第九章 電磁感應(yīng)

1、第九章 電磁感應(yīng)(時(shí)間100分鐘，滿分120分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題5分，共35分)1如圖1所示，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈當(dāng)一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時(shí)，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運(yùn)動趨勢的正確判斷是 ()AFN先小于mg后大于mg，運(yùn)動趨勢向左BFN先大于mg后小于mg，運(yùn)動趨勢向左CFN先小于mg后大于mg，運(yùn)動趨勢向右DFN先大于mg后小于mg，運(yùn)動趨勢向右2一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場中，設(shè)第1 s內(nèi)磁感線垂直線圈平面(即垂直于紙面)向里，如圖2甲所示若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖2乙所示，那么第3

2、s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小與其各處所受安培力的方向是 ()A大小恒定，沿順時(shí)針方向與圓相切B大小恒定，沿著圓半徑指向圓心C逐漸增加，沿著圓半徑離開圓心D逐漸增加，沿逆時(shí)針方向與圓相切3如圖3所示，光滑絕緣水平面上有一矩形線圈沖入一勻強(qiáng)磁場，線圈全部進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)，其動能恰好等于它在磁場外面時(shí)的一半，設(shè)磁場寬度大于線圈寬度，那么 ()A線圈恰好在剛離開磁場的地方停下B線圈在磁場中某位置停下C線圈在未完全離開磁場時(shí)即已停下D線圈完全離開磁場以后仍能繼續(xù)運(yùn)動，不會停下來4兩塊水平放置的金屬板間的距離為d，用導(dǎo)線與一個(gè)n匝線圈相連，線圈電阻為r，線圈中有豎直方向的磁場，電阻R與金屬板連接，如圖4所示，兩

3、板間有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量q的油滴恰好處于靜止，則線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況和磁通量的變化率分別是 ()A磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正增強(qiáng)，B磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正增強(qiáng)，C磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正減弱，D磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正減弱，5如圖5所示，水平光滑的平行金屬導(dǎo)軌，左端接有電阻R，勻強(qiáng)磁場B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒PQ垂直導(dǎo)軌放置今使棒以一定的初速度v0向右運(yùn)動，當(dāng)其通過位置a、b時(shí)，速率分別為va、vb，到位置c時(shí)棒剛好靜止，設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計(jì)，a到b與b到c的間距相等，則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個(gè)過程中 ()A回路中產(chǎn)生的內(nèi)能相等B棒運(yùn)動的加速度相

4、等C安培力做功相等D通過棒橫截面積的電荷量相等6如圖6所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示位置勻速向右拉出勻強(qiáng)磁場若第一次用0.3 s拉出，外力所做的功為W1，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s拉出，外力所做的功為W2，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q2，則 ()AW1W2，q1q2BW1W2，q1q2CW1W2，q1q2 DW1W2，q1q27如圖7所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界P重合導(dǎo)線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示從t0時(shí)刻開始，線框勻速橫

5、穿兩個(gè)磁場區(qū)域以abcdef為線框中的電動勢E的正方向，則如圖13所示的四個(gè)Et關(guān)系示意圖中正確的是 ()二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，錯(cuò)選或不答的得0分)8如圖9所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻r不能忽略R1和R2是兩個(gè)定值電阻，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈開關(guān)S原來是斷開的從閉合開關(guān)S到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定為止的時(shí)間內(nèi)，通過R1的電流I1和通過R2的電流I2的變化情況是()AI1開始較大而后逐漸變小BI1開始很小而后逐漸變大CI2開始很小而后逐漸變大DI2開始較大而后逐漸變小9如圖10所示，豎直平面內(nèi)的虛線上

6、方是一勻強(qiáng)磁場B，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過虛線進(jìn)入磁場，最后又落回原處，運(yùn)動過程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，則 ()A上升過程克服磁場力做的功大于下降過程克服磁場力做的功B上升過程克服磁場力做的功等于下降過程克服磁場力做的功C上升過程克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率D上升過程克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力的平均功率10如圖11所示，在平行于水平地面的勻強(qiáng)磁場上方有三個(gè)線圈，從相同的高度由靜止開始同時(shí)釋放，三個(gè)線圈都是用相同的金屬材料制成的邊長一樣的正方形，A線圈 有一個(gè)缺口，B、C線圈閉合，但B線圈的導(dǎo)線比C線圈的粗，則 ()A三個(gè)線圈

7、同時(shí)落地 BA線圈最先落地CA線圈最后落地 DB、C線圈同時(shí)落地11某輸電線路橫穿公路時(shí)，要在地下埋線通過，為了保護(hù)線路不至于被壓壞，預(yù)先鋪設(shè)結(jié)實(shí)的過路鋼管，再讓輸電線從鋼管中穿過電線穿管的方案有兩種：甲方案是鋪設(shè)兩根鋼管，兩條輸電線分別從兩根鋼管中穿過；乙方案是只鋪設(shè)一根鋼管，兩條輸電線都從這一根鋼管中穿過，如圖12所示如果輸電導(dǎo)線輸送的電流很大，那么，以下說法正確的是 ()A無論輸送的電流是恒定電流還是交變電流，甲、乙兩方案都是可行的B若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的C 若輸送的電流是交變電流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D若輸送的電流是交變電流，甲方案是可行的，乙方案是

