2019-2020学年高中物理 第4章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况训练（含解析）新人教版选修3-2

电磁感应现象的两类情况基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第14题只有一项符合题目要求，第56题有多项符合题目要求)1(2019马鞍山名校期中)关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是()a奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系b法拉第在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化c回路中的磁场发生变化时产生感生电动势，其本质是变化的磁场能在其周围空间激发感生电场，通过电场力对自由电荷做功实现能量的转移或转化d导体在磁场中做切割磁感线运动时产生动生电动势，其本质是导体中的自由电荷受到洛伦兹力作用，通过洛伦兹力对自由电荷做功实现能量的转化【答案】c【解析】奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系，而法拉第发现了电磁感应现象，故a错误；楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故b错误；根据电磁学理论可知，回路中的磁场发生变化时产生感生电动势，其本质是变化的磁场能在其周围空间激发感生电场，通过电场力对自由电荷做功实现能量的转移或转化，故c正确；导体在磁场中做切割磁感线运动时产生动生电动势，其产生与洛伦兹力有关，但要注意洛伦兹力永不做功的性质，故d错误2(2018北京名校期末)如图所示，在水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一带正电小球质量为m，电荷量为q，在槽内沿顺时针做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，且b逐渐增加，则()a小球速度变大b小球速度变小c小球速度不变d以上三种情况都有可能【答案】a【解析】磁感应强度竖直向上，b随时间成正比增加，由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电场沿顺时针方向小球带正电，小球所受电场力沿顺时针方向，与小球的运动方向相同，小球做加速运动，速度逐渐增加，故a正确，b、c、d错误3(2019山东校级期中)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 t一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是()a电压表记录的电压为0.5 mvb电压表记录的电压为0.9 mvc河南岸的电势较高d河北岸的电势较高【答案】d【解析】海水自西向东流切割地磁场的磁感线，产生的感应电动势大小为eblv4.51051002 mv9 mv，则电压表记录的电压为9 mv，故a、b错误；地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，落潮时，海水自西向东流，相当于导体切割磁感线，由右手定则判断可知，感应电动势的方向由河南岸指向北岸，则河北岸的电势较高，故c错误，d正确4(2019西藏名校检测)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正当磁感应强度b随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是()甲 乙a b c d【答案】c【解析】根据法拉第电磁感应定律有enns，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与bt图象中的斜率成正比，由图象可知：02 s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，24 s斜率不变，电流方向为逆时针，整个过程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变，故a、b、d错误，c正确5(2018淮北名校期中)如图，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产生的原因是一样的【答案】ab【解析】因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势，故a正确；动生电动势的产生与洛伦兹力有关，感生电动势与电场力做功有关，故b正确，c、d错误6(2019石家庄名校模拟)如图甲所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，一个线圈与一个电容器相连，线圈平面与匀强磁场垂直，电容器的电容c60 f，穿过线圈的磁通量随时间t的变化如图乙所示，下列说法不正确的是()a电容器下极板电势高于上极板b线圈中磁通量的变化率为3 wb/sc电容器两极板间电压为2.0 vd电容器所带电荷量为120 c【答案】abd【解析】根据楞次定律，可判断出电容器上极板电势高于下极板，故a错误；根据图象可得线圈中磁通量的变化率为 wb/s2 wb/s，故b错误；根据法拉第电磁感应定律有en2.0 v，故c正确；根据qcu，可得电容器所带电荷量为q601062.0 c1.20104 c，故d错误故选abd.