課時訓(xùn)練4電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況

1、.課時訓(xùn)練4電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況題組一感生電場與感應(yīng)電動勢1.多項選擇題以下說法中正確的選項是A.感生電場由變化的磁場產(chǎn)生B.恒定的磁場也能在周圍空間產(chǎn)生感生電場C.感生電場的方向也同樣可以用楞次定律和右手定那么來斷定D.感生電場的電場線是閉合曲線,其方向一定是沿逆時針方向解析:磁場變化時在空間激發(fā)感生電場,其方向與所在閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向一樣,可由楞次定律和右手定那么斷定,應(yīng)選項A、C正確,選項B、D錯誤。答案:AC2.多項選擇題某空間出現(xiàn)了如下圖的磁場,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時,在垂直于磁場的方向上會產(chǎn)生感生電場,有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化與感生電場的方向關(guān)系描繪正確的選項是A.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度

2、均勻增大時,感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時針方向B.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時,感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為逆時針方向C.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時,感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時針方向D.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時,感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為逆時針方向解析:感生電場中電場線的方向用楞次定律來斷定:原磁場向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度在增大,在周圍有閉合導(dǎo)線的情況下,感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)與原磁場方向相反,即感應(yīng)電流的磁場方向向下,再由右手螺旋定那么得到感應(yīng)電流的方向是從上向下看應(yīng)為順時針方向,那么感生電場的方向從上向下看也為順時針方向;同理可知,原磁場方向向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時,感生電場的方向從上向下看應(yīng)

3、為逆時針方向。選項A、D正確。答案:AD3.多項選擇題某空間出現(xiàn)了如下圖的一組閉合電場線,方向從上向下看是順時針的,這可能是A.沿AB方向磁場在迅速減弱B.沿AB方向磁場在迅速增強(qiáng)C.沿BA方向磁場在迅速增強(qiáng)D.沿BA方向磁場在迅速減弱解析:感生電場的方向從上向下看是順時針的,假設(shè)在平行感生電場的方向上有閉合回路,那么回路中的感應(yīng)電流方向從上向下看也應(yīng)該是順時針的,由右手螺旋定那么可知,感應(yīng)電流的磁場方向向下,根據(jù)楞次定律可知,原磁場有兩種可能:原磁場沿AB方向且減弱,或原磁場沿BA方向且增強(qiáng),所以A、C有可能。答案:AC4.在如下圖的A、B、C、D四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電場的是解析:

4、均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電場,C正確。答案:C5.如下圖,固定于程度桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動。此時adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形。金屬棒的電阻為r,其余部分電阻不計。開場時磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。1假設(shè)從t=0時刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,每秒增加k,同時保持棒靜止,求金屬棒中的感應(yīng)電流大小和方向。2在上述1情況中,始終保持金屬棒靜止,當(dāng)t=t1末時需加的垂直于棒的程度拉力為多大?解析:1根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=t=BtS=kl2,再根據(jù)歐姆定律得I=Er=kl2r,根據(jù)楞次定律可知回路中的電流方向為逆時針方向,即棒上電流從b到a。

5、2要保持棒靜止,使作用到棒上的力平衡,即程度拉力等于棒受到的安培力F=F安=BIl=B0+kt1kl2rl=kl3rB0+kt1。答案:1kl2r棒中電流方向由b到a2(B0+kt1)kl3r題組二動生電動勢6.多項選擇題如下圖,導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動時,將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,因此在電路中有電流通過,以下說法中正確的選項是A.因?qū)w運(yùn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢B.動生電動勢的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān)C.動生電動勢的產(chǎn)生與電場力有關(guān)D.動生電動勢和感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的原因是一樣的解析:根據(jù)動生電動勢的定義,選項A正確。動生電動勢中的非靜電力與洛倫茲力有關(guān),感應(yīng)電動勢中的非靜電力與感生電場有關(guān),選項

6、B正確,選項C、D錯誤。答案:AB7.如圖甲所示,固定在程度桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬桿ab與金屬框架接觸良好。在兩根導(dǎo)軌的端點d、e之間連接一電阻,其他部分電阻忽略不計。現(xiàn)用一程度向右的外力F作用在金屬桿ab上,使金屬桿由靜止開場向右在框架上滑動,運(yùn)動中桿ab始終垂直于框架。圖乙為一段時間內(nèi)金屬桿受到的安培力F安隨時間t的變化關(guān)系,那么圖中可以表示外力F隨時間t變化關(guān)系的圖象是解析:ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=Blv,感應(yīng)電流為I=BlvR,安培力F安=B2l2vR,所以vF安,vt,金屬桿的加速度為定值,又由牛頓第二定律F-F安=ma,即 F=F安+

