电磁感应全章练习2010、11

必考部分 选修3-2 第九章 电磁感应 (时间90分钟，满分100分)命 题 设 计 难度题号目标 较易中等稍难电磁感应现象1、2、3、4法拉第电磁感应定律5、812电磁感应中的综合问题6、79、10、11、1314、15、16一、选择题(本大题共12个小题，共60分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1如图1所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈开关S原来是断开的从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是 ()AI1开始较大而后逐渐变小BI1开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大DI2开始较大而后逐渐变小解析：闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始时I2很小而I较大，随着电流达到稳定，线圈的自感作用减小，I2开始逐渐变大，由于分流导致稳定电路中R1中的电流减小故选A、C. 答案：AC2(2008重庆高考)如图2所示，粗糙水平桌面上有一质量 为m的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈 中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是()AFN先小于mg后大于mg，运动趋势向左BFN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CFN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DFN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析：当磁铁沿矩形线圈中线AB正上方通过时，线圈中向下的磁通量先增加后减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流的方向(从上向下看)先逆时针再顺时针，则线圈先上方为N极下方为S极，后改为上方为S极下方为N极，根据同名磁极相斥、异名磁极相吸，则线圈受到的支持力先大于mg后小于mg，线圈受到向右的安培力，则水平方向的运动趋势向右D项正确答案：D3一环形线圈放在匀强磁场中，设第1 s内磁感线垂直线圈平面(即垂直于纸面)向里，如图3甲所示若磁感应强度B随时间t变化的关系如图3乙所示，那么第3 s内线圈中感应电流的大小与其各处所受安培力的方向是 ()图3A大小恒定，沿顺时针方向与圆相切B大小恒定，沿着圆半径指向圆心C逐渐增加，沿着圆半径离开圆心D逐渐增加，沿逆时针方向与圆相切解析：由图乙知，第3 s内磁感应强度B逐渐增大，变化率恒定，故感应电流的大小恒定再由楞次定律，线圈各处受安培力的方向都使线圈面积有缩小的趋势，故沿半径指向圆心B项正确答案：B4如图4所示，光滑绝缘水平面上有一矩形线圈冲入一匀强磁 场，线圈全部进入磁场区域时，其动能恰好等于它在磁场外 面时的一半，设磁场宽度大于线圈宽度，那么 ()A线圈恰好在刚离开磁场的地方停下B线圈在磁场中某位置停下C线圈在未完全离开磁场时即已停下D线圈完全离开磁场以后仍能继续运动，不会停下来解析：线圈冲入匀强磁场时，产生感应电流，线圈受安培力作用做减速运动，动能减少同理，线圈冲出匀强磁场时，动能也减少，进、出时减少的动能都等于安培力做的功由于进入时的速度大，故感应电流大，安培力大，安培力做的功也多，减少的动能也多，线圈离开磁场过程中，损失的动能少于它在磁场外面时动能的一半，因此线圈离开磁场仍继续运动D项正确答案：D5两块水平放置的金属板间的距离为d，用导线与一个n匝线圈相连，线圈电阻为r，线圈中有竖直方向的磁场，电阻R与金属板连接，如图5所示，两板间有一个质量为m、电荷量q的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是 ()A磁感应强度B竖直向上且正增强，B磁感应强度B竖直向下且正增强，C磁感应强度B竖直向上且正减弱，D磁感应强度B竖直向下且正减弱，解析：由平衡条件知，下金属板带正电，故电流应从线圈下端流出，由楞次定律可以判定磁感应强度B竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强，A、D错误；因mgq，UR，En，联立可求得，故只有C项正确答案：C6如图6所示，竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则 ()A上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力 做的功B上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功C上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率解析：线圈上升过程中，加速度增大且在减速，下降过程中，运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看做反向的加速，可以比较当运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为A、C. 答案：AC7如图7所示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈，从相同的高度由静止开始同时释放，三个线圈都是用相同的金属材料制成的边长一样的正方形，A线圈有一个缺口，B、C线圈闭合，但B线圈的导线比C线圈的粗，则()图7A三个线圈同时落地BA线圈最先落地CA线圈最后落地 