高考物理选修知识点巩固练习 电磁感应与电路知识、能的转化和守恒专题 基础

【巩固练习】一、选择题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（ ） 2下列说法中正确的是（ ） A感生电场是由变化的磁场激发而产生的 B恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定 D感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向3下列说法中正确的是（ ） A动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的 B因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的 C动生电动势的方向可以由右手定则来判定 D导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反4(2014 开封模拟)如图所示，有一个磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，一半径为r、电阻为2R的金属圆环放置在磁场中，金属圆环所在的平面与磁场垂直金属杆Oa一端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R；另一金属杆Ob一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R.已知Oa杆以角速度匀速旋转，所有接触点接触良好，Ob不影响Oa的转动，则下列说法正确的是()A流过Oa的电流可能为Br2/(5R)B流过Oa的电流可能为6Br2/(25R)COa旋转时产生的感应电动势的大小为Br2DOa旋转时产生的感应电动势的大小为 5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增大 C减少 D以上情况都有可能6如图所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑导轨（电阻不计）匀速滑到ab位置，若v1v2=12，则在这两次过程中（ ） A回路电流I1I2=12 B产生的热量Q1Q2=12 C通过任一截面的电荷量q1q2=12 D外力的功率P1P2=127如图所示，两块水平放置的金属板间距离为d，用导线与一个n匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的磁场B中。两板间有一个质量为m、电荷量为+q的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（ ） A正在增强； B正在减弱； C正在减弱； D正在增强；8一直升机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升机螺旋桨叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，如图所示，则（ ） A，且a点电势低于b点电势 B，且a点电势低于b点电势 C，且a点电势高于b点电势 D，且a点电势高于b点电势二、填空题9如图所示，两条光滑平行金属导轨间距d=0.60 m，导轨两端分别接有R1=10、R2=2.5 的电阻。磁感应强度B=0.20 T的匀强磁场垂直于轨道平面向纸外，导轨上有一根电阻为1.0 的导体杆MN。当MN杆以v=5.0 ms的速度沿导轨向左滑动时： （1）MN杆产生的感应电动势大小为_V。 （2）用电压表测MN两点间电压时，电表的示数为_V。 （3）通过电阻R1的电流为_A，通过电阻R2的电流为_A。10（2015 杭州一模）如图所示，两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内，相距l=0.3m，导轨的左端M、N用R=0.2的电阻连接，导轨电阻不计，导轨上跨放着一根电阻r=0.1、质量为m=0.1kg的金属杆，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.5T。现对金属杆施加水平力使它向右由静止开始以0.5m/s2的加速度运动。导轨足够长，则（1）从杆开始运动后2s内通过电阻R的电量为 _C（2）从杆开始运动第2s末，拉力的瞬时功率为 W。11如图所示，沿水平面放一宽50 cm的U形光滑金属框架，电路中电阻R=2.0，其余电阻不计。匀强磁场B=0.8 T，方向垂直于框架平面向上。金属棒MN质量为30 g，它与框架两边垂直。MN的中点O用水平的绳跨过定滑轮系一个质量为20 g的砝码，自静止释放砝码后，电阻R能得到的最大功率为_W。三、解答题12如图所示，一段长为L的直导线弯成圆周形状，置于垂直于纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B，则： （1）导线以速度v沿纸面向上运动时，a、b两点间电势差是多少？ （2）导线绕过a点与磁场方向平行的轴以角速度转动时，a、b两点间电势差是多少？13（2015 舟山校级期中）如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计。求0至t1时间内 (1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量。14如图所示，在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中放一半径r0=50 cm的圆形导轨，上面有四根导体棒，一起以角速度=103 rads沿逆时针方向匀速转动，圆导轨边缘与圆心处通过电刷与外电路连接，若每根导体棒的有效电阻R=0.4，外接电阻R=3.9。求： （1）每根导体棒产生的感应电动势； （2）当开关S接通和断开时两电表的读数。（RV，RA0）【答案与解析】一、选择题1【答案】C 【解析】要产生恒定的感生电场，所产生的感应电动势也一定是恒定的，由可知，磁场必须是均匀变化的，故C正确。2【答案】AC 【解析】由麦克斯韦电磁理论知A正确，B错误；感生电场的产生也是符合电磁感应原理的，C正确；感生电扬的电场线是闭合的，但不一定是逆时针方向，故D错误。3【答案】AC 【解析】洛伦兹力对导体中自由电荷做功是产生动生电动势的本质，A正确；在导体中自由电荷受洛伦兹力的合力与合速度方向垂直，总功为0，B错误，C正确；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外的力的合力才与安增力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，故D错误。4【答案】ABD【解析】Oa旋转时产生的感应电动势的大小为：，D正确，C错误；当Oa旋转到与Ob共线但不重合时，等效电路如图甲所示，此时有，当Oa与Ob重合时，环的电阻为0，等效电路如图乙所示，此时有，所以)，A、B正确5【答案】B 【解析】当磁场增强时，将产生逆时针方向的感生电场，带正电粒子受电场力作用，动能增大。6【答案】AB 【解析】感应电动势为，感应电流，大小与速度成正比，产生的热量 ，B、R是一样的，两次产生的热量比就是运动速度比。通过任一截面的电荷量与速度无关，所以应为11。金属棒运动中受磁场力的作用，为使棒匀速运动，外力大小要与磁场力相同。则外力的功率，其中B、R相同，外力的功率与速度的平方成正比，应为14。7【答案】B 【解析】油滴平衡有，电容器上极板必带负电那么螺线管下端相当于电源正极，由楞定律知，磁场B正在减弱，又，UC=E，可得。8【答案】A 【解析】本题考查棒转动切割产生的感应电动势，解题时应注意看清条件是“顺着地磁场方向看”。对于螺旋桨叶片ab，其切割磁感线的速度是其做圆周运动的线速度，螺旋桨上不同的点线速度不同，但满足v=R，可求其等效切割速度，运用法拉第电磁感应定律E=BLv=fL2B。由右手定则判断电流的方向为由a指向b，在电源内部电流由低电势流向高电势，故选项A正确。二、填空题9【答案】（1）0.60 （2）0.40 （3）0.04 0.16 【解析】（1）MN杆向左匀速滑动，杆是电路的电源，为R1、R2两电阻构成的外电路供电，MN杆产生的感应电动势的大小E=Bdv=0.200.605.0V=0.60 V。（2）用电压表测MN两端电压时，测的是闭合电路的路端电压。电路中的外电阻 =2.0，MN杆做为电源，其内阻r=1.0，电动势E=0.6 V；闭合电路中的总电流，=0.20 A；MN杆两端的电压为UMN=EIr=(0.600.201.0) V=0.40 V，即是电压表的示数。 （3）通过电阻R1和R2的电流分别是： ， 。10【答案】（1）0.5；（2）0.125【解析】（1）杆切割磁感线产生感应电动势：电荷量：代入数据，得Q=0.5C（2）杆切割磁感线产生感应电动势：由闭合电路欧姆定律，电路电流：安培力为拉力速度第2s末，拉力的瞬时功率为： 11【答案】0.5 W【解析】该题应用电磁感应、物体平衡和电功率的知识求解。由题意分析可知，当砝码加速下落到速度最大时，砝码的合外力为零，此时R得到的功率最大为 （1） （2）由式（1）、式（2）得三、解答题12【答案】（1） （2） 【解析】（1）若圆半径为r，则有，。 若导线以速度v沿纸面向上运动，其等效切割长度为r，所以。 （2）导线绕a转动时，其等效切割长度，导线中产生的感应电动势。可得：。13【答案】(1) 方向由b到a (2) 【解析】(1)根据楞次定律可知，通过R1的电流方向为由b到a。根据法拉第电磁感应定律得线圈中的电动势为根据闭合电路欧姆定律得通过R1的电流为(2)通过R1的电荷量，R1上产生的热量。14【答案】（1）50 V （2）S接通时，I=12.5 A，U=48.75 V；S断开时，I=0，U=50 V 【解析】本题考查电磁感应中的电路问题及转动切割产生感应电动势，关键是看清四条棒作电源时是并联关系，以便确定内阻。 （1）每根