7、ma,應(yīng)選項D正確。答案:D8.磁浮列車的運(yùn)行原理可簡化為如下圖的模型,在程度面上,兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等間隔 分布的勻強(qiáng)磁場B1和B2,導(dǎo)軌上有金屬框abcd,金屬框?qū)挾萢b與磁場B1、B2寬度一樣。當(dāng)勻強(qiáng)磁場B1和B2同時以速度v0沿直導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動時,金屬框也會沿直導(dǎo)軌運(yùn)動,設(shè)直導(dǎo)軌間距為L,B1=B2=B,金屬框的電阻為R,金屬框運(yùn)動時受到的阻力恒為F,那么金屬框運(yùn)動的最大速度為多少?解析:當(dāng)磁場B1、B2同時以速度v0向右勻速運(yùn)動時,線框必然同時有兩條邊切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。線框以最大速度運(yùn)動時切割磁感線的速度為v=v0-vm當(dāng)線框以最大速度vm勻速行駛時,線框產(chǎn)生

8、的感應(yīng)電動勢為E=2BLv線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I=ER線框所受的安培力為F安=2BIL線框勻速運(yùn)動時,據(jù)平衡條件可得F安=F解得vm=4B2L2v0-FR4B2L2。答案:4B2L2v0-FR4B2L2建議用時:30分鐘1.多項選擇題以下說法正確的選項是A.磁場變化時會在空間激發(fā)電場B.處于變化磁場中的導(dǎo)體中的自由電荷定向挪動,是由于受到感生電場的作用C.感生電場就是感應(yīng)電動勢D.以上說法都不對解析:麥克斯韋認(rèn)為,磁場的變化會在空間激發(fā)一種電場。假設(shè)閉合電路此刻處于這種電場中,導(dǎo)體中的自由電荷將發(fā)生定向運(yùn)動,產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。其非靜電力就是這種感生電場對自由電荷的作用

9、,所以選項A、B是正確的,選項C是錯誤的。答案:AB2.如下圖,在一程度光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽,有一帶正電小球質(zhì)量為m、電荷量為q,在槽內(nèi)沿順時針做勻速圓周運(yùn)動,現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強(qiáng)磁場,且B逐漸增加,那么A.小球速度變大B.小球速度變小C.小球速度不變D.以上三種情況都有可能解析:在此空間中,沒有閉合導(dǎo)體,但磁場的變化使空間產(chǎn)生感生電場。根據(jù)楞次定律得出如下圖感生電場,又因小球帶正電荷,電場力與小球速度同向,電場力對小球做正功,小球速度變大,選項A正確。答案:A3.如圖甲所示,豎直放置的螺線管與導(dǎo)線abcd構(gòu)成回路,導(dǎo)線所圍的區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里變化的磁場,螺線管下方程度桌

10、面上有一導(dǎo)體圓環(huán),導(dǎo)線abcd所圍區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙中哪一個圖線所表示的方式隨時間變化時,導(dǎo)體環(huán)將受到向上的磁場力作用甲乙解析:A選項中,abcd中磁通量變化時,產(chǎn)生感應(yīng)電流,螺線管下方的導(dǎo)體環(huán)中有磁通量穿過,但由于磁場的變化越來越慢,穿過圓環(huán)的磁通量也越來越小,根據(jù)楞次定律,為阻礙環(huán)中磁通量的減少,環(huán)將靠近螺線管,即環(huán)受向上的磁場力的作用,選項A正確;B選項中,磁場變化越來越快,螺線管中磁場變強(qiáng),圓環(huán)中磁通量增大,為阻礙磁通量增大,環(huán)將向下運(yùn)動,即受磁場力向下;C、D選項中,磁場均勻變化,螺線管中電流恒定,穿過圓環(huán)的磁通量不變,圓環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,與螺線管無互相作用的力。答案:A

11、4.平面上的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ上放著光滑導(dǎo)體棒ab、cd,兩棒用細(xì)線系住,細(xì)線拉直但沒有張力。開場時勻強(qiáng)磁場的方向如圖甲所示,而磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化如圖乙所示,不計ab、cd間電流的互相作用,那么細(xì)線中的張力大小隨時間變化的情況為圖丙中的解析:在0到t0時間內(nèi),根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢恒定,感應(yīng)電流恒定,但因磁場均勻變?nèi)?故兩導(dǎo)體棒上的安培力均勻變小,根據(jù)左手定那么和平衡知識知細(xì)線上有拉力,大小等于每個棒受到的安培力,當(dāng)t0時刻磁場為零,安培力為零。大于t0時刻后,磁場反向變強(qiáng),兩棒間距變小,線上無力,選項D正確。答案:D5.多項選擇題如下圖,勻強(qiáng)磁場方向垂直于線圈平面,