DB、C线圈同时落地解析：由于A线圈上有缺口，A中不产生感应电流，不受安培力的阻碍作用，所以A线圈先落地，B正确B、C线圈在进入磁场的过程中，受安培力与重力作用，满足：mgmam密4LSR电所以4密LSg4密LSa4密g4密aag，由于B、C线圈起始下落高度相同，材料相同，所以a相同，进入相同的磁场，B、C线圈同时落地，D选项正确答案：BD8某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过电线穿管的方案有两种：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如图8所示如果输电导线输送的电流很大，那么，以下说法正确的是()图8A无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的B若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的C若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的解析：若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的，B正确输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，因此在输电过程中输电线因电流变化引起自感现象，当输电线上电流很大时，强大的自感电流有可能将钢管融化，造成事故，所以甲方案是不可行的在乙方案中，两条输电线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，使自感现象的影响减弱到可以忽略不计的程度，是可行的，C正确此题类似于课本中提到的“双线并绕”答案：BC9(2010宁波模拟)如图9所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中 ()A回路中产生的内能不相等B棒运动的加速度相等C安培力做功相等D通过棒横截面积的电荷量相等解析：棒由a到b再到c的过程中，速度逐渐减小根据EBlv，E减小，故I减小再根据FBIl，安培力减小，根据Fma，加速度减小，B错误由于a与b、b与c间距相等，故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做功，故A正确，C错误再根据平均感应电动势，qt得q，故D正确答案：AD10如图10所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示位置匀速向右拉出匀强磁场若第一次用0.3 s拉出，外力所做的功为W1，通过导线横截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s拉出，外力所做的功为W2，通过导线横截面的电荷量为q2，则 ()AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2CW1W2，q1q2 DW1W2，q1q2解析：设线框长为L1，宽为L2，其电阻为R.第一次拉出速度为v1，第二次拉出速度为v2，则v13v2.匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1F1L1BI1L2L1B2L22L1v1/R，同理W2B2L22L1v2/R，故W1W2；又由于线框两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即12，由qIttt，得：q1q2.故正确答案为选项C.答案：C11如图11所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨ab、cd，表面光滑，处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒PQ垂直于导轨放在上面，以速度v向右匀速运动，欲使棒PQ停下来，下面的措施可行的是(导轨足够长，棒PQ有电阻)()A在棒PQ右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒B在棒PQ棒右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQ大的金属棒C将导轨的a、c两端用导线连接起来D将导轨的a、c两端和b、d两端分别用导线连接起来解析：在棒PQ右侧放金属棒时，回路中会有感应电流，使金属棒加速，棒PQ减速，当两者获得共同速度时，回路中感应电流为零，两棒都将做匀速运动，A、B项错误当一端或两端用导线连接时，棒PQ的动能将转化为内能而最终静止，C、D两选项正确答案：CD12如图12所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面一导线框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合导线框与磁场区域的尺寸如图所示从t0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域以abcdef为线框中的电动势E的正方向，则如图13所示的四个Et关系示意图中正确的是()图12图13解析：由右手定则和EBlv判定水平位移从0l时EBlv；从l2l时，E0；从2l3l时，E3Blv；从3l4l时，E2Blv，可知图C正确 答案：C二、计算题(本大题共4个小题，共40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)13(9分)(2010宣武模拟)如图14所示，光滑的U形金属导轨MNNM水平的固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨的宽度为L，其长度足够长，M、M之间接有一个阻值为R的电阻，其余部分电阻不计一质量为m、电阻也为R的金属棒ab恰能放在导轨之上，并与导轨接触良好给棒施加一个水平向右的瞬间作用力，棒就沿轨道以初速度v0开始向右滑行求：(1)开始运动时，棒中的瞬时电流i和棒两端的瞬时电压u分别为多大？(2)当棒的速度由v0减小到v0/10的过程中，棒中产生的焦耳热Q是多少？解析：(1)开始运动时，棒中的感应电动势：EBLv0棒中的瞬时电流：i棒两端的瞬时电压：uEBLv0.(2)由能量守恒定律知，闭合电路在此过程中产生的焦耳热：Q总mv02m(v0)2mv02棒中产生的焦耳热为：QQ总mv02. 答案：(1)BLv0(2)mv0214(9分)一根电阻R0.6 的导线弯成一个圆形线圈，圆半径r1 m，圆形线圈质量m1 kg，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y轴右侧有垂直线圈平面的磁感应强度B0.5 T的匀强磁场，如图15所示若线圈以初动能E05 J沿x轴方向滑进磁场，当进入磁场0.5 m时，线圈中产生的电能为E3 J求：图15(1)此时线圈的运动速度的大小；(2)此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；(3)此时线圈加速度的大小解析：(1)设线圈的速度为v，由能量守恒定律得E0Emv2.解得：v2 m/s.(2)线圈切割磁感线的有效长度L2 m，电动势EBLv V，电流I A，两交接点间的电压UIR10.6 V V.