高中物理选修32精品习题4.docx
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高中物理选修32精品习题4
课时作业5 电磁感应现象的两类情况
时间:
45分钟 分值:
100分
一、选择题(9×6分=54分)
1.在下图所示的ABCD四种磁场情况中能产生恒定的感应电场的是( )
答案:
C
2.在某空间画出了如图虚线圆所示的一组闭合线,这可能是( )
A.在中心O处静止点电荷的等势线
B.沿BA方向恒定电流的磁感线
C.沿AB方向定向移动电子的磁感线
D.沿AB方向变化的磁场产生的电场线
答案:
ABCD
3.如图所示,两根相距为l且水平放置的平行金属直导轨ab、cd,b、d间接有一定值电阻R,导轨电阻忽略不计.MN为放在ab和cd上的一个金属棒,与ab垂直,其电阻也为R.
整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向竖直向下,现对MN施力使它沿导轨以速度v向右匀速运动.令U表示MN两端电压,则( )
A.U=
Blv,电阻R上感应电流方向由b到d
B.U=
Blv,电阻R上感应电流方向由d到b
C.U=Blv,电阻R上感应电流方向由b到d
D.U=Blv,电阻R上感应电流方向由d到b
答案:
A
4.(2009·重庆卷)如图为一种早期发电机原理示意图,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成,两磁极相对于线圈平面对称,在磁极绕转轴匀速转动过程中,磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧
运动(O是线圈中心),则( )
A.从X到O,电流由E经G流向F,先增大再减小
B.从X到O,电流由F经G流向E,先减小再增大
C.从O到Y,电流由F经G流向E,先减小再增大
D.从O到Y,电流由E经G流向F,先增大再减小
解析:
本题考查楞次定律,意在考查考生对楞次定律的理解和运用.从X到O过程中,原磁场方向指向上并不断增加,则感应电流的磁场方向应该指向下,再由右手螺旋定则知,感应电流方向应该是由F经Ⓖ到E,又感应电流从零到有再到零,则一定经历先增大再减小的过程.同理,当O到Y的过程中,感应电流的方向应该是由E经Ⓖ到F,大小也是先增大再减小.
答案:
D
5.如图所示,等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场,另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场,穿越过程中速度方向始终与AB边垂直且保持AC平行于OQ.关于线框中的感应电流,以下说法中不正确的是( )
A.开始进入磁场时感应电流最大
B.产生的电动势属动生电动势
C.开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向
D.开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向
解析:
开始进入磁场时,线框切割磁感线的有效长度等于AB的长度,感应电动势最大,选项A正确.由导体切割磁感线产生的电动势叫动生电动势,B正确.由楞次定律判断知,开始进入磁场时,感应电流的方向为逆时针,开始穿出磁场时,感应电流的方向为顺时针,选项C错误、D项正确.
答案:
C
6.在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间按图乙变化时,正确表示线圈中感应电动势E变化的是下图中的( )
答案:
A
7.研究表明,地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用.鸽子体内的电阻大约为103Ω,当它在地球磁场中展翅飞行时,会切割磁感线,在两翅之间产生动生电动势.这样,鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向.若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10-4T.鸽子以20m/s速度水平滑翔,则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为( )
A.30mV B.3mV
C.0.3mVD.0.03mV
答案:
C
8.如图所示,平行导轨间距为d,一端跨接一个电阻R,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于平行金属导轨所在平面.一根金属棒与导轨成θ角放置,金属棒与导轨的电阻均不计.当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时,通过电阻R的电流强度为( )
A.
B.
C.
D.
解析:
电流强度应等于感应电动势除以电阻R.问题在于感应电动势如何计算.由于这里有明显的金属切割磁感线的运动,故不防用E=Blv的办法计算.
能够引起感应电流的电动势是MN间产生的电动势,所以有效切割长度为
,而
用已知参数表示应为
.所以有效切割长度l=
.
