电磁感应现象的两类情况

电磁感应现象的两类情况 1 7 电磁感应现象的两类情况电磁感应现象的两类情况 随堂基础巩固随堂基础巩固 1 某空间出现了如图某空间出现了如图 4 5 9 所示的一组闭合电场线 方向从上向下所示的一组闭合电场线 方向从上向下 看是顺时针的 这可能是看是顺时针的 这可能是 A 沿 沿 AB 方向磁场在迅速减弱方向磁场在迅速减弱 B 沿 沿 AB 方向磁场在迅速增强方向磁场在迅速增强图图 4 5 9 C 沿 沿 BA 方向磁场在迅速增强方向磁场在迅速增强 D 沿 沿 BA 方向磁场在迅速减弱方向磁场在迅速减弱 解析 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 原磁场方向向下且沿 AB 方向减弱 或原磁场方向向上 且沿 BA 方向增强 所以 A C 有可能 答案 答案 AC 2 如图 如图 4 5 10 所示 矩形闭合金属框所示 矩形闭合金属框 abcd 的平面与匀强磁场垂的平面与匀强磁场垂 直 若直 若 ab 边受竖直向上的磁场力的作用 则可知线框的运动情况是边受竖直向上的磁场力的作用 则可知线框的运动情况是 A 向左平动进入磁场 向左平动进入磁场图图 4 5 10 B 向右平动退出磁场 向右平动退出磁场 C 沿竖直方向向上平动 沿竖直方向向上平动 D 沿竖直方向向下平动 沿竖直方向向下平动 解析 解析 由于 ab 边受竖直向上的磁场力的作用 根据左手定则可判断金属框中电流方向 为 abcd 根据楞次定律可判断穿过金属框的磁通量在增加 所以选项 A 正确 答案 答案 A 3 研究表明 地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用 鸽子体内的电阻大约为 研究表明 地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用 鸽子体内的电阻大约为 103 当它在地球磁场中展翅飞行时 会切割磁感线 在两翅之间产生动生电动势 这样 当它在地球磁场中展翅飞行时 会切割磁感线 在两翅之间产生动生电动势 这样 鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向 若某处地磁场磁感鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向 若某处地磁场磁感 应强度的竖直分量约为应强度的竖直分量约为 0 5 10 4 T 鸽子以 鸽子以 20 m s 的速度水平滑翔 则可估算出两翅之的速度水平滑翔 则可估算出两翅之 间产生的动生电动势大约为间产生的动生电动势大约为 A 30 mV B 3 mV C 0 3 mV D 0 03 mV 解析 解析 鸽子展翅飞行时两翅端间距约为 0 3 m 由 电磁感应现象的两类情况 2 7 E Blv 得 E 0 3 mV C 项正确 答案 答案 C 4 如图 如图 4 5 11 所示 匀强磁场的磁感应强度为所示 匀强磁场的磁感应强度为 0 4 T R 100 C 100 F ab 长长 20 cm 当 当 ab 以以 v 10 m s 的速度向右匀速运动时 电容器哪个极板带正电 电荷量为的速度向右匀速运动时 电容器哪个极板带正电 电荷量为 多少 多少 图图 4 5 11 解析 解析 由右手定则可知 a b 即电容器上极板带正电 下极板带负电 E Blv 0 4 0 2 10 V 0 8 V 电容器所带电荷量 Q CU CE 100 10 6 0 8 C 8 10 5 C 答案 答案 上极板上极板 8 10 5 C 课时跟踪训练课时跟踪训练 时间 30 分钟 满分 60 分 一 选择题一 选择题 本题共本题共 8 小题 每小题小题 每小题 5 分 共分 共 40 分 每小题至少有一个选项正确 把分 每小题至少有一个选项正确 把 正确选项前的字母填在题后的括号内正确选项前的字母填在题后的括号内 1 如图如图 1 所示 边长为所示 边长为 L 的正方形线圈与匀强磁场垂直 磁感应的正方形线圈与匀强磁场垂直 磁感应 强度为强度为 B 当线圈按图示方向以速度 当线圈按图示方向以速度 v 垂直垂直 B 运动时 下列判断正确运动时 下列判断正确 的是的是 A 线圈中无电流 线圈中无电流 a b c d图图 1 B 线圈中无电流 线圈中无电流 a b d c C 线圈中有电流 线圈中有电流 a b c d D 线圈中有电流 线圈中有电流 a b d c 解析 解析 线圈在运动过程中 穿过线圈的磁通量不变 所以在线圈中不会产生感应电流 C D 错 但导体两端有电势差 根据右手定则 可知 B 正确 答案 答案 B 电磁感应现象的两类情况 3 7 2 在匀强磁场中 有一接有电容器的回路 如图在匀强磁场中 