8、不可行的12如圖13所示，兩根水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌ab、cd，表面光滑，處在豎直向上 的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒PQ垂直于導(dǎo)軌放在上面，以速度v向右勻速運(yùn)動，欲使棒PQ停下來，下面的措施可行的是(導(dǎo)軌足夠長，棒PQ有電阻) ()A在棒PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒B在棒PQ棒右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒C將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來D將導(dǎo)軌的a、c兩端和b、d兩端分別用導(dǎo)線連接起來三、計(jì)算題(本題共4小題，共55分解答時(shí)請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13(12分)如圖1

9、4所示，光滑的U形金屬導(dǎo)軌MNNM水平的固定在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌的寬度為L，其長度足夠長，M、M之間接有一個(gè)阻值為R的電阻，其余部分電阻不計(jì)一質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒ab恰能放在導(dǎo)軌之上，并與導(dǎo)軌接觸良好給棒施加一個(gè)水平向右的瞬間作用力，棒就沿軌道以初速度v0開始向右滑行求：(1)開始運(yùn)動時(shí)，棒中的瞬時(shí)電流i和棒兩端的瞬時(shí)電壓u分別為多大？(2)當(dāng)棒的速度由v0減小到v0/10的過程中，棒中產(chǎn)生的焦耳熱Q是多少？14(14分)一根電阻R0.6 的導(dǎo)線彎成一個(gè)圓形線圈，圓半徑r1 m，圓形線圈質(zhì)量m1 kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側(cè)有垂直線圈平面的磁感

10、應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場，如圖15所示若線圈以初動能E05 J沿x軸方向滑進(jìn)磁場，當(dāng)進(jìn)入磁場0.5 m時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電能為E3 J求： (1)此時(shí)線圈的運(yùn)動速度的大??；(2)此時(shí)線圈與磁場左邊緣兩交接點(diǎn)間的電壓；(3)此時(shí)線圈加速度的大小15(12分)如圖16所示，豎直放置的等距離金屬導(dǎo)軌寬0.5 m，垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B4 T，軌道光滑、電阻不計(jì)，ab、cd為兩根完全相同的金屬棒，套在導(dǎo)軌上可上下自由滑動，每根金屬棒的電阻為1 .今在ab棒上施加一個(gè)豎直向上的恒力F，這時(shí)ab、cd恰能分別以0.1 m/s的速度向上和向下做勻速滑行(g取10 m/s2)試求： (

11、1)兩棒的質(zhì)量；(2)外力F的大小16(17分)如圖17所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場，磁場寬度為s.一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F0.5v0.4(N)(v為金屬棒速度)的水平外力作用，從磁場的左邊界由靜止開始運(yùn)動，測得電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大(已知：l1 m，m1 kg，R0.3 ，r0.2 ，s1 m) (1)分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運(yùn)動；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；(3)若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足vv0x，且棒在運(yùn)動到ef

12、處時(shí)恰好靜止，則外力F作用的時(shí)間為多少？(4)若在棒未出磁場區(qū)域時(shí)撤出外力，畫出棒在整個(gè)運(yùn)動過程中速度隨位移變化所對應(yīng)的各種可能的圖線第九章 電磁感應(yīng) 【參考答案與詳細(xì)解析】(時(shí)間100分鐘，滿分120分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題，每小題5分，共35分)1解析：當(dāng)磁鐵沿矩形線圈中線AB正上方通過時(shí)，線圈中向下的磁通量先增加后減小，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流的方向(從上向下看)先逆時(shí)針再順時(shí)針，則線圈先上方為N極下方為S極，后改為上方為S極下方為N極，根據(jù)同名磁極相斥、異名磁極相吸，則線圈受到的支持力先大于mg后小于mg，線圈受到向右的安培力，則水平方向的運(yùn)動趨勢向右D項(xiàng)正確答案：D2

13、解析：由圖乙知，第3 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增大，變化率恒定，故感應(yīng)電流的大小恒定再由楞次定律，線圈各處受安培力的方向都使線圈面積有縮小的趨勢，故沿半徑指向圓心B項(xiàng)正確答案：B3解析：線圈沖入勻強(qiáng)磁場時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受安培力作用做減速運(yùn)動，動能減少同理，線圈沖出勻強(qiáng)磁場時(shí)，動能也減少，進(jìn)、出時(shí)減少的動能都等于安培力做的功由于進(jìn)入時(shí)的速度大，故感應(yīng)電流大，安培力大，安培力做的功也多，減少的動能也多，線圈離開磁場過程中，損失的動能少于它在磁場外面時(shí)動能的一半，因此線圈離開磁場仍繼續(xù)運(yùn)動D項(xiàng)正確答案：D4解析：由平衡條件知，下金屬板帶正電，故電流應(yīng)從線圈下端流出，由楞次定律可以判定磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎

