高中物理第四章电磁感应4.5电磁感应现象的两类情况检测新人教选修.docx

4.5 电磁感应现象的两类情况课时作业基础达标1在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()【答案】C2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【解析】根据动生电动势的定义，A项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项正确，C、D项错误【答案】AB3.如图所示，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【解析】当磁感应强度均匀增大时，在纸平面方向上将产生逆时针环绕的电场，对带正电的粒子做正功，使其动能增加【答案】B4在平行于水平地面的有界匀强磁场上方，有三个单匝线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的导线横截面积比C的大，如图所示下列关于它们的落地时间的判断正确的是()AA、B、C同时落地BA最迟落地CB在C之后落地DB和C在A之后落地【解析】线框A不闭合，故无感应电流，做自由落体运动，线框B、C均受阻碍，落地时间比A长，故选项A、B错，D对；设S为导线的横截面积，l为线框的边长，B、C线框的下边同时进入磁场时速度相同，设为v，线框的质量为m密4lS，线框受到的安培力为：FBIl，其中R，所以线框刚进入磁场时的加速度为：ag，即B、C的加速度相同，它们应同时落地，选项C错误【答案】D5.把一个矩形线圈从理想边界的匀强磁场中的匀速拉出来，如图所示，第一次为v1，第二次为v2，且v22v1，求：两种情况下拉力做的功W1与W2之比；拉力的功率P1与P2之比；线圈中产生的焦耳热Q1与Q2之比()A. B.C. D.【解析】由题意知线框被匀速拉出，所以有：FF安BIL由法拉第电磁感应定律得：I两式联立得F拉力做功为Ws，所以两种情况下拉力的做功W1与W2之比为；由公式PFv可得，两种情况下拉力的功率P1与P2之比；由公式QPt和t可得，两种情况下线圈中产生的焦耳热Q1与Q2之比为.【答案】AD6.如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度的大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()A. B.C. D.【解析】设半圆的半径为r，导线框的电阻为R，当导线框匀速转动时，在很短的时间t内，转过的圆心角t，由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得感应电流I1；当导线框不动，而磁感应强度发生变化时，可得感应电流I2，令I1I2，可得，选项C正确【答案】C7.如图所示，一个边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的磁场边缘金属框的上半部分处于磁场内，下半部处于磁场外磁场随时间均匀变化满足Bkt规律，已知细线所能承受的最大拉力FT2mg，求从t0时起，经多长时间细线会被拉断？【解析】设t时刻细线恰被拉断，由题意知，Bkt金属框中产生的感应电动势ESkL2/2金属框受到的安培力：FBIL由力的平衡条件得，FTmgF解得t.【答案】8.如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L10.5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离L20.8 m，整个闭合回路的电阻为R0.2 ，匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路ad棒通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m0.04 kg的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从零开始以0.2 T/s的变化率均匀增大，求经过多长时间物体刚好能离开地面(g取10 m/s2)【解析】物体刚要离开地面时，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒ad所受的安培力，即mgBIL1.其中Bt，感应电流由变化的磁场产生，I，所以t10 s.【答案】10 s能力提升1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()Av1v2，方向都向右Bv1v2，方向都向左Cv1v2，v1向右，v2向左Dv1v2，v1向左，v2向右【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量，左极板带正电【答案】C2.如图所示，用铝板制成U形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框中，使整体在匀强磁场中沿垂直磁场方向向左以速度v匀速运动，悬线拉力为FT，则()A悬线竖直，FTmgB悬线竖直，FTmgC悬线竖直，FTmgD无法确定FT的大小和方向【解析】设两板间的距离为L，由于向左运动过程中竖直板切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则判断下板电势高于上板，动生电动势大小EBLv，即带电小球处于电势差为BLv的电场中，所受电场力F电qE电qqqvB，若设小球带正电，则电场力方向向上同时小球所受洛伦兹力F洛qvB，方向由左手定则判断竖直向下，即F电F洛，故无论小球带什么电运动速度v是多少，均有FTmg.故选A.【答案】A3.如图所示，MN、PQ为光滑金属导轨，磁场垂直于导轨平面，C为电容器，导体棒ab垂直跨接在导轨之间，原来ab静止，C不带电，现给导体棒ab一初速度v0，则导体棒()A匀速运动B匀减速运动C加速度减小的减速运动，最后静止D加速度减小的减速运动，最后匀速运动【解析】ab棒切割磁感线，产生感应电动势，给电容器充电，同时ab棒在安培力作用下减速，当电容器两极板间电压与ab棒的电动势相等时，充电电流为零，安培力为零，ab棒做匀速运动，D正确【答案】D4两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距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的下端，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gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时，所受安培力FD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减小【解析】释放瞬间导体棒的速度为零，故仅受重力，其加速度为重力加速度故A选项正确；当导体棒向下运动切割磁感线时，由右手定则，可知电流方向是由ba，故B选项错误；当导体棒速度为v时，感应电动势EBLv，感应电流I，则安培力FBIL.故C选项正确；导体棒的重力势能减少量等于R上产生的焦耳热和导体棒增加的动能与弹簧弹性势能之和，故D选项错误【答案】AC5如图所示，间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B10.4 T、方向竖直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻R0.3 、质量m10.1 kg、长为l的相同导体杆K，S，Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1，b2点，K，Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m20.05 kg的小环已知小环以a6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬时功率【解析】(1)设小环受到的摩擦力大小为Ff，由牛顿