高中物理第四章电磁感应第五节电磁感应现象的两种情况自我小测含解析新人教版选修3-2

高中物理第四章电磁感应第五节电磁感应现象的两种情况自我小测含解析新人教版选修3-2

电磁感应现象的两种情况一、选择题(其中第1～4题为单选题，第5～7题为多选题)1．在空间某处存在一变化的磁场，则下列说法中正确的是(　　)A．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流B．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电动势C．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场D．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场2．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是(　　)3．如图甲所示，n＝50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a、b两点的电势高低与电压表的读数为(　　)A．φa＞φb,20VB．φa＞φb,10VC．φa＜φb,20VD．φa＜φb,10V4．如图所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v运动，从无场区进入匀强磁场区，磁场宽度大于矩形线圈的宽度da，然后出来。若取逆时针方向的电流为正方向，那么下列选项中能正确地表示回路中电流对时间的函数关系的是(　　)5．某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是(　　) A．沿AB方向磁场在迅速减弱B．沿AB方向磁场在迅速增强C．沿BA方向磁场在迅速增强D．沿BA方向磁场在迅速减弱6．一个面积S＝4×10－2m2、匝数n＝100匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是(　　)A．在开始的2s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08Wb/sB．在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C．在开始的2s内线圈中产生的感应电动势等于8VD．在第3s末线圈中的感应电动势等于零7．如图所示，阻值为R的金属棒从图示ab位置分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到a′b′位置，若v1∶v2＝1∶2，则在这两次过程中(　　)A．回路电流I1∶I2＝1∶2B．产生的热量Q1∶Q2＝1∶2C．通过任一截面的电荷量q1∶q2＝1∶2D．外力的功率P1∶P2＝1∶2二、非选择题8．如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为l，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后，金属杆达到最大速度vmax，在这个过程中，电阻R上产生的热量为Q。导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g。求： (1)金属杆达到最大速度时安培力的大小。(2)磁感应强度的大小。(3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度。9．如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S＝200cm2，匝数n＝1000，线圈电阻r＝1.0Ω。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R＝4.0Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：(1)在t＝2.0s时刻，通过电阻R的感应电流大小。(2)在t＝5.0s时刻，电阻R消耗的电功率。(3)0～6.0s内整个闭合电路中产生的热量。参考答案1．解析： 由感应电流产生的条件可知，只有闭合线圈中磁通量发生改变，才能产生感应电流，如果闭合线圈平面与磁场方向平行，则线圈中无感应电动势和感应电流产生，故A、B错误；由麦克斯韦电磁场理论可知，感生电场的产生与变化的磁场周围有无闭合线圈无关，故C错误，D正确。答案：D2．解析：均匀变化的磁场会产生恒定的感生电场，由B－t图象可以看出只有C中的磁场是均匀变化的。答案：C3．解析：磁通量均匀增大，由楞次定律知，线圈中感应电流为逆时针方向，又线圈相当于内电路，故φa＞φb；E＝n＝50×V＝10V，因而电压表的读数为10V。电压表测量的是电源的电动势，即感应电动势。故答案选B。答案：B百度文库-让每个人平等地提升自我4．解析：当线圈开始运动，尚未进入磁场区时，没有产生感应电流。ab边切割磁感线时产生的感应电动势为定值，因此感应电流也为定值，方向为逆时针(正)。当cd边进入磁场时，ab和cd边产生的感应电动势互相抵消，没有感应电流。当线圈继续运动，在磁场中只有cd边时，感应电流是顺时针(负)，数值与前者的等大。cd边离开磁场后，线圈无感应电流。所以C项正确。答案：C5．解析：空间磁场变化产生的电场方向可用楞次定律判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知A、C正确。答案：AC6．解析：磁通量的变化率＝S，其中磁感应强度的变化率即为Bt图象的斜率。由图知前2s的＝2T/s，所以＝2×4×10－2Wb/s＝0.08Wb/s，A选项正确；在开始的2s内磁感应强度B由2T减到0，又从0向相反方向的B增加到2T，所以这2s内的磁通量的变化量ΔΦ＝B1S＋B2S＝2BS＝2×2×4×10－2Wb＝0.16Wb，B选项错；在开始的2s内E＝n＝100×0.08V＝8V，C选项正确；第3s末的感应电动势等于2～4s内的平均电动势，E＝n＝nS＝100×2×4×10－2V＝8V。答案：AC7．解析：感应电动势为BLv，感应电流I＝＝，大小与速度成正比，产生的热量Q＝I2Rt＝·＝v，B、L、L′、R是一样的，两次产生的热量比等于运动速度比；通过任一截面的电荷量q＝It＝·＝ 与速度无关，所以这两个过程中，通过任一截面的电荷量之比应为1∶1；金属棒运动中受磁场力的作用，为使棒匀速运动，外力大小要与磁场力相等，则外力的功率P＝Fv＝BIL·v＝，其中B、L、R大小相等，外力的功率与速度的平方成正比，所以外力的功率之比应为1∶4。答案：AB8．解析：(1)当达到最大速度时，设金属杆受安培力为Fmax，杆受力平衡Fmax＝mgsinθ。(2)当杆达到最大速度时，感应电动势为Emax，感应电流为Imax，则Emax＝BlvmaxImax＝由Fmax＝BImaxlB＝得B＝。(3)设金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h由能量守恒得mgh＝＋Q得h＝。答案：(1)mgsinθ　(2)　(3)9．解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，0～4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。t＝2.0s时的感应电动势E1＝n＝n根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流I1＝解得I1＝0.2A。(2)由图象可知，在4.0～6.0s时间内，线圈中产生的感应电动势E2＝n＝n根据闭合电路欧姆定律，t＝5.0s时闭合回路中的感应电流I2＝电阻消耗的电功率P2＝R＝2.56W。(3)根据焦耳定律，0～4.0s内闭合电路中产生的热量Q1＝(r＋R)Δt1＝0.8J4．0～6.0s内闭合电路中产生的热量Q2＝(r＋R)Δt2＝6.4J 0～6.0s内闭合电路中产生的热量Q＝Q1＋Q2＝7.2J。答案：(1)0.2A　(2)2.56W　(3)7.2J