高中物理人教版选修32课后训练45 电磁感应现象的两类情况.docx

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高中物理人教版选修32课后训练45电磁感应现象的两类情况

第四章　第5节

一、选择题

1．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

答案　A

解析　在此空间中，没有闭合导体，但磁场的变化，使空间产生感应电场。

据楞次定律得出感应电场方向沿顺时针方向，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。

A选项正确。

2．（多选）如图所示，一金属半圆环置于匀强磁场中，当磁场突然减弱时，则（　　）

A．N端电势高

B．M端电势高

C．若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，N端电势高

D．若磁场不变，将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，M端电势高

答案　BD

解析　将半圆环补充为圆形回路，由楞次定律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆环中由N指向M，即M端电势高，B正确；若磁场不变，半圆环绕MN轴旋转180°的过程中，由楞次定律可判断，半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M，即M端电势高，D正确。

3．（多选）我国处在地球的北半球，飞机在我国上空匀速地巡航，机翼保持水平，飞机高度不变，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。

设左侧机翼末端处的电势为φ1，右侧机翼末端处电势为φ2，则（　　）

A．若飞机从西向东飞，φ1比φ2高

B．若飞机从东向西飞，φ2比φ1高

C．若飞机从南向北飞，φ1比φ2高

D．若飞机从北向南飞，φ2比φ1高

答案　AC

解析　在北半球，地磁场有竖直向下的分量，飞机在水平飞行过程中，机翼切割磁感线，产生感应电动势，应用右手定则可以判断不管飞机向哪个方向飞行，都是左边机翼末端电势高，即A、C选项正确。

点评　明确地磁场的分布特点、灵活应用右手定则是解决本题的关键。

4．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

解析　当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串联，电路中有最大电动势，对应最大的顺时针方向电流，电阻上有最高电压，所以电容器上有最多电荷量，左极板带正电。

5．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。

在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。

下列判断正确的是（　　）

A．Ua＜Ub＜Uc＜UdB．Ua＜Ub＜Ud＜Uc

C．Ua＝Ub＜Uc＝UdD．Ub＜Ua＜Ud＜Uc

答案　B

解析　Ua＝

BLv，Ub＝

BLv，Uc＝

·B·2Lv＝

BLv，Ud＝

B·2L·v＝

BLv，故选B。

6．环形线圈放在匀强磁场中，设在第1s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示。

若磁感应强度随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2s内，线圈中感应电流的大小和方向是（　　）

A．大小恒定，逆时针方向

B．大小恒定，顺时针方向

C．大小逐渐增加，顺时针方向

D．大小逐渐减小，逆时针方向

答案　A

解析　由题图乙可知，第2s内

为定值，由E＝

＝

S知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定。

第2s内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，A项正确。

B、C、D错误。

7．如图所示，先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出，两次拉动的速度相同。

第一次线圈长边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W1、通过导线截面的电荷量为q1，第二次线圈短边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区域，拉力做功为W2、通过导线截面的电荷量为q2，则（　　）

A．W1＞W2，q1＝q2B．W1＝W2，q1＞q2

C．W1＜W2，q1＜q2D．W1＞W2，q1＞q2

答案　A

解析　设矩形线圈的长边为a，短边为b，电阻为R，速度大小为v，则W1＝BI1ba＝B

ba，W2＝BI2ab＝B

ab，因为a＞b，所以W1＞W2，通过导体截面的电荷量q1＝I1t1＝

·

＝q2。

故选项A正确。

8．如图所示，固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑，除R外其他电阻均不计，垂直于导轨平面有一匀强磁场。

当质量为m的金属棒cd在水平恒力F作用下由静止向右滑动过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能

