2024-2025學(xué)年高中物理第四章第5節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況課后達標能力提升練習(xí)含解析新人教版選修3-2

PAGE4-電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類狀況(建議用時：50分鐘)【A組基礎(chǔ)鞏固】1．在如圖所示的四種磁場狀況中能產(chǎn)生恒定的感生電場的是()解析：選C.勻稱變更的磁場產(chǎn)生恒定的電場，故C對．2．(多選)在空間某處存在一變更的磁場，則()A．在磁場中放一閉合線圈，線圈中肯定會產(chǎn)生感應(yīng)電流B．在磁場中放一閉合線圈，線圈中不肯定會產(chǎn)生感應(yīng)電流C．在磁場中不放閉合線圈，在變更的磁場四周肯定不會產(chǎn)生電場D．在磁場中不放閉合線圈，在變更的磁場四周肯定會產(chǎn)生電場解析：選BD.由感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知，只有閉合回路中磁通量發(fā)生變更，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流，假如閉合線圈平面與磁場方向平行，則線圈中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，故選項A錯誤，B正確；由麥克斯韋電磁場理論可知，感應(yīng)電場的產(chǎn)生與變更的磁場四周有無閉合回路無關(guān)，故選項C錯誤，D正確．3．如圖所示，一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做圓周運動，當磁感應(yīng)強度勻稱增大時，此粒子的動能將()A．不變 B．增大C．削減 D．以上狀況都有可能解析：選B.依據(jù)麥克斯韋電磁場理論，當磁感應(yīng)強度勻稱增大時，會產(chǎn)生環(huán)形電場；依據(jù)楞次定律，電場方向垂直于磁場沿逆時針方向，與粒子運動方向一樣，電場力對粒子做正功，粒子的動能將增大，故B項正確．4．(多選)如圖所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強磁場中，磁場方向垂直于半圓面對外，下列說法正確的是()A．當磁場突外減弱時，電動勢方向由M→NB．當磁場突然減弱時，電動勢方向由N→MC．若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，電動勢方向由M→ND．若磁場不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，電動勢方向由N→M解析：選BD.當磁場突然減弱時，由楞次定律和右手定則知，感應(yīng)電動勢方向由N→M，選項A錯誤，B正確；若磁場不變，半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，由右手定則可知，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，選項C錯誤，選項D正確．5．(2024·蘭州一中高二期末)如圖所示，平行導(dǎo)體滑軌MM′、NN′放置于同一水平面上，固定在豎直向下的勻強磁場中，導(dǎo)體棒AB、CD橫放在滑軌上且靜止，形成一個閉合電路．當AB向右滑動的瞬間，電路中感應(yīng)電流的方向及CD受到的安培力方向分別為()A．電流方向沿ABCD，安培力方向向右B．電流方向沿ADCB，安培力方向向右C．電流方向沿ABCD，安培力方向向左D．電流方向沿ADCB，安培力方向向左解析：選B.由右手安培定則可知，當AB向右運動時電流由B到A，故電流方向沿ADCB；則再由左手定則可得CD受力向右，故B正確，A、C、D錯誤．6．(2024·北京順義區(qū)高二聯(lián)考)在磁感應(yīng)強度為B、方向如圖所示的勻強磁場中，金屬桿PQ在寬為L的平行金屬導(dǎo)軌上以速度v0向右勻速滑動，PQ中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1；若磁感應(yīng)強度增為3B，其他條件不變，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小變?yōu)镋2，則E1與E2之比及通過電阻R的感應(yīng)電流方向為()A．3∶1，b→a B．1∶3，b→aC．3∶1，a→b D．1∶3，a→b解析：選D.感應(yīng)電動勢之比：eq\f(E1,E2)＝eq\f(BLv,3BLv)＝eq\f(1,3)，由右手定則可知，流過R的電流為a→b，故應(yīng)選D.7．如圖所示，兩個端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置，相對的端面之間的一縫隙，鐵芯上繞導(dǎo)線并與直流電源連接，在鏈隙中形成一勻強磁場．一銅質(zhì)細直棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、垂直．讓銅質(zhì)細直棒從靜止起先自由下落，銅質(zhì)細直棒下落距離為0.2R時銅質(zhì)細直棒中電動勢大小為E1，下落距離為0.8R時電動勢大小為E2，忽視渦流損耗和邊緣效應(yīng)．關(guān)于E1、E2的大小和銅質(zhì)細直棒離開磁場前兩端的極性，下列推斷正確的是()A．E1＞E2，a端為正B．E1＞E2，b端為正C．E1＜E2，a端為正D．E1＜E2，b端為正解析：選D.通電導(dǎo)線在縫隙中產(chǎn)生的磁場方向向左，所以銅質(zhì)細直棒下落時由右手定則可推斷得b端為正，選項A、C錯誤；依據(jù)E＝BLv可知，下落0.8R時電動勢較大，即E1＜E2，選項B錯誤，選項D正確．8．如圖為法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖，半徑為r的導(dǎo)體圓盤繞豎直軸以角速度ω逆時針(從上向下看)旋轉(zhuǎn)，勻強磁場B豎直向上，兩電刷分別與圓盤中心軸和邊緣接觸，電刷間接有阻值為R的定值電阻，忽視圓盤電阻與接觸電阻，則()A．流過定值電阻的電流方向為a到bB．b、a間的電勢差為Bωr2C．若ω增大到原來的2倍，則流過定值電阻的電流增大到原來的2倍D．若ω增大到原來的2倍，則流過定值電阻的電流增大到原來的4倍解析：選C.