解得E=Blv=
I=
=
,所以选项D正确.
答案:
D
9.(2010·山东卷)如图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN、PQ为其边界,OO′为其对称轴.一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动,当运动到关于OO′对称的位置时( )
A.穿过回路的磁通量为零
B.回路中感应电动势大小为2Blv0
C.回路中感应电流的方向为顺时针方向
D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
解析:
由于两磁场的磁感应强度大小相等,方向相反,且回路此时关于OO′对称,因而此时穿过回路的磁通量为零,A项正确;ab、cd均切割磁感线,相当于两个电源,由右手定则知,回路中感应电流方向为逆时针,两电源串联,感应电动势为2Blv0,B项正确,C项错误;由左手定则知ab、cd所受安培力方向均向左,D项正确.
答案:
ABD
二、非选择题(10分+12分+12分+12分=46分)
10.如下图,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在ef
右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下.在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内.当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环L有________(填“收缩”或“扩张”)趋势,圆环内产生的感应电流________(填“变大”“变小”“不变”).
解析:
由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流,大小为I=
,根据牛顿第二定律得F-
=ma,所以v增大,a减小,故在圆环处产生垂直于纸面向外增加的磁场,由楞次定律可知,圆环有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量的增大;又由于金属棒向右运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,由法拉第电磁感应定律可知,在圆环中产生的感应电流不断减小.
答案:
收缩 变小
11.设如图甲的线圈为50匝,它的两个端点a、b与内阻很大的电压表相连,线圈内磁通量变化的规律如图乙所示.
(1)a、b两点哪点电势高?
(2)电压表示数多大?
解析:
(1)根据楞次定律判断线圈内感应电流方向为逆时针,电流从a点流出,故a点电势高.
(2)又E=N
=50×
V=12.5V.
答案:
(1)a
(2)12.5V
12.如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,在磁场中有一边长为L的正方形导线框,ab边质量为m,其余边质量不计,cd边有固定的水平轴,导线框可以绕其转动,现将导线框拉至水平位置由静止释放,不计摩擦和空气阻力,金属框经过时间t运动到竖直位置,此时ab边的速度为v,求:
(1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小.
(2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小.
(3)此过程中线框中产生的热量.
解析:
(1)Φ1=BS=BL2,转到竖直位置
Φ2=0,ΔΦ=Φ2-Φ1=-BL2,
根据法拉第电磁感应定律
E=
=
,
平均感应电动势的大小为E=
.
(2)转到竖直位置时,bc、ad两边不切割磁感线,ab边垂直切割磁感线,E=BLv,此时求的是瞬时感应电动势.
(3)由能量转化与守恒定律,线框的重力势能转化为ab的动能和电路中的电能(即转化为热能的部分).
由mgL=
mv2+Q,得Q=mgL-
mv2.
答案:
(1)
(2)BLv (3)mgL-
mv2
13.(2011·浙江高考)如图甲所示,在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型导轨,在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.在t=0时刻,质量为m=0.1kg的导体棒以v0=0.1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g=10m/s2).
(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况;
(2)计算4s内回路中电流的大小,并判断电流方向;
(3)计算4s内回路产生的焦耳热.
解析:
(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动,有
-μmg=ma vt=v0+at x=v0t+
at2
代入数据解得:
t=1s,x=0.5m,导体棒没有进入磁场区域.
导体棒在1s末已停止运动,以后一直保持静止,离左端位置仍为x=0.5m.
(2)前2s磁通量不变,回路电动势和电流分别为
E=0,I=0
后2s回路产生的电动势为
E=
=ld
=0.1V
回路的总长度为5m,因此回路的总电阻为
R=5λ=0.5Ω
电流为I=
=0.2A
根据楞次定律,在回路中的电流方向是顺时针方向.
(3)前2s电流为零,后2s有恒定电流,焦耳热为
Q=I2Rt=0.04J
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- 高中物理 选修 32 精品 习题