高中物理人教版選修3-2課后訓(xùn)練：4.5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況word版含解析

第四章第5節(jié)一、選擇題1．如圖所示，在一水平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動，現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強磁場，且B逐漸增加，則()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答案A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)生感應(yīng)電場。據(jù)楞次定律得出感應(yīng)電場方向沿順時針方向，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。A選項正確。2．(多選)如圖所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強磁場中，當磁場突然減弱時，則()A．N端電勢高B．M端電勢高C．若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，N端電勢高D．若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，M端電勢高答案BD解析將半圓環(huán)補充為圓形回路，由楞次定律可判斷圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向在半圓環(huán)中由N指向M，即M端電勢高，B正確；若磁場不變，半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，由楞次定律可判斷，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢在半圓環(huán)中由N指向M，即M端電勢高，D正確。3．(多選)我國處在地球的北半球，飛機在我國上空勻速地巡航，機翼保持水平，飛機高度不變，由于地磁場的作用，金屬機翼上有電勢差。設(shè)左側(cè)機翼末端處的電勢為φ1，右側(cè)機翼末端處電勢為φ2，則()A．若飛機從西向東飛，φ1比φ2高B．若飛機從東向西飛，φ2比φ1高C．若飛機從南向北飛，φ1比φ2高D．若飛機從北向南飛，φ2比φ1高答案AC解析在北半球，地磁場有豎直向下的分量，飛機在水平飛行過程中，機翼切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，應(yīng)用右手定則可以判斷不管飛機向哪個方向飛行，都是左邊機翼末端電勢高，即A、C選項正確。點評明確地磁場的分布特點、靈活應(yīng)用右手定則是解決本題的關(guān)鍵。4．在勻強磁場中，ab、cd兩根導(dǎo)體棒沿兩根導(dǎo)軌分別以速度v1、v2滑動，如圖所示，下列情況中，能使電容器獲得最多電荷量且左邊極板帶正電的是()A．v1＝v2，方向都向右B．v1＝v2，方向都向左C．v1＞v2，v1向右，v2向左D．v1＞v2，v1向左，v2向右答案C解析當ab棒和cd棒分別向右和向左運動時，兩棒均相當于電源，且串聯(lián)，電路中有最大電動勢，對應(yīng)最大的順時針方向電流，電阻上有最高電壓，所以電容器上有最多電荷量，左極板帶正電。5．用相同導(dǎo)線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導(dǎo)線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖所示。在每個線框進入磁場的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud。下列判斷正確的是()A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud B．Ua＜Ub＜Ud＜UcC．Ua＝Ub＜Uc＝Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc答案B解析Ua＝eq\f(3,4)BLv，Ub＝eq\f(5,6)BLv，Uc＝eq\f(3,4)·B·2Lv＝eq\f(3,2)BLv，Ud＝eq\f(4,6)B·2L·v＝eq\f(4,3)BLv，故選B。6．環(huán)形線圈放在勻強磁場中，設(shè)在第1s內(nèi)磁場方向垂直于線圈平面向里，如圖甲所示。若磁感應(yīng)強度隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，那么在第2s內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流的大小和方向是()A．大小恒定，逆時針方向B．大小恒定，順時針方向C．大小逐漸增加，順時針方向D．大小逐漸減小，逆時針方向答案A解析由題圖乙可知，第2s內(nèi)eq\f(ΔB,Δt)為定值，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S知，線圈中感應(yīng)電動勢為定值，所以感應(yīng)電流大小恒定。第2s內(nèi)磁場方向向外，穿過線圈的磁通量減少，由楞次定律判斷知感應(yīng)電流為逆時針方向，A項正確。B、C、D錯誤。7．如圖所示，先后兩次將同一個矩形線圈由勻強磁場中拉出，兩次拉動的速度相同。第一次線圈長邊與磁場邊界平行，將線圈全部拉出磁場區(qū)，拉力做功W1、通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1，第二次線圈短邊與磁場邊界平行，將線圈全部拉出磁場區(qū)域，拉力做功為W2、通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則()A．W1＞W(wǎng)2，q1＝q2 B．W1＝W2，q1＞q2C．W1＜W2，q1＜q2 D．W1＞W(wǎng)2，q1＞q2答案A解析設(shè)矩形線圈的長邊為a，短邊為b，電阻為R，速度大小為v，則W1＝BI1ba＝Beq\f(Bav,R)ba，W2＝BI2ab＝Beq\f(Bbv,R)ab，因為a＞b，所以W1＞W(wǎng)2，通過導(dǎo)體截面的電荷量q1＝I1t1＝eq\f(Bav,R)·eq\f(b,v)＝q2。故選項A正確。8．如圖所示，固定于水平絕緣面上的平行金屬導(dǎo)軌不光滑，除R外其他電阻均不計，垂直于導(dǎo)軌平面有一勻強磁場。當質(zhì)量為m的金屬棒cd在水平恒力F作用下由靜止向右滑動過程中，下列說法中正確的是()A．水平恒力F對cd棒做的功等于電路中產(chǎn)生的電能B．只有在cd棒做勻速運動時，F(xiàn)對cd棒做的功才等于電路中產(chǎn)生的電能C．無論cd棒做何種運動，它克服磁場力做的功一定不等于電路中產(chǎn)生的電能D．