【名師一號】2020-2021學年新課標版物理選修3-2-第四章-電磁感應-雙基限時練5

雙基限時練(四)電磁感應現(xiàn)象的兩類狀況1．下列說法中正確的是()A．感生電場是由變化的磁場產(chǎn)生的B．恒定磁場也能在四周空間產(chǎn)生感應電場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解析感生電場是由變化的磁場在空間激發(fā)的，其方向與產(chǎn)生的感應電流方向相同，感生電場的電場線和靜電場的電場線不同，是閉合的曲線，故A、C、D選項正確．答案ACD2．如圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應電動勢，下列說法中正確的是()A．磁場變化時，會在這空間中激發(fā)一種電場B．使電荷定向移動形成電流的力是磁場力C．使電荷定向移動形成電流的力是電場力D．以上說法都不對解析通過閉合電路的磁場強弱變化，從而引起通過電路的磁通量變化，產(chǎn)生感應電動勢會在空間激發(fā)一種電場．這個電場作用于閉合電路中的自由電荷，使其定向移動，形成電流．故選項A、C說法正確．答案AC3．穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地削減2Wb，則()A．線圈中感生電動勢每秒鐘增加2VB．線圈中感生電動勢每秒鐘削減2VC．線圈中無感生電動勢D．線圈中感生電動勢保持不變解析感應電動勢等于磁通量的變化率，即E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2,1)V＝2V．故D選項正確．答案D4．如圖所示，一個水平放置的玻璃圓環(huán)形小槽，槽內(nèi)光滑，槽寬度和深度處處相同．現(xiàn)將始終徑略小于槽寬的帶正電小球放在槽中，讓它獲得一初速度v0，與此同時，有一變化的磁場垂直穿過玻璃圓環(huán)形小槽外徑所對應的圓面積，磁感應強度的大小跟時間成正比例增大，方向豎直向下．設小球在運動過程中電荷量不變，則()A．小球受到的向心力大小不變B．小球受到的向心力大小不斷增大C．磁場力對小球做了功D．小球受到的磁場力大小與時間成正比解析本題考查了洛倫茲力和楞次定律．解題關(guān)鍵是由楞次定律推斷出感生電場的方向．當磁感應強度隨時間均勻增大時，將產(chǎn)生一恒定的感生電場，由楞次定律知，電場方向和小球初速度方向相同，因小球帶正電，電場力對小球做正功，小球速率漸漸增大，向心力也隨著增大，故選項A錯誤，選項B正確；洛倫茲力對運動電荷不做功，故選項C錯誤；帶電小球所受洛倫茲力F＝qBv，隨著速率的增大而增大，同時B∝t，則F和t不成正比，故選項D錯誤．答案B5．如圖，MN、GH為平行導軌，AB、CD為跨在導軌上的兩根橫桿，導軌和橫桿均為導體．有勻強磁場垂直于導軌所在平面，方向如圖．I表示回路中的電流()A．當AB不動而CD向右滑動時，I≠0且沿順時針方向B．當AB向左而CD向右滑動且速度大小相等時，I＝0C．當AB、CD都向右滑動且速度大小相等時，I＝0D．當AB、CD都向右滑動，且AB速度大于CD時，I≠0且沿逆時針方向解析當AB不動而CD向右滑動時，I≠0，電流方向沿逆時針，故A選項錯誤．當AB向左，CD向右滑動時，兩桿產(chǎn)生的電動勢同向，故I≠0，B選項錯誤．當AB、CD都向右滑動時，且速度大小相等，則兩桿產(chǎn)生的電動勢等值反向，故I＝0，即C選項正確．當AB、CD都向右滑動，且AB速度大于CD時，I≠0，但方向是順時針，故D選項錯誤．答案C6．兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距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的下端，金屬棒和導軌接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直，如圖所示，除電阻R外其余電阻不計．現(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，所受安培力F＝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小解析釋放瞬間導體棒的速度為零，故僅受重力，其加速度為重力加速度．故A選項正確；當導體棒向下運動切割磁感線時，由右手定則，可知電流方向是由b→a，故B選項錯誤；當導體棒速度為v時，感應電動勢E＝BLv，感應電流I＝eq\f(E,R)，則安培力F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R).故C選項正確；導體棒的重力勢能削減量等于R上產(chǎn)生的焦耳熱和導體棒增加的動能與彈簧彈性勢能之和，故D選項錯誤．答案AC7．如圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽視的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()A．棒的機械能增加量 B．棒的動能增加量C．棒的重力勢能增加量 D．電阻R上放出的熱量解析棒受重力G，拉力F和安培力FA的作用，由動能定理WF＋WG＋WFA＝ΔEk，得WF＋WFA＝ΔEk＋mgh，即拉力與安培力做功的代數(shù)和等于機械能的增量，故A選項正確．答案A8．如圖所示，EOF和E′O′F′為空間一勻強磁場的邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分線，OO′間的距離為l；磁場方向垂直于紙面對里．