有一接有电容器的回路 如图 2 所示 已知电容器电容所示 已知电容器电容 C 30 F l1 5 cm l2 8 cm 磁场以 磁场以 5 10 2 T s 的变化率增强 则 的变化率增强 则 A 电容器上极板带正电 带电荷量为 电容器上极板带正电 带电荷量为 2 10 9 C 图图 2 B 电容器上极板带正电 带电荷量为 电容器上极板带正电 带电荷量为 6 10 9 C C 电容器上极板带负电 带电荷量为 电容器上极板带负电 带电荷量为 4 10 9 C D 电容器上极板带负电 带电荷量为 电容器上极板带负电 带电荷量为 6 10 9 C 解析 解析 根据楞次定律和安培定则可判断电容器上极板带正电 因为磁感应强度是均匀 增大的 故感应电动势大小恒定 由法拉第电磁感应定律 E S 可得 t B t E l1l2 5 10 2 5 10 2 8 10 2 V 2 10 4 V 即电容器两板上所加电压 U 为 B t 2 10 4 V 所以电容器带电荷量为 Q CU 30 10 6 2 10 4 C 6 10 9 C 故 B 正 确 答案 答案 B 3 如图如图 3 所示 质量为所示 质量为 m 高为 高为 h 的矩形导线框自某一高度自由落下后 的矩形导线框自某一高度自由落下后 通过一宽度也为通过一宽度也为 h 的匀强磁场 线框通过磁场过程中产生的焦耳热的匀强磁场 线框通过磁场过程中产生的焦耳热 A 可能等于 可能等于 2mgh图图 3 B 可能大于 可能大于 2mgh C 可能小于 可能小于 2mgh D 可能为零 可能为零 解析 解析 根据能量守恒定律分析 线框进入磁场时 速度大小不同 产生的感应电动势 电流不同 因而受到的安培力大小也不同 由左手定则和右手定则知 感应电流方向先逆 时针后顺时针 但不论下边还是上边受安培力 方向总是竖直向上 阻碍线框的运动 因为 线框高度与磁场高度相同 上 下边只有一边处于磁场中 1 若安培力等于重力大小 线 框匀速通过磁场 下落 2h 高度 重力势能减少 2mgh 产生的焦耳热为 2mgh 故 A 选项 对 2 若安培力小于重力大小 线框则加速通过磁场 动能增加 因而产生的焦耳热小于 2mgh 故 C 选项对 3 若安培力大于重力大小 线框则减速通过磁场 动能减小 减少 的重力势能和动能都转化为焦耳热 故产生的焦耳热大于 2mgh B 选项对 可见 D 选项 错误 电磁感应现象的两类情况 4 7 答案 答案 ABC 4 如图 如图 4 所示 金属杆所示 金属杆 ab 以恒定的速率以恒定的速率 v 在光滑平行导轨上向右滑行 设整个电路在光滑平行导轨上向右滑行 设整个电路 中总电阻为中总电阻为 R 恒定不变恒定不变 整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中 下列叙述正确的是 整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中 下列叙述正确的是 图图 4 A ab 杆中的电流与速率杆中的电流与速率 v 成正比成正比 B 磁场作用于 磁场作用于 ab 杆的安培力与速率杆的安培力与速率 v 成正比成正比 C 电阻 电阻 R 上产生的热功率与速率上产生的热功率与速率 v 成正比成正比 D 外力对 外力对 ab 杆做功的功率与速率杆做功的功率与速率 v 成正比成正比 解析 解析 由 E Blv 和 I 得 I 所以安培力 F BIl 电阻上产生的热 E R Blv R B2l2v R 功率 P I2R 外力对 ab 做功的功率就等于回路产生的热功率 B2l2v2 R 答案 答案 AB 5 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 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 1 右侧机翼 右侧机翼 末端处的电势为末端处的电势为 2 则 则 A 若飞机从西向东飞 若飞机从西向东飞 1比比 2高高 B 若飞机从东向西飞 若飞机从东向西飞 2比比 1高高 C 若飞机从南向北飞 若飞机从南向北飞 1比比 2高高 D 若飞机从北向南飞 若飞机从北向南飞 2比比 1高高 解析 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两边机翼的电势高低问题 伸开右手 让大 拇指与其余四指在同一平面内 并且垂直 让磁感线穿过手心 即手心朝上 大拇指指向 飞机的飞行方向 其余四指指的方向就是感应电流的方向 由于不是闭合电路 电路中只 存在感应电动势 仍然按照有电流来判断 整个切割磁感线的两边机翼就是电源 在电源 内部 电流是从低电势处流向高电势处的 因此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 