R兩端電壓始終等于cd棒中的感應(yīng)電動勢答案D解析外力始終要克服摩擦力做功，選項A、B均錯；克服磁場力所做的功在任何情況下都等于電路中產(chǎn)生的電能，選項C錯；因為電源cd無內(nèi)阻，所以選項D正確。9．(多選)兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示。除電阻R外其余電阻不計?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則()A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB．金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為a→bC．金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為F安＝eq\f(B2L2v,R)D．電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少答案AC解析在金屬棒釋放的瞬間，速度為零，不受安培力的作用，只受到重力，A對。由右手定則可得，電流的方向從b到a，B錯。當速度為v時，產(chǎn)生的電動勢為E＝BLv，受到的安培力為F安＝BIL，計算可得F安＝eq\f(B2L2v,R)，C對。在運動的過程中，是彈簧的彈性勢能、金屬棒的重力勢能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，D錯。10．(多選)如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面，有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動，當上滑的速度為v時，受到安培力的大小為F，此時()A．電阻R1消耗的熱功率為Fv/3B．電阻R2消耗的熱功率為Fv/6C．整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為μmgvcosθD．整個裝置消耗的機械功率為(F＋μmgcosθ)v答案BCD解析棒ab上滑速度為v時，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝Blv，設(shè)棒電阻為R，則R1＝R2＝R，回路的總電阻R總＝eq\f(3,2)R，通過棒的電流I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(2Blv,3R)，棒所受安培力F＝BIl＝eq\f(2B2l2v,3R)，通過電阻R1的電流與通過電阻R2的電流相等，即I1＝I2＝eq\f(I,2)＝eq\f(Blv,3R)，則電阻R1消耗的熱功率P1＝Ieq\o\al(2,1)R＝eq\f(B2l2v2,9R)＝eq\f(Fv,6)，電阻R2消耗的熱功率P2＝Ieq\o\al(2,2)R＝eq\f(Fv,6)。棒與導(dǎo)軌間的摩擦力Ff＝μmgcosθ，故因摩擦而消耗的熱功率為P＝Ffv＝μmgvcosθ；由能量的轉(zhuǎn)化知，整個裝置中消耗的機械功率為安培力的功率和摩擦力的功率之和，即P機＝Fv＋Ffv＝(F＋μmgcosθ)v。由以上分析可知，B、C、D選項正確。二、非選擇題11．如圖甲所示的螺線管，匝數(shù)n＝1500，橫截面積S＝20cm2，電阻r＝1.5Ω，與螺線管串聯(lián)的外電阻R1＝3.5Ω，R2＝25Ω。穿過螺線管的勻強磁場方向向右，磁感應(yīng)強度按圖乙所示規(guī)律變化，試計算電阻R2的電功率和A、B兩點的電勢(C點電勢為零)。答案1.0W0.7V－5V解析由B－t圖可知穿過螺線管的磁通量均勻增加，螺線管中感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場方向向左，感應(yīng)電流在線圈內(nèi)從B流向A，A端的電勢高于B端的電勢。把螺線管視為電源，由閉合電路歐姆定律可求出通過螺線管的回路電流，從而求出R2消耗的電功率及A、B兩點的電勢。由題圖乙，螺線管中的磁感應(yīng)強度B均勻增加，其變化率eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(6－2,2)T/s＝2T/s由法拉第電磁感應(yīng)定律，螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝n·eq\f(ΔΦ,Δt)＝n·Seq\f(ΔB,Δt)＝1500×20×10－4×2V＝6．0V通過螺線管回路的電流I＝eq\f(E,r＋R1＋R2)＝eq\f(6,1.5＋3.5＋25)A＝0.2A電阻R2上消耗功率P2＝I2R2＝(0.2)2×25W＝1.0W因φC＝0，則φA－φC＝IR1＝0.2×3.5V＝0.7V，即φA＝0.7V，φC－φB＝IR2＝0.2×25V＝5V因為φC＝0，所以φB＝－5V。12．如圖所示，三角形金屬框架MON平面與勻強磁場B垂直，導(dǎo)體ab能緊貼金屬框架運動，且始終與導(dǎo)軌ON垂直。當導(dǎo)體ab從O點開始勻速向右平動時，速度為v0，試求bOc回路中某時刻的感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)關(guān)系式。答案E＝eq\f(\r(3),3)Bveq\o\al(2,0)t解析設(shè)導(dǎo)體ab從O點出發(fā)時開始計時，則經(jīng)過時間t后，導(dǎo)體ab勻速運動的距離為s，則有s＝v0t在△bOc中，由tan30°＝eq\f(\x\to(bc),s)，有eq\x\to(bc)＝v0t×tan30°則導(dǎo)體ab接入回路的bc部分切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝Bv0eq\x\to(bc)＝Bveq\o\al(2,0)ttan30°在回路bOc中，回路總感應(yīng)電動勢具體由導(dǎo)體的bc部分產(chǎn)生，因此，回路內(nèi)總的感應(yīng)電動勢為E總＝E＝eq\f(\r(3)Bv\o\al(2,0)t,3)。13．如圖所示，用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь€做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ，線框每一邊的電阻都相等。將線框置于光滑絕緣的水平面上。在線框的右側(cè)存在垂直水平面向里的有界勻強磁場，磁場邊界間的距離為2l，磁感應(yīng)強度為B。在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場。在運動過程中線框平面水平，且MN邊與磁場的邊界始終平行。求：(1)線框MN邊剛進入磁場時，線框中感應(yīng)電流的大??；(2)線框MN邊剛進入磁場時，M、N兩點間的電壓UMN；(3)在線框從MN邊剛進入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中，水平拉力對線框所做的功W。答案(1)eq\f(Blv,R)(2)eq\f(3,4)Blv(3)eq\f(2B2l3v,R)解析(1