12、先后兩次將線圈從同一位置勻速地拉出有界磁場,第一次拉出時速度為 v1=v0,第二次拉出時速度為 v2=2v0,前后兩次拉出線圈的過程中,以下說法正確的選項是A.線圈中感應(yīng)電流之比是12B.線圈中產(chǎn)生的熱量之比是21C.沿運(yùn)動方向作用在線框上的外力的功率之比為12D.流過任一橫截面的感應(yīng)電荷量之比為11解析:線框在拉出磁場的過程中,導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=Blv,線框中的感應(yīng)電流I=ER=BlvR,所以I1I2=v1v2=12,選項A正確;線框中產(chǎn)生的電熱Q=I2Rt=BlvR2Rl'v=B2l2l'vR,所以Q1Q2=v1v2=12,選項B錯誤;由于勻速運(yùn)動,施

13、加的外力與安培力相等,故外力的功率P=Fv=BIlv=B2l2v2R,所以P1P2=v12v22=14,選項C錯誤;流過線圈任一截面的電荷量為q=It=BlvR·l'v=Bll'R,所以q1q2=11,選項D正確。答案:AD6.如下圖,足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,傾角為37°,寬度為0.5 m,電阻忽略不計,其上端接一小燈泡,電阻為1 。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2 kg,接入電路的電阻為1 ,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8 T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運(yùn)動一段時間后,

14、小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動速度以及小燈泡消耗的電功率分別為重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6A.2.5 m/s1 WB.5 m/s1 WC.7.5 m/s9 WD.15 m/s9 W解析:當(dāng)小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時,導(dǎo)體棒MN勻速運(yùn)動,受力如下圖。根據(jù)受力平衡可得,mgsin =mgcos +B2L2v2R,代入數(shù)據(jù)得,v=5 m/s;小燈泡消耗的電功率為P=BLv2R2R=1 W,B項正確。答案:B7.如下圖,程度地面上方有正交的勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B,電場方向豎直向下,磁場方向垂直紙面向外,等腰三角形的金屬框由底邊呈程度位置開場沿豎直平面的電磁場由靜止開場下落

15、,下落過程中三角形平面始終在豎直平面內(nèi),不計阻力,a、b落到地面的次序是A.a先于bB.b先于aC.a、b同時落地D.無法斷定解析:當(dāng)abc線框下落時,閉合回路中磁通量沒有發(fā)生變化,回路不產(chǎn)生感應(yīng)電流,但由于各邊都在切割磁感線,所以會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,根據(jù)楞次定律,可以斷定a點的電勢高,是電源的正極,b點的電勢低,是電源的負(fù)極,a點聚集著正電荷,b點聚集著負(fù)電荷,a點的正電荷受到的電場力向下,使a點加快運(yùn)動,b點的負(fù)電荷受到的電場力向上,使b點減緩運(yùn)動,故a點先落地,選項A正確。答案:A8.2019·全國理綜2,20多項選擇題法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如下圖。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩

16、銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時,關(guān)于流過電阻R的電流,以下說法正確的選項是A.假設(shè)圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,那么電流大小恒定B.假設(shè)從上向下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,那么電流沿a到b的方向流動C.假設(shè)圓盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生變化,那么電流方向可能發(fā)生變化D.假設(shè)圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,那么電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍解析:根據(jù)右手定那么,轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生電流的方向只與圓盤轉(zhuǎn)動方向有關(guān),C選項錯誤;當(dāng)圓盤順時針轉(zhuǎn)動時,圓盤中電流方向應(yīng)由P到圓心,通過電阻的電流方向為ab,B選項正確;設(shè)圓盤半徑為r,那么圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為E=

17、Br22,I=ER總,A選項正確;電流在R上產(chǎn)生的熱功率P=I2R=ER總2·R2,角速度為原來的2倍,熱功率應(yīng)為原來的4倍,D選項錯誤。答案:AB9.如下圖,橫截面為矩形的管道中,充滿了水銀,管道的上下兩壁為絕緣板,左右兩壁為導(dǎo)體板圖中虛線部分,兩導(dǎo)體板被一無電阻的導(dǎo)線短接。管道的高度為a,寬度為b,長度為c。加在管道兩端截面上的壓強(qiáng)差恒為p,水銀以速度v沿管道方向流動時,水銀受到管道的阻力F與速度成正比,即F=kvk為常量。求:1水銀的穩(wěn)定流速v1為多大?2假如將管道置于一勻強(qiáng)磁場中,磁場與絕緣壁垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,方向向上,此時水銀的穩(wěn)定流速v2又是多大?水銀的電阻率為

18、,磁場只存在于管道所在的區(qū)域,不考慮管道兩端之外的水銀對電路的影響解析:1由pab=kv1得v1=pabk。2感應(yīng)電動勢E=Bbv2電阻R=bac由歐姆定律可得I=Bacv2由平衡條件可得pab=BIb+kv2所以v2=pabk+B2abc。答案:1pabk2pabk+B2abc11.某同學(xué)設(shè)計一個發(fā)電測速裝置,工作原理如下圖。一個半徑為R=0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長為R的金屬棒OA,A端與導(dǎo)軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r=R3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不可伸長的細(xì)線,下端掛著一個質(zhì)量為m=0.5 kg 的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向