答案 答案 AC 电磁感应现象的两类情况 5 7 6 一匀强磁场 磁场方向垂直于纸面 规定向里为正方向 在磁场中有一金属圆环 一匀强磁场 磁场方向垂直于纸面 规定向里为正方向 在磁场中有一金属圆环 圆环平面位于纸面内 如图圆环平面位于纸面内 如图 5 所示 现令磁感应强度所示 现令磁感应强度 B 随时间变化 先按如图所示的随时间变化 先按如图所示的 Oa 图线变化 后来又按照图线图线变化 后来又按照图线 bc cd 变化 令变化 令 E1 E2 E3分别表示这三段变化过程中的感分别表示这三段变化过程中的感 应电动势的大小 应电动势的大小 I1 I2 I3分别表示对应的感应电流 则分别表示对应的感应电流 则 图图 5 A E1 E2 I1沿逆时针方向 沿逆时针方向 I2沿顺时针方向沿顺时针方向 B E1 E2 I1沿逆时针方向 沿逆时针方向 I2沿顺时针方向沿顺时针方向 C E1 E2 I2沿顺时针方向 沿顺时针方向 I3沿顺时针方向沿顺时针方向 D E3 E2 I2沿顺时针方向 沿顺时针方向 I3沿逆时针方向沿逆时针方向 解析 解析 bc 段与 cd 段磁感应强度的变化率相等 大于 aO 的磁感应强度变化率 E1 E2 由楞次定律及安培定则可以判断 B C 正确 答案 答案 BC 7 如图 如图 6 所示 用铝板制成所示 用铝板制成 U 形框 将一质量为形框 将一质量为 m 的带电小球用绝缘细线悬挂在此的带电小球用绝缘细线悬挂在此 框的上方 让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度框的上方 让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度 v 匀速运动 悬线拉力为匀速运动 悬线拉力为 FT 则 则 图图 6 A 悬线竖直 悬线竖直 FT mg B 悬线竖直 悬线竖直 FT mg C v 选择合适的大小 可使选择合适的大小 可使 FT 0 D 因条件不足 因条件不足 FT与与 mg 的大小关系无法确定的大小关系无法确定 解析 解析 设上 下两板之间距离为 d 当框架向左切割磁感线时 由右手定则可知下板 电势比上板高 由动生电动势公式可知 U Bdv 故在两板间产生从下向上的电场 E Bv 假若小球带正电 则受到向下的洛伦兹力 qvB 向上的电场力 qE qvB 故 U d 绳的拉力 FT mg 同理 若小球带负电 也可得到同样的结论 答案 答案 A 电磁感应现象的两类情况 6 7 8 如图如图 7 所示 竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻所示 竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻 R 质量不能忽略的 质量不能忽略的 金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦 棒与导轨的电阻均不计 整个装置放金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦 棒与导轨的电阻均不计 整个装置放 在匀强磁场中 磁场方向与导轨平面垂直 棒在竖直向上的恒力在匀强磁场中 磁场方向与导轨平面垂直 棒在竖直向上的恒力 F 作用下加速上升的一段作用下加速上升的一段 时间内 力时间内 力 F 做的功与安培力做的功的代数做的功与安培力做的功的代数 和等于和等于 图图 7 A 棒的机械能增加量 棒的机械能增加量 B 棒的动能增加量 棒的动能增加量 C 棒的重力势能增加量 棒的重力势能增加量 D 电阻 电阻 R 上放出的热量上放出的热量 解析 解析 由动能定理有 WF W安 WG Ek 则 WF W安 Ek WG WG 0 故 Ek WG表示机械能的增加量 故选 A 答案 答案 A 二 非选择题二 非选择题 本题共本题共 2 小题 每小题小题 每小题 10 分 共分 共 20 分 解答时应写出必要的文字说明 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和演算步骤 有数值计算的要注明单位方程式和演算步骤 有数值计算的要注明单位 9 如图 如图 8 所示 光滑导轨所示 光滑导轨 MN PQ 在同一水平面内平行固定放置 其间距在同一水平面内平行固定放置 其间距 d 1 m 右端通过导线与阻值右端通过导线与阻值 R 10 的小灯泡的小灯泡 L 相连 导轨区域内有竖直向下磁感应强度相连 导轨区域内有竖直向下磁感应强度 B 1 T 的匀强磁场 一金属棒在恒力的匀强磁场 一金属棒在恒力 F 0 8 N 的作用下匀速通过磁场 的作用下匀速通过磁场 不