(3)FmaBIL，所以a2.5 m/s2.答案：(1)2 m/s(2) V(3)2.5 m/s215(10分)如图16所示，竖直放置的等距离金属导轨宽0.5 m，垂直于导轨平面向里的匀强磁场的磁感应强度为B4 T，轨道光滑、电阻不计，ab、cd为两根完全相同的金属棒，套在导轨上可上下自由滑动，每根金属棒的电阻为1 .今在ab棒上施加一个竖直向上的恒力F，这时ab、cd恰能分别以0.1 m/s的速度向上和向下做匀速滑行(g取10 m/s2)试求：图 16(1)两棒的质量；(2)外力F的大小解析：(1)根据右手定则，可以判定电路中电流方向是沿acdba流动的设ab棒的质量为m1，cd棒的质量为m2.取cd棒为研究对象，受力分析，根据平衡条件可得BILm2g其中I，得m20.04 kg，根据题意判断可知m10.04 kg.(2)取两根棒整体为研究对象，根据平衡条件可得Fm1gm2g0.8 N.答案：(1)0.04 kg0.04 kg(2)0.8 N16(12分)(2009上海高考)如图17所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s.一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F0.5v0.4(N)(v为金属棒速度)的水平外力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大(已知：l1 m，m1 kg，R0.3 ，r0.2 ，s1 m)图17(1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；(2)求磁感应强度B的大小；(3)若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足vv0x，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？(4)若在棒未出磁场区域时撤出外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线解析：(1)金属棒做匀加速直线运动R两端电压UIEv，U随时间均匀增大，即v随时间均匀增大所以加速度为恒量(2)Fvma，将F0.5v0.4代入得：(0.5)v0.4a因为加速度为恒量，与v无关，所以a0.4 m/s2050代入数据得：B0.5 T.(3)设外力F作用时间为t.x1at2v0x2atx1x2s，所以at2ats代入数据得0.2t20.8t10，解方程得t1 s或t5 s(舍去)(4)可能图线如下：答案：(1)见解析(2)0.5 T(3)1 s(4)见解析必考部分 选修3-2 第九章 第1单元 电磁感应现象、楞次定律课时作业命 题 设 计难度目标 题号 较易中等稍难单一目标楞次定律1、3、4、67、9、10右手定则2、5综合目标综合应用811、12一、选择题(本大题共10个小题，共70分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1如图1所示是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是()图1解析：根据楞次定律可确定感应电流的方向：对C选项，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化增加；(3)感应电流产生的磁场方向向下；(4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同故C项正确同理分析可知D项正确答案：CD2如图2所示，闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时，ab边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是()A向右进入磁场B向左移出磁场C以ab为轴转动D以cd为轴转动解析：ab边受磁场力竖直向上，由左手定则知，通过ab的电流方向是由a指向b，由右手定则可知当线圈向左移出磁场时，bc边切割磁感线可产生顺时针方向的电流当然也可以用楞次定律判断当线圈向左移出磁场时，磁通量减小，产生顺时针的感应电流，故B正确当以ab或cd为轴转动时，在图示位置，导线不切割磁感线，无感应电流产生，故C、D错答案：B3如图3所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电流的是 ()A圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动B圆盘以某一水平直径为轴匀速转动C圆盘在磁场中向右匀速平移D匀强磁场均匀增加解析：圆盘绕过圆心的竖直轴转动和在磁场中匀速平移，都不会使其磁通量发生变化，故不会有电磁感应现象，A、C错误；圆盘绕水平轴转动或磁场均匀增加，都会使圆盘中的磁通量发生变化，故有感应电流产生，B、D正确 答案：BD4如图4所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环以下判断中正确的是()A释放圆环，环下落时环的机械能守恒B释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁受的重 力大C给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做减速运动D给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左运动的趋势解析：由条形磁铁磁场分布特点可知，穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为零，所以在环下落的过程中，磁通量不变，没有感应电流，圆环只受重力，则环下落时机械能守恒，A对，B错；给磁铁水平向右的初速度，由楞次定律可知，圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化，所以环要受到向右的作用力，由牛顿第三定律可知，磁铁要受到向左的作用力而做减速运动(或据“总阻碍相对运动”的推论得出)，故C对D错答案：AC5如图5所示，在匀强磁场中，MN、PQ是两根平行的金属导轨，而ab、cd为串有伏特表和安培表的两根金属棒，它们同时以相同的速度向右运动时，下列说法中正确的是()A电压表有读数，电流表有读数B电压表无读数，电流表有读数C电压表无读数，电流表无读数D电压表有读数，电流表无读数解析：此题考查对电磁感应现象的理解和对电压表、电流表示数的理解两棒以相同的速度向