14、直向上且正減弱或豎直向下且正增強(qiáng)，A、D錯(cuò)誤；因mgq，UR，En，聯(lián)立可求得，故只有C項(xiàng)正確答案：C5解析：棒由a到b再到c的過程中，速度逐漸減小根據(jù)EBlv，E減小，故I減小再根據(jù)FBIl，安培力減小，根據(jù)Fma，加速度減小，B錯(cuò)誤由于a與b、b與c間距相等，故從a到b安培力做的功大于從b到c安培力做功，故A、C錯(cuò)誤再根據(jù)平均感應(yīng)電動勢，qt得q，故D正確答案：D6解析：設(shè)線框長為L1，寬為L2，其電阻為R.第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v13v2.勻速拉出磁場時(shí)，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1F1L1BI1L2L1B2LL1v1/R，同理W2B2LL1v2/

15、R，故W1W2；又由于線框兩次拉出過程中，磁通量的變化量相等，即12，由qIttt，得：q1q2.故正確答案為選項(xiàng)C.答案：C7 解析：由右手定則和EBlv判定水平位移從0l時(shí)EBlv；從l2l時(shí)，E0；從2l3l時(shí)，E3Blv；從3l4l時(shí)，E2Blv，可知圖C正確答案：C二、多項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，錯(cuò)選或不答的得0分)8解析：閉合開關(guān)S時(shí)，由于L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈，產(chǎn)生反向的自感電動勢阻礙電流的變化，所以開始時(shí)I2很小而I較大，隨著電流達(dá)到穩(wěn)定，線圈的自感作用減小，I2開始逐漸變大，由于分流導(dǎo)致穩(wěn)定

16、電路中R1中的電流減小故選A、C.答案：AC9解析：線圈上升過程中，加速度增大且在減速，下降過程中，運(yùn)動情況比較復(fù)雜，有加速、減速或勻速等，把上升過程看做反向的加速，可以比較當(dāng)運(yùn)動到同一位置時(shí)，線圈速度都比下降過程中相應(yīng)的速度要大，可以得到結(jié)論：上升過程中克服安培力做功多；上升過程時(shí)間短，故正確選項(xiàng)為A、C.答案：AC10解析：由于A線圈上有缺口，A中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力的阻礙作用，所以A線圈先落地，B正確B、C線圈在進(jìn)入磁場的過程中，受安培力與重力作用，滿足：mgmam密·4L·SR電所以4密LSg4密LSa4密g4密aag，由于B、C線圈起始下落高度相同，材料相同

17、，所以a相同，進(jìn)入相同的磁場，B、C線圈同時(shí)落地，D選項(xiàng)正確答案：BD11解析：若輸送的電流是恒定電流，甲、乙兩方案都是可行的，B正確輸電線周圍存在磁場，交變電流產(chǎn)生變化的磁場，因此在輸電過程中輸電線因電流變化引起自感現(xiàn)象，當(dāng)輸電線上電流很大時(shí)，強(qiáng)大的自感電流有可能將鋼管融化，造成事故，所以甲方案是不可行的在乙方案中，兩條輸電線中的電流方向相反，產(chǎn)生的磁場互相抵消，使自感現(xiàn)象的影響減弱到可以忽略不計(jì)的程度，是可行的，C正確此題類似于課本中提到的“雙線并繞”答案：BC12解析：在棒PQ右側(cè)放金屬棒時(shí)，回路中會有感應(yīng)電流，使金屬棒加速，棒PQ減速，當(dāng)兩者獲得共同速度時(shí)，回路中感應(yīng)電流為零，兩棒都將

18、做勻速運(yùn)動，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤當(dāng)一端或兩端用導(dǎo)線連接時(shí)，棒PQ的動能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而最終靜止，C、D兩選項(xiàng)正確答案：CD三、計(jì)算題(本題共4小題，共55分解答時(shí)請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13解析：(1)開始運(yùn)動時(shí)，棒中的感應(yīng)電動勢：EBLv0棒中的瞬時(shí)電流：i棒兩端的瞬時(shí)電壓：uEBLv0.(2)由能量守恒定律知，閉合電路在此過程中產(chǎn)生的焦耳熱：Q總mv02m(v0)2mv02棒中產(chǎn)生的焦耳熱為：QQ總mv02.答案：(1)BLv0(2)mv0214解析：(1)設(shè)線圈的速度為v，由能量守恒定律得E0Emv2.解得：v2 m/s.(2)線圈切割磁感線的有效長度L2 m，電動勢EBLv V，電流I A，兩交接點(diǎn)間的電壓UIR1×0.6× V V.(3)FmaBIL，所以a2.5 m/s2.答案：(1)2 m/s(2) V(3)2.5 m/s215解析：(1)根據(jù)右手定則，可以判定電路中電流方向是沿acdba流動的設(shè)ab棒的質(zhì)量為m1，cd棒的質(zhì)量為m2.取cd棒為研究對象，受力分析，根據(jù)平衡條件可得BILm2g其中I，得m20.04 kg，根據(jù)題意判斷可知m10.04 kg.(2)取兩根棒整體為研究對象，根據(jù)平衡條件可得Fm1gm2g0.8