高中物理鞏固練習(xí)電磁感應(yīng)與電路知識能的轉(zhuǎn)化和守恒專題基礎(chǔ)

【鞏固練習(xí)】一、選擇題1．在下圖所示的四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場的是（）2．下列說法中正確的是（）A．感生電場是由變化的磁場激發(fā)而產(chǎn)生的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螺旋定則來判定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3．下列說法中正確的是（）A．動生電動勢是洛倫茲力對導(dǎo)體中自由電荷做功而引起的B．因為洛倫茲力對運(yùn)動電荷始終不做功，所以動生電動勢不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的C．動生電動勢的方向可以由右手定則來判定D．導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安培力一定與受到的外力大小相等、方向相反4．如圖所示，有一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，一半徑為r、電阻為2R的金屬圓環(huán)放置在磁場中，金屬圓環(huán)所在的平面與磁場垂直．金屬桿Oa一端可繞環(huán)的圓心O旋轉(zhuǎn)，另一端a擱在環(huán)上，電阻值為R；另一金屬桿Ob一端固定在O點(diǎn)，另一端b固定在環(huán)上，電阻值也是R.已知Oa桿以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，所有接觸點(diǎn)接觸良好，Ob不影響Oa的轉(zhuǎn)動，則下列說法正確的是()A．流過Oa的電流可能為Bωr2/(5R)B．流過Oa的電流可能為6Bωr2/(25R)C．Oa旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為Bωr2D．Oa旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為5．(2016江門模擬)如圖所示，“U”形金屬框架固定在水平面上，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。ab棒以水平初速度v0向右運(yùn)動，下列說法正確的是()A．a(chǎn)b棒做勻減速運(yùn)動B．回路中電流均勻減小C．a(chǎn)點(diǎn)電勢比b點(diǎn)電勢低D．a(chǎn)b棒受到水平向左的安培力6．如圖所示，阻值為R的金屬棒從圖示位置ab分別以v1、v2的速度沿光滑導(dǎo)軌（電阻不計）勻速滑到a＇b＇位置，若v1∶v2=1∶2，則在這兩次過程中（）A．回路電流I1∶I2=1∶2B．產(chǎn)生的熱量Q1∶Q2=1∶2C．通過任一截面的電荷量q1∶q2=1∶2D．外力的功率P1∶P2=1∶27．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板間距離為d，用導(dǎo)線與一個n匝線圈連接，線圈置于方向豎直向上的磁場B中。兩板間有一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的油滴恰好處于平衡狀態(tài)，則線圈中的磁場B的變化情況和磁通量變化率分別是（）A．正在增強(qiáng)；B．正在減弱；C．正在減弱；D．正在增強(qiáng)；8．一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空。該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。直升機(jī)螺旋槳葉片的長度為L，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳順時針方向轉(zhuǎn)動。螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b。如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，如圖所示，則（）A．，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢B．，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C．，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D．，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢二、填空題9．如圖所示，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌間距d=0.60m，導(dǎo)軌兩端分別接有R1=10Ω、R2=2.5Ω的電阻。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.20T的勻強(qiáng)磁場垂直于軌道平面向紙外，導(dǎo)軌上有一根電阻為1.0Ω的導(dǎo)體桿MN。當(dāng)MN桿以v=5.0m／s的速度沿導(dǎo)軌向左滑動時：（1）MN桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為________V。（2）用電壓表測MN兩點(diǎn)間電壓時，電表的示數(shù)為________V。（3）通過電阻R1的電流為________A，通過電阻R2的電流為________A。10．（2015杭州一模）如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌處于同一水平面內(nèi)，相距l(xiāng)=0.3m，導(dǎo)軌的左端M、N用R=0.2Ω的電阻連接，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌上跨放著一根電阻r=0.1Ω、質(zhì)量為m=0.1kg的金屬桿，整個裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T。現(xiàn)對金屬桿施加水平力使它向右由靜止開始以0.5m/s2的加速度運(yùn)動。導(dǎo)軌足夠長，則（1）從桿開始運(yùn)動后2s內(nèi)通過電阻R的電量為________C（2）從桿開始運(yùn)動第2s末，拉力的瞬時功率為W。11．如圖所示，沿水平面放一寬50cm的U形光滑金屬框架，電路中電阻R=2.0Ω，其余電阻不計。勻強(qiáng)磁場B=0.8T，方向垂直于框架平面向上。金屬棒MN質(zhì)量為30g，它與框架兩邊垂直。MN的中點(diǎn)O用水平的繩跨過定滑輪系一個質(zhì)量為20g的砝碼，自靜止釋放砝碼后，電阻R能得到的最大功率為________W。

