物理同步人教选修32刷题首选卷对点练 巩固练第5节电磁感应现象的两类情况.docx

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物理同步人教选修32刷题首选卷对点练巩固练第5节电磁感应现象的两类情况

第5节　电磁感应现象的两类情况

对应学生用书P9　　　　　　　　　　　　　　　　

一、选择题

1.

（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。

2.

如图所示，两个相同导线制成的开口圆环，大环半径为小环半径的2倍，现用电阻不计的导线将两环连接在一起，若将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，a、b两点间电压为U1，若将小环放入这个磁场中，大环在磁场外，a、b两点间电压为U2，则（　　）

A.＝1B.＝2

C.＝4D.＝

答案　B

解析　根据题意设小环的电阻为R，则大环的电阻为2R，小环的面积为S，则大环的面积为4S，且＝k，当大环放入该均匀变化的磁场中时，大环相当于电源，小环相当于外电路，所以E1＝4kS，U1＝＝kS；当小环放入磁场中时，同理可得E2＝kS，U2＝·2R＝kS，故＝2。

选项B正确。

3.

（多选）如图所示，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（　　）

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正确，C、D错误。

4．（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正确。

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　MN两端电压为路端电压，Ua＝BLv，Ub＝BLv，Uc＝B·2L·v＝BLv，Ud＝B·2L·v＝BLv，故选B。

6.

如图所示，宽度为d的有界匀强磁场，方向垂直于纸面向里。

在纸面所在平面内有一对角线长也为d的正方形闭合线圈ABCD，沿AC方向垂直磁场边界匀速穿过该磁场区域。

规定逆时针方向为感应电流的正方向，t＝0时C点恰好进入磁场，则从C点进入磁场开始到A点离开磁场为止，闭合线圈中感应电流随时间的变化图象正确的是（　　）

答案　A

解析　线圈在进磁场的过程中，根据楞次定律可知，感应电流的方向为CBADC方向，即为正值，在出磁场的过程中，根据楞次定律知，感应电流的方向为ABCDA，即为负值。

在线圈匀速进入磁场直到进入一半的过程中，切割磁感线的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，在线圈继续运动至全部进入磁场的过程中，切割磁感线的有效长度均匀减小，感应电动势均匀减小，则感应电流均匀减小；在线圈匀速出磁场直到离开一半的过程中，切割磁感线的有效长度均匀增大，感应电流均匀增大，在线圈全部出磁场的过程中，切割磁感线的有效长度均匀减小，感应电流均匀减小。

故A正确，B、C、D错误。

7.

（多选）如图所示，水平放置的平行光滑金属导轨间距为l，左端与一阻值为R的电阻相连，导轨电阻不计。

导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。

金属杆ab垂直于两导轨放置，金属杆在两导轨间的部分的电阻为r。

现对金属杆ab施加向右的拉力F，使金属杆ab向右以速度v匀速运动，则（　　）

A．金属杆ab中的电流方向为由a到b

B．金属杆a端的电势高于b端的电势

C．拉力F＝

D．电阻R上消耗的功率P＝2R

答案　BD

解析　金属杆ab切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可判断电流的方向为由b到a，A错误；把金属杆ab等效成电源，由于在电源内部，电流的方向为从b到a，则a端电势比b端的电势高，B正确；产生的感应电动势E＝Blv，电流I＝＝，所以F＝F安＝BIl＝，C错误；电阻上消耗的功率P＝I2R＝2R，D正确。

8.

（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量

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正确。

由右手定则可得，电流的方向从b到a，B错误。

当速度为v时，产生的感应电动势为E＝BLv，受到的安培力为F安＝BIL，计算可得F安＝，C正确。

将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，金属棒的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能和电能，金属棒的重力势能最终的减少量等于弹性势能最终的增加量和电能，电能等于电阻R上产生的总热量，D错误。

9.

（多选）如图所示，阻值为R的金属棒从图示ab位置分别以v1、v2的速度沿光滑导轨（电阻不计）匀速滑到a′b′位置，若v1∶v2＝1∶2，则在这两次过程中（　　）

A．回路电流I1∶I2＝1∶2

B．产生的热量Q1∶Q2＝1∶2

C．通过任一截面的电荷量q1∶q2＝1∶2

D．外力的功率P1∶P2＝1∶2

答案　AB

解析　回路中感应电流为：

I＝＝，I∝v，则得：

I1∶I2＝v1∶v2＝1∶2，故A正确；产生的热量为：

Q＝I2Rt＝2R·＝，Q∝v，则得：

Q1∶Q2＝v1∶v2＝1∶2，故B正确；通过任一截面的电荷量为：

q＝It＝t＝，q与v无关，则得：

q1∶q2＝1∶1，故C错误；由于棒匀速运动，外力的功率等于回路消耗的电功率，即得：

P＝I2R＝2R，P∝v2，则得：

P1∶P2＝1∶4，故D错误。

10.

（多选）如图所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的下端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计。

斜面处在一个匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。

质量为m、电阻可以不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升高度h，在这一过程中（　　）

A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和

C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零

D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热

答案　AD

解析　金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对金属棒做功，恒力F做正功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功。

匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A正确，B错误；恒力F与安培力的合力与重力沿导轨向下的分力大小相等、方向相反，该合力所做的功等于棒的重力势能的增加量mgh，C错误；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R上产生的焦耳热，恒力F与重力的合力可分解为垂直导轨向下和沿导轨向上两个力，沿导轨向上的分力与棒受到的安培力大小相等、方向相反，故恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确。

二、非选择题

11.

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边刚进入磁场时，

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为

W＝2Q＝。

12.

如图所示，一矩形金属框架与水平面成θ＝37°角，宽L＝0.4m，上、下两端各有一个电阻R0＝2Ω，框架的其他部分电阻不计，框架足够长，有一垂直于金属框架平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0T。

ab为金属杆，与框架良好接触，其质量m＝0.1kg，电阻r＝1.0Ω，杆与框架间的动摩擦因数μ＝0.5。

杆由静止开始下滑，从开始下滑到速度达到最大的过程中，上端电阻R0产生的热量Q0＝0.5J（g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）。

求：

（1）流过R0的最大电流；

（2）从开始运动到速度达到最大的过程中ab杆沿框架下滑的距离；

（3）在1s时间内通过ab杆横截面的最大电荷量。

答案　

（1）0.25A　

（2）11.5625m　（3）0.5C

解析　

（1）当速度达到最大时，杆受力平衡，有

BImL＋μmgcosθ＝mgsinθ，

此时ab杆中有最大电流，则

Im＝

＝A＝0.5A

流过R0的最大电流I0＝＝0.25A。

（2）Em＝ImR总＝Im＝0.5×2V＝1.0V

此时杆的速度vm＝＝m/s＝2.5m/s

因为Q＝I2Rt，Q0＝0.5J，＝＝，

即Q杆＝2Q0，所以Q总＝4Q0＝2J。

由动能定理得mgssinθ－μmgscosθ－Q总＝mv－0

解得杆下滑的距离

s＝

＝m＝11.5625m。

（3）1s内通过ab杆的最大电荷量

q＝＝＝＝C＝0.5C。