右运动时，因穿过面abcd的磁通量不变，回路中没有感应电流，电流表和电压表均不会有读数C项正确答案：C6如图6所示，通过水平绝缘的传送带输送完全相同的铜线圈，线圈均与传送带以相同的速度匀速运动为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带，线圈进入磁场前等距离排列，穿过磁场后根据线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈，通过观察图形，判断下列说法正确的是()图6A若线圈闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动B若线圈不闭合，进入磁场时，线圈相对传送带向后滑动C从图中可以看出，第2个线圈是不合格线圈D从图中可以看出，第3个线圈是不合格线圈解析：由产生电磁感应现象的条件和楞次定律知，A正确，B错误由各线圈位置关系知，C错误，D正确答案：AD7如图7所示，虚线框abcd内有一匀强磁场区域，磁场方向竖直向下矩形闭合金属线框abcd以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动图8中所给出的是金属框的四个可能达到的位置，则金属框的速度不可能为零的位置是 ()图8解析：当线框完全处于磁场中时，线框中无感应电流产生，线框不受力，将做匀速直线运动，其速度不可能为零，故C对答案：C8(2010广州模拟)如图9甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图9乙所示的变化电流，t0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)在t1t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是 ()图9A线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势B线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势C线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势D线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势解析：在t1t2时间内，通入线圈A中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流线圈B中电流为顺时针方向，与A中的电流方向相反，有排斥作用，故线圈B将有扩张的趋势综上所述，A项正确答案：A9如图10所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()A感应电流的方向始终是由PQB感应电流的方向先是由PQ，后是由QPCPQ受磁场力的方向垂直杆向左DPQ受磁场力的方向先垂直于杆向左，后垂直于杆向右解析：在PQ杆滑动的过程中，杆与导轨所围成的三角形面积先增大后减小，三角形POQ内的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断B项对；再由PQ中电流方向及左手定则可判断D项对答案：BD10现代汽车中有一种先进的制动机构，可保证车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮仍有一定的滚动经研究这种方法可以更有效地制动，它有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图11所示，铁质齿轮P与车轮同步转动，右端有一个绕有线圈的磁体，M是一个电流检测器当车轮带动齿轮转动时，线圈中会有电流，这是由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，齿离开线圈时磁场减弱，磁通量变化使线圈中产生了感应电流将这个电流经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮被制动抱死在齿a转过虚线位置的过程中，关于M中感应电流的说法正确的是 () AM中的感应电流方向一直向左BM中的感应电流方向一直向右CM中先有自右向左、后有自左向右的感应电流DM中先有自左向右、后有自右向左的感应电流解析：由楞次定律知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”由于齿靠近线圈时被磁化，使磁场增强，感应电流的磁场总要阻碍原磁场增强，由安培定则可知M中感应电流的方向为自左向右；齿离开线圈时磁场减弱，由楞次定律知，M中感应电流方向为自右向左D项正确答案：D二、非选择题(本大题共2个小题，共30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)11(15分)如图12所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动t0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形为使MN棒中不产生感应电流，从t0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式解析：要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化在t0时刻，穿过线圈平面的磁通量1B0SB0l2设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为2Bl(lvt)由12得B.答案：B12(15分)磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图13所示，从ab进入磁场时开始计时(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象；(2)判断线框中有无感应电流若有，请判断出感应电流的方向；若无，请说明理由解析：线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)(1)线框进入磁场阶段：t为0，线框进入磁场中的面积与时间成正比，Slvt，最后为BSBl2.