B．只有在cd棒做匀速运动时，F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能

C．无论cd棒做何种运动，它克服磁场力做的功一定不等于电路中产生的电能

D．R两端电压始终等于cd棒中的感应电动势

答案　D

解析　外力始终要克服摩擦力做功，选项A、B均错；克服磁场力所做的功在任何情况下都等于电路中产生的电能，选项C错；因为电源cd无内阻，所以选项D正确。

9．（多选）两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。

将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好。

导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。

除电阻R外其余电阻不计。

现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（　　）

A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g

B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b

C．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F安＝

D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少

答案　AC

解析　在金属棒释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，A对。

由右手定则可得，电流的方向从b到a，B错。

当速度为v时，产生的电动势为E＝BLv，受到的安培力为F安＝BIL，计算可得F安＝

，C对。

在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、金属棒的重力势能和内能的转化，D错。

10．（多选）如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时（　　）

A．电阻R1消耗的热功率为Fv/3

B．电阻R2消耗的热功率为Fv/6

C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ

D．整个装置消耗的机械功率为（F＋μmgcosθ）v

答案　BCD

解析　棒ab上滑速度为v时，切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，设棒电阻为R，则R1＝R2＝R，回路的总电阻R总＝

R，通过棒的电流I＝

＝

，棒所受安培力F＝BIl＝

，通过电阻R1的电流与通过电阻R2的电流相等，即I1＝I2＝

＝

，则电阻R1消耗的热功率P1＝I

R＝

＝

，电阻R2消耗的热功率P2＝I

R＝

。

棒与导轨间的摩擦力Ff＝μmgcosθ，故因摩擦而消耗的热功率为P＝Ffv＝μmgvcosθ；由能量的转化知，整个装置中消耗的机械功率为安培力的功率和摩擦力的功率之和，即P机＝Fv＋Ffv＝（F＋μmgcosθ）v。

由以上分析可知，B、C、D选项正确。

二、非选择题

11．如图甲所示的螺线管，匝数n＝1500，横截面积S＝20cm2，电阻r＝1.5Ω，与螺线管串联的外电阻R1＝3.5Ω，R2＝25Ω。

穿过螺线管的匀强磁场方向向右，磁感应强度按图乙所示规律变化，试计算电阻R2的电功率和A、B两点的电势（C点电势为零）。

答案　1.0W　0.7V　－5V

解析　由B－t图可知穿过螺线管的磁通量均匀增加，螺线管中感应电流产生磁场方向向左，感应电流在线圈内从B流向A，A端的电势高于B端的电势。

把螺线管视为电源，由闭合电路欧姆定律可求出通过螺线管的回路电流，从而求出R2消耗的电功率及A、B两点的电势。

由题图乙，螺线管中的磁感应强度B均匀增加，其变化率

＝

T/s＝2T/s

由法拉第电磁感应定律，螺线管产生的感应电动势

E＝n·

＝n·S

＝1500×20×10－4×2V＝

6．0V

通过螺线管回路的电流

I＝

＝

A＝0.2A

电阻R2上消耗功率P2＝I2R2＝（0.2）2×25W＝1.0W

因φC＝0，则φA－φC＝IR1＝0.2×3.5V＝0.7V，

即φA＝0.7V，φC－φB＝IR2＝0.2×25V＝5V

因为φC＝0，所以φB＝－5V。

12．如图所示，三角形金属框架MON平面与匀强磁场B垂直，导体ab能紧贴金属框架运动，且始终与导轨ON垂直。

当导体ab从O点开始匀速向右平动时，速度为v0，试求bOc回路中某时刻的感应电动势随时间变化的函数关系式。

答案　E＝

Bv

t

解析　设导体ab从O点出发时开始计时，则经过时间t后，导体ab匀速运动的距离为s，则有s＝v0t

在△bOc中，由tan30°＝

，有

＝v0t×tan30°

则导体ab接入回路的bc部分切割磁感线产生的感应电动势为

E＝Bv0

＝Bv

ttan30°

在回路bOc中，回路总感应电动势具体由导体的bc部分产生，因此，回路内总的感应电动势为E总＝E＝

。

13．如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等。

将线框置于光滑绝缘的水平面上。

在线框的右侧存在垂直水平面向里的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B。

在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场。

在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界始终平行。

求：

（1）线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小；

（2）线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压UMN；

（3）在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W。

答案　

（1）

（2）

Blv　（3）

解析　

（1）线框MN边在磁场中运动时，

感应电动势E＝Blv

线框中的感应电流I＝

＝

（2）M、N两点间的电压UMN＝

E＝

Blv

（3）只有MN边在磁场中时，线框运动的时间t＝

此过程线框中产生的焦耳热Q＝I2Rt＝

同理，只有PQ边在磁场中运动时线框中产生的焦耳热Q＝

根据能量守恒定律得水平拉力做功W＝2Q＝

小课堂：

如何培养中学生的自主学习能力？

自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。

在中学阶段，至关重要！

！

以学生作为学习的主体，学生自己做主，不受别人支配，不受外界干扰通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段使个体可以得到持续变化（知识与技能，方法与过程，情感与价值的改善和升华）的行为方式。

