同选项A正确.。
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