线框在磁场中运动阶段：t为，线框磁通量为Bl2，保持不变线框离开磁场阶段：t为，线框磁通量线性减小，最后为零(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应电流由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向答案：(1)如右图所示 (2)线框进入磁场阶段，感应电流方向逆时针；线框在磁 场中运动阶段，无感应电流；线框离开磁场阶段，感应 电流方向顺时针必考部分 选修3-2 第九章 第2单元 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课时作业命 题 设 计难度目标 题号 较易中等稍难单一目标法拉第电磁感应定律2、3、4、56、8、9自感、互感1、7综合目标综合应用1011、12一、选择题(本大题共9个小题，共63分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1(2010银川模拟)在图1所示的电路中，两个灵敏电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“”接线柱流入时，指针向左摆在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是()AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆BG1表指针向右摆，G2表指针向左摆CG1、G2表的指针都向左摆DG1、G2表的指针都向右摆解析：电路接通后线圈中电流方向向右，当电路断开时，线圈中电流减小，产生与原方向相同的自感电动势，与G2和电阻组成闭合回路，所以G1中电流方向向右，G2中电流方向向左，即G1指针向右摆，G2指针向左摆B项正确答案：B2(2009山东高考)如图2所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是()图2 A感应电流方向不变BCD段直导线始终不受安培力C感应电动势最大值EmBavD感应电动势平均值Bav解析：导体切割磁感线产生电动势，由右手定则可知，感应电流方向不变A正确感应电动势的最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动势，故EmBav，C正确 Ba2 t 由得Bav，D正确答案：ACD3如图3所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以BB0Kt(K0)随时间变化，t0时，P、Q两板电势相等两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板()A不带电B所带电荷量与t成正比C带正电，电荷量是D带负电，电荷量是解析：磁感应强度以BB0Kt(K0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律ESKS，而S，经时间t电容器P板所带电荷量QEC；由楞次定律知电容器P板带负电，故D选项正确答案：D4如图4甲所示，水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd，两棒中间用绝缘丝线系住开始，匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t的变化如图4乙所示I和FT分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力则在t0时刻()图4AI0，FT0BI0，FT0CI0，FT0 DI0，FT0解析：t0时刻，磁场变化，磁通量变化，故I0；由于B0，故ab、cd所受安培力均为零，丝线的拉力为零C项正确答案：C5如图5所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为.则下列说法正确的是()A回路中有大小和方向周期性变化的电流B回路中电流大小恒定，且等于C回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘D若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也 会有电流流过解析：把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干个相同的电源并联对外供电，电流方向由b经灯泡再从a流回铜盘，方向不变，C对，A错回路中感应电动势为EBLBL2，所以电流I，B对当铜盘不动，磁场按正弦规律变化时，铜盘中形成涡流，但没有电流通过灯泡，D错答案：BC6(2009安徽高考)如图6甲所示，一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd，水平 放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45 角，O、O分别是ab边和cd边的中点现将线框右半边ObcO绕OO逆时针旋 转90到图6乙所示位置在这一过程中，导线中通过的电荷量是 ()图6A. B.C. D0解析：甲图中，磁通量1BS，乙图中穿过线圈的磁通量等于零，根据公式q，A正确答案：A7如图7所示是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路解体时应先 ()A断开S1B断开S2C拆除电流表D拆除电阻R解析：当S1、S2均闭合时，电压表与线圈L并联；当S2闭合而S1断开时，电压表与线圈L串联，所以在干路断开前后自感线圈L中电流方向相同而电压表中电流方向相反只要不断开S2，线圈L与电压表就会组成回路，在断开干路时，L中产生与原来电流同方向的自感电流，使电压表中指针反向转动而可能损坏电压表正确答案为B. 答案：B8如图8所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对杆MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，则 ()AUBlv，流过固定电阻R的感应电流由b到dBUBlv，流过固定电阻R的感应电流由d到bCUBlv，流过固定电阻R的感应电流由b到dDUBlv，流过固定电阻R的感应电流由d到b解析：导体杆向右匀速运动产生的感应电动势为Blv，R和导体杆形成一串联电路，由分压原理得URBlv，由右手定则可判断出感应电流方向由NMbd，所以A选项正确答案：A9如图9所示，金属棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒与框架接触良好，匀强磁场垂直于ab棒斜向下从某时刻开始磁感应强度均匀减小(假设不会减至零)，同时施加一个水平外力F使金属棒ab保持静止，则F()A方向向右，且为恒力 