如何培养中学生的自主学习能力？

01学习内容的自主性

1、以一个成绩比自己好的同学作为目标，努力超过他。

2、有一个关于以后的人生设想。

3、每学期开学时，都根据自己的学习情况设立一个学期目标。

4、如果没有达到自己的目标，会分析原因，再加把劲。

5、学习目标设定之后，会自己思考或让别人帮助分析是否符合自己的情况。

6、会针对自己的弱项设定学习目标。

7、常常看一些有意义的课外书或自己找（课外题）习题做。

8、自习课上，不必老师要求，自己知道该学什么。

9、总是能很快选择好对自己有用的学习资料。

10、自己不感兴趣的学科也好好学。

11、课堂上很在意老师提出的重点、难点问题。

12、会花很多时间专攻自己的学习弱项。

02时间管理

13、常常为自己制定学习计划。

14、为准备考试，会制定一个详细的计划。

15、会给假期作业制定一个完成计划，而不会临近开学才做。

16、常自己寻找没有干扰的地方学习。

17、课堂上会把精力集中到老师讲的重点内容上面。

18、做作业时，先选重要的和难一点的来完成。

19、作业总是在自己规定的时间内完成。

20、作业少时，会多自学一些课本上的知识。

03学习策略

21、预习时，先从头到尾大致浏览一遍抓住要点。

22、根据课后习题来预习，以求抓住重点。

23、预习时，发现前面知识没有掌握的，回过头去补上来。

24、常常归纳学习内容的要点并想办法记住。

25、阅读时，常做标注，并多问几个为什么。

26、读完一篇文章，会想一想它主要讲了哪几个问题。

27、常寻找同一道题的几种解法。

28、采用一些巧妙的记忆方法，帮助自己记住学习内容。

29、阅读时遇到不懂的问题，常常标记下来以便问老师。

30、常对学过的知识进行分类、比较。

31、常回忆当天学过的东西。

32、有时和同学一起“一问一答”式地复习。

33、原来的学习方法不管用时，马上改变方法。

34、注意学习别人的解题方法。

35、一门课的成绩下降了，考虑自己的学习方法是否合适。

36、留意别人好的学习方法，学来用用。

37、抓住一天学习的重点内容做题或思考。

38、不断试用学习方法，然后找出最适合自己的。

04学习过程的自主性

39、解题遇到困难时，仍能保持心平气和。

40、在学习时很少烦躁不安。

41、做作业时，恰好有自己喜欢的电视节目，仍会坚持做作业。

42、学习时有朋友约我外出，会想办法拒绝。

43、写作文或解题时，会时刻注意不跑题。

44、解决问题时，要检验每一步的合理性。

45、时时调整学习进度，以保证自己在既定时间内完成任务。

05学习结果的评价与强化

46、做完作业后，自己认真检查一遍。

47、常让同学提问自己学过的知识。

48、经常反省自己一段时间的学习进步与否。

49、常常对一天的学习内容进行回顾。

50、考试或作业出现错误时，仔细分析错误原因。

51、每当取得好成绩时，总要找一找进步的原因。

52、如果没有按时完成作业，心里就过意不去。

53、如果因贪玩而导致成绩下降，就心里责怪自己。

54、考试成绩不好的时候，鼓励自己加倍努力。

06学习环境的控制

55、总给自己树立一个学习的榜样。

56、常和别人一起讨论问题。

57、遇到问题自己先想一想，想不出来就问老师或同学。

58、自己到书店选择适合自己的参考书。

59、常到图书馆借阅与学习有关的书籍。

60、经常查阅书籍或上网查找有关课外学习的资料。