一邊長為l的正方形導線框沿O′O方向勻速通過磁場，t＝0時刻恰好位于圖示位置．規(guī)定導線框中感應電流沿逆時針方向時為正，則感應電流i與時間t的關(guān)系圖線可能正確的是圖中的()解析導線框左邊進入磁場時由楞次定律可以推斷感應電流方向為逆時針方向，故選項C、D錯誤；當導線框左邊全部進入磁場時，切割磁感線的長度不變，感應電流大小不變，當導線框左邊剛好全部出磁場時，導線框右邊剛好全部進入磁場，此后可以全部在磁場中切割磁感線運動一段距離，產(chǎn)生的感應電動勢，感應電流不變，故選項A錯誤，選項B正確．答案B9．如圖所示，在半徑為r1的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面對里的勻強磁場，圓形區(qū)域外有垂直于紙面對外的勻強磁場，磁感應強度的大小均為B，一半徑為r2，電阻為R的圓形導線環(huán)放在紙面內(nèi)，其圓心與圓形磁場區(qū)域中心重合，在內(nèi)外磁場同時由B均勻減小到零的過程中，通過導線環(huán)截面的電荷量為__________．解析q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt·R)·Δt))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,R)))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(Φ2－Φ1,R)))，Φ1＝Bπ(req\o\al(2,2)－2req\o\al(2,1))，Φ2＝0.所以q＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(Bπr\o\al(2,2)－2r\o\al(2,1),R))).答案eq\f(Bπr\o\al(2,2)－2r\o\al(2,1),R)或eq\f(Bπ2r\o\al(2,1)－r\o\al(2,2),R)10.如圖所示，小燈泡的規(guī)格為“2V,4W”，接在光滑水平導軌上，軌距0.1m，電阻不計．金屬棒ab垂直擱置在導軌上，電阻1Ω.整個裝置處于磁感應強度B＝1T(1)為使小燈泡正常發(fā)光，ab的滑行速度應為多大？(2)拉動金屬棒ab的外力功率多大？解析要求小燈泡正常發(fā)光，燈兩端電壓應等于其額定值2V，這個電壓是由于金屬棒滑動時產(chǎn)生的感應電動勢供應的．金屬棒移動時，外力的功率轉(zhuǎn)化為全電路上的電功率．(1)小燈泡的額定電流和電阻分別為I＝P/U＝2A，R＝U2/P＝1Ω，設金屬棒滑行速度為v，它產(chǎn)生的感應電流為I感＝BLv/(R＋r)，式中r為棒的電阻．由I感＝I，即BLv/(R＋r)＝I，得v＝I(R＋r)/BL＝2×(1＋1)/(1×0.1)m/s＝40m/(2)依據(jù)能的轉(zhuǎn)化，外力的機械功率等于整個電路中的電功率，所以拉動ab做切割運動的功率為P機＝P電＝I2(R＋r)＝22×(1＋1)W＝8W.答案(1)40m/(2)8W11．如圖所示，固定于水平桌面上的金屬框架edcf，處于豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab在框架上可無摩擦滑動，此時abcd構(gòu)成一個邊長為L的正方形，棒的電阻為r，其余部分電阻不計，開頭時磁感應強度為B0.(1)若從t＝0時刻起，磁感應強度均勻增加，每秒鐘增量為k，同時保持棒靜止，求棒中的感應電流．在圖上標出感應電流方向．(2)在上述(1)狀況中，始終保持棒靜止，當t＝t1秒時，需加在垂直于棒的水平拉力為多大？(3)若從t＝0時刻起，磁感應強度漸漸減小，當棒以恒定速度v向右做勻速運動時，可使棒中不產(chǎn)生感應電流．則磁感應強度怎樣隨時間變化(寫出B與t的關(guān)系式)?解析(1)電流方向adcba方向；(圖略)感應電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝kS＝kL2.感應電流I＝eq\f(E,r)＝eq\f(kL2,r).(2)t＝t1時，磁感應強度B1＝B0＋kt1，外力大小F＝FB＝(B0＋kt1)kL3/r.(3)要使棒不產(chǎn)生感應電流，即要回路abcd中磁通量不變．即BL(L＋vt)＝B0L2，B＝eq\f(B0L,L＋vt).答案(1)eq\f(kL2,r)方向adcba圖略(2)eq\f(B0＋kt1kL3,r)(3)B＝eq\f(B0L,L＋vt)12．如圖所示，間距l(xiāng)＝0.3m的平行金屬導軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi)．在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應強度B1＝0.4T、方向豎直方向上和B2＝1T、方向垂直于斜面對上的勻強磁場．電阻R＝0.3Ω、質(zhì)量m1＝0.1kg、長為l的相同導體桿K，S，Q分別放置在導軌上，S桿的兩端固定在b1，b2點，K，Q桿可沿導軌無摩擦滑動且始終接觸良好．一端系于K桿中點的輕繩平行于導軌繞過輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m2＝0.05kg的小環(huán)．已知小環(huán)以a＝6m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面對下的拉力F作用下勻速運動．不計導軌電阻和滑輪摩擦，繩不行伸長．取g＝10(1)小環(huán)所受摩擦力的大??；(2)Q桿所受拉力的瞬時功率．解析