三、解答題12．（2016佛山校級期中）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，磁場寬度L＝3m，一正方形金屬框邊長ab＝l＝1m，每邊電阻r＝0.2Ω，金屬框以v＝10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖所示。(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I-t圖線。(2)畫出ab兩端電壓的U-t圖線。13．（2015舟山校級期中）如圖甲所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路。線圈的半徑為r1。在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導(dǎo)線的電阻不計。求0至t1時間內(nèi)(1)通過電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量。14．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場中放一半徑r0=50cm的圓形導(dǎo)軌，上面有四根導(dǎo)體棒，一起以角速度=103rad／s沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，圓導(dǎo)軌邊緣與圓心處通過電刷與外電路連接，若每根導(dǎo)體棒的有效電阻R=0.4Ω，外接電阻R=3.9Ω。求：（1）每根導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；（2）當(dāng)開關(guān)S接通和斷開時兩電表的讀數(shù)。（RV→∞，RA→0）【答案與解析】一、選擇題1．【答案】C【解析】要產(chǎn)生恒定的感生電場，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也一定是恒定的，由可知，磁場必須是均勻變化的，故C正確。2．【答案】AC【解析】由麥克斯韋電磁理論知A正確，B錯誤；感生電場的產(chǎn)生也是符合電磁感應(yīng)原理的，C正確；感生電揚(yáng)的電場線是閉合的，但不一定是逆時針方向，故D錯誤。3．【答案】AC【解析】洛倫茲力對導(dǎo)體中自由電荷做功是產(chǎn)生動生電動勢的本質(zhì)，A正確；在導(dǎo)體中自由電荷受洛倫茲力的合力與合速度方向垂直，總功為0，B錯誤，C正確；只有在導(dǎo)體棒做勻速切割時，除安培力以外的力的合力才與安增力大小相等、方向相反，做變速運(yùn)動時不成立，故D錯誤。4．【答案】ABD【解析】Oa旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為：，D正確，C錯誤；當(dāng)Oa旋轉(zhuǎn)到與Ob共線但不重合時，等效電路如圖甲所示，此時有，當(dāng)Oa與Ob重合時，環(huán)的電阻為0，等效電路如圖乙所示，此時有，所以)，A、B正確．5．【答案】D【解析】棒具有向右的初速度，根據(jù)右手定則，產(chǎn)生b指向a的電流，則a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高。根據(jù)左手定則，安培力向左，ab棒做減速運(yùn)動，因為電動勢減小，電流減小，則安培力減小，根據(jù)牛頓第二定律，加速度減小，做加速度減小的減速運(yùn)動，由于速度不是均勻減小，則電流不是均勻減小，故A、B、C錯誤，D正確。6．【答案】AB【解析】感應(yīng)電動勢為，感應(yīng)電流，大小與速度成正比，產(chǎn)生的熱量，B、、、R是一樣的，兩次產(chǎn)生的熱量比就是運(yùn)動速度比。通過任一截面的電荷量與速度無關(guān)，所以應(yīng)為1∶1。金屬棒運(yùn)動中受磁場力的作用，為使棒勻速運(yùn)動，外力大小要與磁場力相同。則外力的功率，其中B、、R相同，外力的功率與速度的平方成正比，應(yīng)為1∶4。7．【答案】B【解析】油滴平衡有，，電容器上極板必帶負(fù)電．那么螺線管下端相當(dāng)于電源正極，由楞定律知，磁場B正在減弱，又，UC=E，可得。8．【答案】A【解析】本題考查棒轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，解題時應(yīng)注意看清條件是“順著地磁場方向看”。對于螺旋槳葉片ab，其切割磁感線的速度是其做圓周運(yùn)動的線速度，螺旋槳上不同的點(diǎn)線速度不同，但滿足v＇=R，可求其等效切割速度，運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLv=πfL2B。由右手定則判斷電流的方向為由a指向b，在電源內(nèi)部電流由低電勢流向高電勢，故選項A正確。二、填空題9．【答案】（1）0.60（2）0.40（3）0.040.16【解析】（1）MN桿向左勻速滑動，桿是電路的電源，為R1、R2兩電阻構(gòu)成的外電路供電，MN桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小E=Bdv=0.20×0.60×5.0V=0.60V。（2）用電壓表測MN兩端電壓時，測的是閉合電路的路端電壓。電路中的外電阻=2.0Ω，MN桿做為電源，其內(nèi)阻r=1.0Ω，電動勢E=0.6V；閉合電路中的總電流，=0.20A；MN桿兩端的電壓為UMN=E－I·r=(0.60－0.20×1.0)V=0.40V，即是電壓表的示數(shù)。（3）通過電阻R1和R2的電流分別是：，。10．【答案】（1）0.5；（2）0.125【解析】（1）桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：電荷量：代入數(shù)據(jù)，得Q=0.5C（2）桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：由閉合電路歐姆定律，電路電流：安培力為拉力速度第2s末，拉力的瞬時功率為：11．【答案】0.5W

【解析】該題應(yīng)用電磁感應(yīng)、物體平衡和電功率的知識求解。

由題意分析可知，當(dāng)砝碼加速下落到速度最大時，

砝碼的合外力為零，此時R得到的功率最大為

（1）

（2）

由式（1）、式（2）得

三、解答題12．【答案】見解析【解析】(1)金屬框進(jìn)入磁場區(qū)時：E1＝Blv＝2V，I1＝eq\f(E1,4r)＝2.5A，電流的方向為逆時針方向，如圖甲中實(shí)線框abcd所示，感應(yīng)電流持續(xù)的時間t1＝eq\f(l,v)＝0.1s金屬框全部進(jìn)入磁場區(qū)后：E2＝0，I2＝0，無電流的時間t2＝eq\f(L－l,v)＝0.2s金屬框穿出磁場區(qū)時：E3＝Blv＝2V，I3＝eq\f(E3,4r)＝2.5A，電流的方向為順時針方向，如圖甲中虛線框abcd所示，規(guī)定電流方向逆時針為正，故I-t圖線如圖乙所示。(2)金屬框進(jìn)入磁場區(qū)時：ab兩端電壓U1＝I1r＝0.5V金屬框全部進(jìn)入磁場區(qū)后：ab兩端電壓U2＝Blv＝2V金屬框穿出磁場區(qū)時：ab兩端電壓U3＝E3－I