B方向向右，且为变力C方向向左，且为变力 D方向向左，且为恒力解析：根据楞次定律，B减小时，磁通量减小，为阻碍减小，ab产生向右运动的趋势，故外力F方向向左再根据电磁感应定律，E，B均匀减小，故不变，E不变，I不变F安BIL均匀减小，故F为变力C项正确答案：C二、非选择题(本大题共3个小题，共37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)10(11分)(2010盐城模拟)如图10甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着边界t0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t0穿出磁场图10乙所示为外力F随时间t变化的图象若线框质量为m、电阻R及图象中的F0、t0均为已知量，则根据上述条件，请你推出：图 10(1)磁感应强度B的表达式；(2)线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势E的表达式解析：(1)线框运动的加速度：a线框边长：lat02线框离开磁场前瞬间速度：vat0由牛顿第二定律知：3F0ma解式得，B (2)线框离开磁场前瞬间感应电动势：EBlv解式得：E .答案：(1) (2) 11(12分)如图11甲所示，竖直向下的匀强磁场垂直于光滑的桌面，图甲中的虚线为磁场的边界线，边界线右侧的磁场区域足够大；质量为m、电阻为R的矩形金属线圈abcd平放在桌面上，线圈的长和宽分别为l和2l，线圈的一半在磁场内，一半在磁场外；t0时刻磁感应强度从B0开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下线圈的vt图象如图11乙所示，图乙中的斜向虚线为t0时刻速度图线的切线，数据由图中给出求：图11(1)t0时刻金属线圈的加速度；(2)磁感应强度的变化率.解析：(1)由vt图象知，t0时刻的加速度为a.(2)t0时刻ESl2回路中电流I此时安培力FB0Il由牛顿第二定律得Fma联立上述各式得.答案：(1)(2)12(14分)(2009全国卷)如图12所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率k，k为负的常量用电阻率为、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框，将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率解析：(1)导线框的感应电动势为El2B导线框中的电流为I式中R是导线框的电阻，根据电阻率公式有R联立式，将k代入得I(2)导线框所受磁场的作用力的大小为FBIl它随时间的变化率为Il由式得.答案：(1)(2)必考部分 选修3-2 第九章 第3单元 电磁感应规律的综合应用课时作业命 题 设 计难度题号目标 较易中等稍难单一目标电磁感应中的力学问题17、8电磁感应中的电路问题2、4电磁感应中的能量问题3、5、6综合目标综合应用9、1011、12一、选择题(本大题共9个小题，共63分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1(2010宁波模拟)如图1所示，有两根和水平方向成角的光 滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间 有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m 的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆 的速度会趋近于一个最大速度vm，则 () A如果B增大，vm将变大 B如果变大，vm将变大 C如果R变大，vm将变大 D如果m变小，vm将变大 解析：以金属杆为研究对象，受力如图所示 根据牛顿第二定律得 mgsinF安ma，其中F安. 当a0时，vvm， 解得vm， 结合此式分析即得B、C选项正确 答案：BC2如图2所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN 垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直 纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容 为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计现给导线 MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后， MN以速度v向右做匀速运动，则 () A电容器两端的电压为零 B电阻两端的电压为BLv C电容器所带电荷量为CBLv D为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为 解析：当导线MN匀速向右运动时，导线MN产生的感应电动势恒定，稳定后，电 容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端无电压，电容器两极板间电压U EBLv，所带电荷量QCUCBLv，故A、B错，C对；MN匀速运动时，因 无电流而不受安培力，故拉力为零，D错 答案：C3如图3所示的电路中，两根光滑金属导轨平行放置在倾角 为的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面 处在竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，电阻可略去 不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂 直的恒力F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑h高度的过程中，以下说 法正确的是 () A作用在金属棒上各力的合力做功为零 B重力做功将机械能转化为电能 C重力与恒力F做功的代数和等于电阻R上产生的焦耳热 D金属棒克服安培力做功等于重力与恒力F做的总功与电阻R上产生的焦耳热 之和 解析：由于金属棒匀速下滑，故作用在棒上的各个力的合力做功为零，故A对；克 服安培力做功将机械能转化为电能，故B错误；列出动能定理方程WGWFW安 0，变形可得WGWFW安，可知C正确，D错误 答案：AC4如图4所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位