高中物理 第五节电磁感应定律的应用同步练习一 新人教版选修3-2

1 第五节 电磁感应定律的应用同步练习一第五节 电磁感应定律的应用同步练习一 基础达标基础达标 1 如图 1 所示 一个闭合电路静止于磁场中 由于磁场强弱的变化 而使电路中产生了感 生电动势 下列说法中正确的是 A 磁场变化时 会在空间激发一种电场 B 使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C 使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D 以上说法都不对 答案 答案 AC 图 1 2 如图 2 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 答案 答案 B 图 2 3 穿过一个电阻为 1 的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少 2 Wb 则 A 线圈中的感应电动势一定是每秒减少 2 V B 线圈中的感应电动势一定是 2 V C 线圈中的感应电流一定是每秒减少 2 A D 线圈中的感应电流一定是 2 A 答案 答案 BD 4 如图 3 所示 导体 AB 在做切割磁感线运动时 将产生一个电动势 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的产生原因是一样的 答案 答案 AB 图 3 5 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 4 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 答案 C 图 4 6 某空间出现了如图 5 所示的一组闭合的电场线 这可能是 A 沿 AB 方向磁场在迅速减弱 B 沿 AB 方向磁场在迅速增强 2 C 沿 BA 方向磁场在迅速增强 D 沿 BA 方向磁场在迅速减弱 答案 答案 AC 图 5 7 如图 6 所示 金属杆 ab 以恒定的速率 v 在光滑平行导轨上向右滑行 设 整个电路中总电阻为 R 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 A ab 杆中的电流与速率 v 成正比 B 磁场作用于 ab 杆的安培力与速率 v 成正比 C 电阻 R 上产生的电热功率与速率 v 的平方成正比 D 外力对 ab 杆做功的功率与速率 v 的平方成正比 答案 答案 ABCD 图 6 8 如图 7 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 图 7 D 以上情况都可能 答案 B 9 如图 8 所示 A B 为大小 形状均相同且内壁光滑 但用不同材料制成的圆管 竖直 固定在相同高度 两个相同的磁性小球 同时从 A B 管上端的管口无初速释放 穿过 A 管的小球比穿过 B 管的小球先落到地面 下面对于两管的描述中可能正确的是 A A 管是用塑料制成的 B 管是用铜制成的 B A 管是用铝制成的 B 管是用胶木制成的 C A 管是用胶木制成的 B 管是用塑料制成的 D A 管是用胶木制成的 B 管是用铝制成的 答案 AD 图 8 10 如图 9 所示 空间有一个方向水平的有界磁场区域 一个矩形线 框 自磁场上方某一高度下落 然后进入磁场 进入磁场时 导线框平面与磁场方向 垂直 则在进入时导线框不可能 A 变加速下落 B 变减速下落 C 匀速下落 图 9 D 匀加速下落 思路解析 思路解析 线框下落时的高度不同 进入磁场时的速度 产生的感应电动势 感应电流 线框所受的安培力不同 可能大于 等于或小于线框重力 故线框的运动可能有三种 只有 D 是不可能的 答案 答案 D 11 一条形磁铁与导线环在同一平面内 磁铁中央与线圈中心重合 如图 10 所示 为了在 导线环中得到图示方向的电流 I 磁铁应该 A N 极向纸内 S 极向纸外绕 O 点转动 图 10 B N 极向纸外 S 极向纸内绕 O 点转动 3 C 磁铁沿垂直于纸面方向向纸外平动 D 磁铁沿垂直于纸面方向向纸内平动 答案 答案 A 能力达标能力达标 12 两圆环 A B 置于同一水平面内 其中 A 为均匀带电绝缘环 B 为导体环 当 A 带正电 且转速增大并以如图 11 所示的方向绕中心转动时 B 中 A 产生如图方向相反的电流 B 产生如图方向的电流 C 不产生电流 D 以上说法都有可能正确 答案 答案 B 图 11 13 如图 12 所示 两根相距为 L 的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为 B 方向垂直纸面 向里的匀强磁场中 导轨电阻不计 另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆 ab cd 质量均为 m 电阻均为 R 若要使 cd 静止不动 则 ab 杆应向 运动 速度大小为 作用于 ab 杆上的外力大小为 图 12 答案 答案 上 22 2 lB mgR 2mg 14 如图 13 所示为两个同心闭合线圈的俯视图 若内线圈中通有图示的电流 I1 则当 I1 增大时 关于外线圈中的感应电流 I2的方向及 I2受到的安培力 F 的方向 下列判断正 确的是 A I2沿顺时针方向 F 沿半径指向圆心 B I2沿逆时针方向 F 沿半径背离圆心 C I2沿逆时针方向 F 沿半径指向圆心 D I2沿顺时针方向 F 沿半径背离圆心 答案 答案 B 图 13 15 如图 14 所示 矩形线圈一边长为 a 另一边长为 b 电阻为 R 在它以速度 v 匀速穿 过宽度为 