選擇其中一條半徑來看，依據(jù)右手定則可知，流過定值電阻的電流方向為b到a，選項A錯誤；b、a間的電勢差等于電動勢的大小Uba＝E＝eq\f(1,2)Bωr2，選項B錯誤；若ω增大到原來的2倍，依據(jù)E＝eq\f(1,2)Bωr2可知電動勢變?yōu)樵瓉淼?倍，則流過定值電阻的電流增大到原來的2倍，選項C正確，D錯誤．【B組素養(yǎng)提升】9．矩形導(dǎo)線框固定在勻強磁場中，如圖甲所示，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向為垂直紙面對里，磁感應(yīng)強度B隨時間t變更的規(guī)律中圖乙所示，則()A．從0～t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向為abcdaB．從0～t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越小C．從0～t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向始終為adcbaD．從0～t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框ab邊受到的安培力越來越大解析：選C.由楞次定律，從0～t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向始終為adcba，選項A錯誤，C正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律，從0～t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流恒定，選項B錯誤；由安培力公式，從0～t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框ab邊受到的安培力先減小后增大，選項D錯誤．10．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的變更狀況和磁通量的變更率分別是()A．正在增加；eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,q)B．正在減弱；eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,nq)C．正在減弱；eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,q)D．正在增加；eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,nq)解析：選B.電荷量為q的帶正電的油滴恰好處于靜止狀態(tài)，電場力豎直向上，則電容器的下極板帶正電，所以線圈下端相當于電源的正極，由題意可知，依據(jù)安培定則和楞次定律，可得穿過線圈的磁通量在勻稱減弱，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)；油滴所受電場力F＝eq\f(qE,d)，對油滴，依據(jù)平衡條件得qeq\f(E,d)＝mg，所以解得線圈中磁通量的變更率的大小為eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(dmg,nq).故選項B正確，A、C、D錯誤．11．(2024·牡丹江一中高二期末)一個500匝、面積為20cm2的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面垂直，若磁感應(yīng)強度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.7T，在此過程中，求：(1)穿過線圈的磁通量的變更量；(2)線圈中的感應(yīng)電動勢的大?。馕觯?1)磁通量的變更量是由磁場的變更引起的，應(yīng)當用公式：ΔΦ＝ΔBS來計算，所以：ΔΦ＝ΔBS＝(0.7－0.1)×20×10－4Wb＝1.2×10－3Wb；(2)依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝500×eq\f(1.2×10－3,0.05)V＝12V.答案：(1)1.2×10－3Wb(2)12V12．如圖所示的勻強磁場中，有兩根相距20cm固定的平行的金屬光滑導(dǎo)軌MN和PQ.磁場方向垂直于MN、PQ所在平面．導(dǎo)軌上放置著ab、cd兩根平行的可動金屬細棒．在兩棒中點OO′之間栓一根40cm長的細繩，繩長保持不變．設(shè)磁感應(yīng)強度B以1.0T/s的變更率勻稱減小，abdc回路的電阻為0.50Ω.求：當B減小到10T時，兩可動邊所受磁場力大小和abdc回路消耗的功率．解析：依據(jù)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)得E＝1.0×20×40×10－4V＝0.08V依據(jù)I＝eq\f(E,R)，F(xiàn)＝BIL得F＝10×eq\f(0.08,0.50)×20×10－2N＝0.32NP＝eq\f(E2,R)＝eq\f(（0.08）2,0.50)W＝0.0128W.答案：均為0.32N0.0128W13．如圖所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，AB⊥ON，若AB以5m/s的速度從O點起先沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長，磁場的磁感應(yīng)強度為0.2T．問：(1)3s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長度是多少？此時導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大？(2)3s內(nèi)回路中的磁通量變更了多少？此過程中的平均感應(yīng)電動勢為多少？解析：(1)夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢才是電路中的感應(yīng)電動勢．3s末，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長度為：l＝vt·tan30°＝5×3×tan30°m＝5eq\r(3)m此時：E＝Blv＝0.2×5eq\r(3)×5V＝5eq\r(3)V.(2)3s內(nèi)回路中磁通量的變更量ΔΦ＝BS－0＝0.2×eq\f(1,2)×1