高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng)5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況【全國(guó)一等獎(jiǎng)】

第4章第5節(jié)1．某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合的電場(chǎng)線，這可能是()A．沿AB方向磁場(chǎng)的迅速減弱B．沿AB方向磁場(chǎng)的迅速增強(qiáng)C．沿BA方向磁場(chǎng)的迅速增強(qiáng)D．沿BA方向磁場(chǎng)的迅速減弱答案：AC解析：假設(shè)存在圓形閉合回路，回路中應(yīng)產(chǎn)生與電場(chǎng)同向的感應(yīng)電流，由安培定則可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下，所以根據(jù)楞次定律，引起感應(yīng)電流的應(yīng)是方向向下的磁場(chǎng)迅速減弱或方向向上的磁場(chǎng)迅速增強(qiáng)，故A、C正確．2．下列說(shuō)法中正確的是()A．感生電場(chǎng)由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生B．恒定的磁場(chǎng)也能在周圍空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)C．感生電場(chǎng)的方向也同樣可以用楞次定律和右手定則來(lái)判定D．感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線，其方向一定是沿逆時(shí)針?lè)较蚪馕觯捍艌?chǎng)變化時(shí)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)，其方向與所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，只能由楞次定律判斷，A項(xiàng)正確．答案：A3．一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空．該處地磁場(chǎng)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(zhǎng)度為L(zhǎng)，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)．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ε表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如圖所示則()A．ε＝πfL2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)B．ε＝2πfL2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)C．ε＝πfL2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)D．ε＝2πfL2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)答案：A解析：對(duì)于螺旋槳葉片ab，其切割磁感線的速度是其做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，螺旋槳上不同的點(diǎn)線速度不同，但滿足v′＝ωR，可求其等效切割速度v＝ωL/2＝πfL，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?yàn)橛蒩指向b，在電源內(nèi)部電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)，故選項(xiàng)A正確．4.如圖所示，固定的水平長(zhǎng)直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行，線框由靜止釋放，在下落過(guò)程中()A．穿過(guò)線框的磁通量保持不變B．線框中感應(yīng)電流方向保持不變C．線框所受安培力的合力為零D．線框的機(jī)械能不斷增大解析：線框下落過(guò)程中距離直導(dǎo)線越來(lái)越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越來(lái)越弱，但磁場(chǎng)方向不變，所以磁通量越來(lái)越小，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向不變，A錯(cuò)，B對(duì)；線框左邊和右邊所受安培力總是大小相等，方向相反，但上下兩邊磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，安培力大小不同，合力不為零，C錯(cuò)；下落過(guò)程中機(jī)械能越來(lái)越小，D錯(cuò)．答案：B5.如圖所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化而變化．下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變解析：線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(ΔB,Δt)S，設(shè)線框的電阻為R，則線框中的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB,Δt)eq\f(S,R)，因?yàn)锽增大或減小時(shí)，eq\f(ΔB,Δt)可能減小，可能增大，也可能不變．線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只和磁通量的變化率有關(guān)，和磁通量的變化量無(wú)關(guān)．故選項(xiàng)A、D正確．答案：AD6．某空間存在以ab，cd為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，區(qū)域?qū)挒長(zhǎng)1，現(xiàn)有一矩形線框處在圖中紙面內(nèi)，它的短邊與ab重合，長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為2L1，某時(shí)刻線框以初速度v0沿與ab垂直的方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，同時(shí)某人對(duì)線框施以作用力，使它的速度大小和方向保持不變．設(shè)該線框的電阻為R，則從線框開始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，人對(duì)線框作用力做的功等于________________．答案：2v0L1B2Leq\o\al(2,2)/R解析：豎直邊在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝BL2v0，回路中電流I＝E/R＝BL2v0/R.保持線框勻速運(yùn)動(dòng)施加的外力與磁場(chǎng)力相等F＝IL2B＝B2Leq\o\al(2,2)v0/R，線框兩豎直邊切割磁感線運(yùn)動(dòng)的位移相等，均為L(zhǎng)1，故人對(duì)線圈做的總功W＝F·2L1＝2v0L1B2Leq\o\al(2,2)/R.也可利用能量關(guān)系解，人對(duì)線框做的功等于線框回路中產(chǎn)生的焦耳熱．7．如下圖所示，固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距L1＝，金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離L2＝，整個(gè)閉合回路的電阻為R＝Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下穿過(guò)整個(gè)回路．a(chǎn)d桿通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪接一個(gè)質(zhì)量為m＝的物體，不計(jì)一切摩擦，現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度從零開始以eq\f(ΔB,Δt)＝s的變化率均勻地增大，求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間物體m剛好能離開地面？(g取10m/s2)答案：10s解析：物體剛要離開地面時(shí)，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒ad所受的安培力，即mg＝BIl1①其中B＝eq\f(ΔB,Δt)·t②感應(yīng)電流由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔΦ,Δt)·eq\f(1,R)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(l1l2,R)③所以由上述三式聯(lián)立可得t＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mgR,l\o\al(2,1)l2)·\f(Δt,ΔB)))·eq\f(Δt,ΔB)＝10s8．如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m、導(dǎo)軌平面與水平面成θ＝37°角，下端連接阻值為R的電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直．質(zhì)量為，電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時(shí)的加速度大?。?2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的功率為8W，求該速度的大小．(3)在上問(wèn)中，若R＝2Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向(g＝10m/s2，sin37°＝，cos37°＝答案：(1)4m/s2(2)10m/s(3)垂直導(dǎo)軌平面向上解析：(1)金屬棒開始下滑的初速度為零，根據(jù)牛頓第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma①由①式解得a＝10×－×m/s2＝4m/s2②(2)設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，速度為v，所受安培力為F，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡mgsinθ－μmgcosθ－F＝0③此時(shí)金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率Fv＝P④由③、④兩式解得v＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,mgsinθ－μcosθ)＝eq\f