L 磁感应强度为 B 的匀强磁场的过程中 若 b L 产生的电能为 通过导体截面的电荷量为 若 b L 产生的电能为 通过导体截面的电荷量为 思路解析 思路解析 当 b L 时 线圈匀速运动产生感应电流的有效位移为 2L 即有感应电流的 时间为 t1 v L2 再根据 E Bav E电 R E 2 t1 q It R E t1 可得出答案 当 b L 时 线 圈匀速运动产生感应电流的有效位移为 2b 即有感应电流的时间为 t2 v b2 用同样的方法可求得答案 4 答案 答案 R LvaB 22 2 R BaL2 R bvaB 22 2 R Bab2 16 如图 15 所示 均匀金属环的电阻为 R 其圆心 O 半径为 L 一金属杆 OA 质量可忽略 不计 电阻为 r 可绕 O 点转动 A 端固定一质量为 m 的金属球 a 球上有孔 套在圆 环上可无摩擦滑动 Ob 为一导线 整个装置放在与环平面垂直的匀强磁场中 磁感应 强度为 B 现把金属杆 OA 从水平位置由静止释放运动到竖直位置 球 a 的速度为 v 则 OA 到竖直位置时产生的电动势为 此时 OA 所受安培力的功率为 杆 OA 由水平位置转到竖直位置这段时间内 电路中转化的内能为 思路解析 思路解析 OA 的转动切割磁感线 求运动到最低点时的瞬时电动势和瞬 时功率 应用法拉第电磁感应定律时 要运用旋转切割的情况 最后 要 求的是过程量 应用能量的转化和守恒 答案 答案 2 1 BLv rR vLB 4 222 mgL 2 1 mv2 图 15 17 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 16 所示 现令磁感应强度 B 随时间变化 先按如图所示的 Oa 图线变化 后来又按照图线 bc cd 变化 令 E1 E2 E3分别表示这三段变化过程中的 感应电动势的大小 I1 I2 I3分别表示对应的感应电流 则 图 16 A E1 E2 I1沿逆时针方向 I2沿顺时针方向 B E1 E2 I1沿逆时针方向 I2沿顺时针方向 C E1 E2 I2沿顺时针方向 I3沿顺时针方向 D E3 E2 I2沿顺时针方向 I3沿逆时针方向 思路解析 思路解析 bc 段与 cd 段磁场的变化率 相等 大于 aO 的磁场变化率 答案 答案 BC 18 在平行于水平地面的有界匀强磁场上方 有三个单匝线框 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 导线的横截面积比 C 的大 如图 17 所示 下列关于它们的落地时间的判断正确的是 A A B C 同时落地 B A 最迟落地 C B 在 C 之后落地 D B 和 C 在 A 之后落地 图 17 思路解析 思路解析 A 中无感应电流 在进入和穿出磁场的过程中只受重力作用 B C 在进入和 穿出磁场的过程中都有感应电流产生 都受向上的安培力作用 下落的加速度小于重力 加速度 所以比 A 要晚落地 设线圈的边长为 l 导线的横截面积为 S 材料的密度为 5 电阻率为 进入或穿出时的速度为 v 磁感应强度为 B 则线圈中产生的感应电 动势为 E BLv 感应电流为 I R E 电阻为 R S l 4 安培力为 F BIl 由牛顿第二定律 加速度为 a m Fmg 线圈的质量为 m 4 Sl 将上述方程整理后得 a g 16 2v B 加速 度与导线的粗细无关 故 B C 同时落地 答案 答案 D 19 如图 18 所示 在物理实验中 常用 冲击式电流计 来测定通过某闭合电路的电荷量 探测器线圈和冲击电流计串联后 又能测定磁场的磁感应强度 已知线圈匝数为 n 面 积为 S 线圈与冲击电流计组成的回路电阻为 R 把线圈放在匀强磁场时 开始时线圈 与磁场方向垂直 现将线圈翻转 180 冲击式电流计测出通过线圈的电荷量为 q 由 此可知 被测磁场的磁感应强度 B 图 18 答案 答案 nS qB 2 20 2006 天津高考理综 在竖直向上的匀强磁场中 水平放置一个不变形的单匝金属圆线 圈 规定线圈中感应电流的正方向如图 20 甲所示 当磁场的磁感应强度 B 随时间 t 如 图 19 乙变化时 正确表示线圈中感应电动势 E 变化的是图 4 5 14 中的 图 19 图 20 思路解析 思路解析 由法拉第电磁感应定律 E n t n t SB 在 t 0 到 t 1 s B 均匀增大 则 t B 为一恒量 则 E 为一恒量 再由楞次定律 可判断感应电动势为顺时针方向 则 电动势为正值 在 t 1 s 到 t 3 s B 不变化 则感应电动势为零 在 t 3 s 到 t 5 s B 均匀增大 则 t B 为一恒量 但 B 变化得较慢 则 E 为一恒量 但比 t 0 到 t 1 s 小 6 再由楞次定律 可判断感应电动势为逆时针方向 则电动势为负值 所以 A 选项正确 答案 答案 A 21 有一面积为 150 cm2的金属环 电阻为 0 1 在环中 100 cm2的同心圆面上存在如 图 21 b 所示的变化的磁场 在 0 1 s 到 0 2 s 的时间内环中感应电流为 流过的电荷量为 图 21 答案 答案 0 1 A 0 01 C 22 如图 22 所示 两根平行金属轨道固定在水平桌面上 每根导轨每米的电阻为 r0 0 10 导轨的端点 P Q 用电阻可忽略的导线相连 两导轨间的距离 l 0 20 m 有随时间 变化的匀强磁场垂直于桌面 已知磁感应强度 B 与时间 t 的关系为 B kt 比例系数 k 0 02 T s 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动 在滑动过程中保持与导轨 垂直 在 t 0 时刻 金属杆紧靠在 P Q 端