二、非选择题7如图甲所示，截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈a处在变化的磁场中磁场方向垂直纸面，其磁感应强度b随时间t的变化规律如图乙所示，设向外为b的正方向r14 ，r26 ，c30 f，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负甲乙【答案】7.2106 c上极板带正电【解析】ens1000.2 v0.4 v电路中的电流i a0.04 a所以ucu2ir20.046 v0.24 vqcuc301060.24 c7.2106 c.由楞次定律和安培定则可知，电容器的上极板带正电8(2019田家庵校级期中)如图所示，l10.5 m，l20.8 m，回路总电阻为r0.2 ，物块m的质量m0.04 kg，导轨光滑，开始时磁场b01 t现使磁感应强度以0.2 t/s的变化率均匀地增大，求：当t为多少时，m刚好离开地面？(g取10 m/s2)【答案】5 s【解析】回路中原磁场方向向下，且磁通量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场方向向上，根据安培定则可以判知，ab中的感应电流的方向是ab，由左手定则可知，ab所受安培力的方向水平向左，从而向上拉起重物设ab中电流为i时m刚好离开地面，此时有fbbil1mgiel1l2bb0t解得fb0.4 n，i0.4 a，b2 t，t5 s.能力提升9(2019石嘴山名校月考)有两个匀强磁场区域，宽度都为l，磁感应强度大小都是b，方向如图所示由均匀导线制成单匝正方形闭合线框，边长为l.闭合线框从左向右匀速穿过与线框平面垂直的两个匀强磁场区域，规定感应电流逆时针方向为正方向，则线框从位置运动到位置的过程中感应电流i随时间t变化的图象正确的是() abcd【答案】c【解析】金属棒刚进入磁场时切割磁感线产生感应电流，由右手定则判断出感应电流方向为逆时针方向，为正值，故b、d错误，此过程感应电流大小i，v不变，i不变；当线框刚进入第二个磁场时，右侧金属棒切割磁感线产生的感应电动势方向向下，左侧金属棒产生的感应电动势向上，总的感应电动势方向为顺时针方向，感应电流沿顺时针方向，为负值此过程感应电流的大小i22i，故a错误，c正确10(2019湛江一模)如图所示，磁感应强度为b的匀强磁场方向水平(垂直于纸面向外)竖直放置的冂形导轨宽为l，上端接有电阻r，导轨部分的电阻可忽略不计光滑金属棒ab的质量为m、阻值为r.将金属棒由静止释放，金属棒下降的高度为h时达到最大速度vm.已知金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触，则在金属棒下降h的过程中()a金属棒的加速度值先增大后减小b金属棒的最大速度vmc通过金属棒的电荷量为d金属棒产生的焦耳热为mgh【答案】d【解析】金属棒受到的安培力fbilbl，对金属棒，由牛顿第二定律得mgfma，联立解得加速度ag.金属棒做加速运动，v增加，则加速度a减小，当mgf时，a0，所以金属棒的加速度值一直减小直到零，故a错误；金属棒匀速运动时速度最大，此时 a0，由平衡条件得mg，得最大速度为vm，故b错误；由法拉第电磁感应定律可知，平均感应电动势为e，平均感应电流为i，通过金属棒的电荷量为qit，联立解得q，故c错误；对回路分析，由能量守恒定律得mghmvq，金属棒产生的热量为qrq，解得qrmgh，故d正确11(2019揭阳一模)如图，有小孔o和o的两金属板正对并水平放置，分别与平行金属导轨连接，、区域有垂直导轨所在平面的匀强磁场金属杆ab与导轨垂直且接触良好，并一直向右匀速运动某时刻ab进入区域，同时一带正电小球从o孔竖直射入两板间ab在区域运动时，小球匀速下落；ab从区域右边界离开区域时，小球恰好从o孔离开已知板间距为3d，导轨间距为l，、区域的磁感应强度大小相等、宽度均为d.带电小球质量为m，电荷量为q，ab运动的速度为v0，重力加速度为g.求：(1)磁感应强度b的大小；(2)把磁感应强度增大到b，金属杆进入区域和小球射入两板间的初速度不变，发现小球从o孔离开时的速度与其初速度相等，问b多大？要实现这个过程，v0要满足什么条件？【答案】(1)(2)v0【解析】(1)ab在磁场区域运动时，产生的感应电动势大小为blv0金属板间产生的场强大小为eab在磁场区域运动时，带电小球匀速下落，有mgqe解得b.(2)磁感应强度增大后，ab产生的感应电动势大小为blv0金属板间产生的场强大小为e小球在两板间先做匀减速运动，再做匀加速运动，设加速度大小分别为a1、a2由牛顿第二定律得qemgma1qemgma2根据运动学公式有s1t1，s2t2v1va1t1，vv1a2t2s1s23d当磁感应强度为b时，ab从区域右边离开磁场时，小球恰好从o孔离开，则有3dvtdv0t联立解得b根据题意bb即解得v0，这就是v0要满足的条件12如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度b随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直金属线圈所围的面积s200 cm2，匝数n1 000，线圈电阻r1.0 .线圈与电阻r构成闭合回路，电阻r4.0 .匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示求：(1)在t2.0 s时刻，通过电阻r的感应电流大小；(2)在t5.0 s时刻，电阻r消耗的电功率；(3)06.0 s内整个闭合电路中产生的热量【答案】(1)0.2 a(2)2.56 w(3)7.2 j【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律，04.0 s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流t2.0 s时的感应电动势e1ns10000.05200104 v1 v根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的