物理人教版选修3-2课时跟踪检测（五）电磁感应现象的两类情况

课时跟踪检测（五）电磁感应现象的两类情况一、单项选择题1．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、方向相反解析：选C动生电动势是洛伦兹力沿导体方向的分力做功引起的，但洛伦兹力对自由电荷所做的总功仍为零，A、B错误；动生电动势是由于导体切割磁感线产生的，可由右手定则判定方向，C正确；只有在导体棒切割磁感线且做匀速运动时，除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等方向相反，做变速运动时不成立，故D错误。2.如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，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无关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解析：选A根据动生电动势的定义，A项正确；动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B、C、D项错误。3.(2017·浙江义乌二中检测)如图所示，A、B两闭合圆形线圈用相同导线且均绕成10匝，半径RA＝2RB，内有以B线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中感应电动势EA∶EB与产生的感应电流IA∶IB分别是()A．EA∶EB＝1∶1；IA∶IB＝1∶2B．EA∶EB＝1∶2；IA∶IB＝1∶2C．EA∶EB＝1∶4；IA∶IB＝2∶1D．EA∶EB＝1∶2；IA∶IB＝1∶4解析：选A根据法拉第电磁感应定律，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB·S,Δt)，题中n相同，eq\f(ΔB,Δt)相同，有效面积S也相同，则得到A、B环中感应电动势EA∶EB＝1∶1，根据电阻定律R＝ρeq\f(L,S)，L＝n·2πr，ρ、S相同，则电阻之比RA∶RB＝rA∶rB＝2∶1，根据欧姆定律I＝eq\f(E,R)得，产生的感应电流之比IA∶IB＝1∶2，故A正确，B、C、D错误。4.如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为()A.eq\r(2)BRv B.eq\f(\r(2),2)BRvC.eq\f(\r(2),4)BRv D.eq\f(3\r(2),4)BRv解析：选D设整个圆环电阻是R，其外电阻(即磁场外的部分)是圆环总电阻的3/4，而在磁场内切割磁感线的有效长度是eq\r(2)R，相当于电源，E＝B·eq\r(2)R·v，根据欧姆定律可得U＝eq\f(\f(3,4)R,R)E＝eq\f(3\r(2),4)BRv，D正确。5.水平放置的金属框架cdef处于如图所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且与框架接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则()A．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力也增大B．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力也不变C．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大D．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变解析：选C磁感应强度均匀增大时，磁通量的变化率eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，故回路中的感应电动势和感应电流都是恒定的；又ab棒所受的摩擦力等于安培力，即Ff＝F安＝BIL，故当B增加时，摩擦力增大，选项C正确。6．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图所示，用紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转。下列说法正确的是()A．回路中电流的大小变化，方向不变B．回路中电流的大小不变，方向变化C．回路中电流的大小和方向都做周期性变化D．回路中电流的方向不变，从b导线流进电流表解析：选D圆盘半径垂直切割磁感线，由E＝eq\f(1,2)Br2ω可得，电动势的大小一定，则电流的大小一定；由右手定则可知，电流方向是从圆盘边缘流向圆心，电流从b导线流进电流表，选项D正确。7.如图所示，在一均匀磁场中有一导线框abcd，线框处于水平面内，磁场方向与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一段导体杆，它可在abcd上无摩擦地滑动，杆ef及导线框的电阻都可不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则()A．ef将减速向右运动，但不是匀减速B．ef将匀减速向右运动，最后停止C．ef将匀速向右运动D．ef将往返运动解析：选Aef向右运动，在闭合回路中产生感应电流，根据楞次定律，ef所受安培力将阻碍其向右运动，即ef要克服安培力做功而使动能减少，故ef是向右做减速运动，随速度v的减小，由安培力产生的加速度减小，故不可能做匀减速运动。A正确。8.如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按选项图中的哪一图线所示的方式随时间变化时，导体环将受到向上的磁场作用力()解析：选A根据法拉第电磁感应定律得E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S，又根据楞次定律可得，当导体环受到向上的磁场力时，说明穿过线圈的磁通量正在减小，所以导线abcd中的电流正在减小，由I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔBS,ΔtR)可知，eq\f(ΔB,Δt)正在减小，即B­t图象上各点切线的斜率随时间减小，应选A。二、多项选择题9．某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是()A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向解析：选AD感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则得到感应电流的方向即感生电场的方向：从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向。所以A、D正确。10.(2017·台州中学高二检测)著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中心处有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如图所示。当线圈接通电源后，将产生图示逆时针方向的电流，则下列说法正确的是()A．接通电源瞬间，圆板不会发生转动B．线圈中电流强度的增大或减小会引起圆板向不同方向转动C．若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反D．若金属小球带正电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反解析：选BD线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生感生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其带动圆板转动，故A错误；不论线圈中电流强度的增大或减小都会引起磁场的变化，从而产生不同方向的电场，使小球受到电场力的方向不同，所以会向不同方向转动，故B正确；接通电源瞬间，产生顺时针方向的感生电场，若小球带负电，圆板转动方向与线圈中电流方向相同，故C错误；同理D正确。三、非选择题11.可绕固定轴OO′转动的正方形线框的边长为L，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的时间为t，此时ab边的速度为v。设线框始终处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，试求：(1)这个过程中回路中的感应电动势；(2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势。解析：(1)线框从水平位置到达竖直位置的过程中回路中的感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BL2,t)。(2)线框到达竖直位置时回路中的感应电动势E′＝BLv。答案：(1)eq\f(BL2,t)(2)BLv12．如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝0.5m。右端接一阻值为4Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按图乙所示规律变化。CF长为2m。在t＝0时，金属棒从图中位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中，小灯泡亮度始终不变。已知ab金属棒接入回路中的电阻为1Ω，求：(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F的大小；(3)金属棒的质量。解析：(1)金属棒未进入磁场时，回路总电阻R总＝RL＋Rab＝5Ω回路中感应电动势为：E1＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝0.5V小灯泡中的电流强度为：IL＝eq\f(E1,R总)＝0.1A。(2)因小灯泡亮度不变，由题图乙易知，在t＝4s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流强度：