2020学年高中物理 第4章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况课时作业 新人教版选修3-2

2020学年高中物理 第4章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况课时作业 新人教版选修3-2

电磁感应现象的两类情况 ‎ 基础夯实 一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)‎ ‎1．在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是(　　)‎ 答案：C 解析：均匀变化的磁场产生恒定的电场，故C对。‎ ‎2.如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是(　　)‎ A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B．动生电动势的产生与洛伦兹力无关 C．动生电动势的产生与电场力有关 D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 答案：A 解析：根据动生电动势的定义，A项正确；动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B、C、D项错误。‎ ‎3．(黑龙江大兴安岭实验中学西校区2020～2020学年高二下学期检测)如图所示，A、B两闭合圆形线圈用同样导线且均绕成10匝，半径RA＝2RB，内有以B线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中感应电动势EAEB与产生的感应电流IAIB分别是(　　)‎ A．EAEB＝11；IAIB＝12‎ B．EAEB＝12；IAIB＝12‎ C．EAEB＝14；IAIB＝21‎ D．EAEB＝12；IAIB＝14‎ 答案：A 解析：根据法拉第电磁感应定律E＝n＝n，题中n相同，相同，有效面积S也相同，则得到A、B环中感应电动势EAEB＝11，根据电阻定律R＝ρ，L＝n·2πr，ρ、s相同，则电阻之比RARB＝rArB＝21，根据欧姆定律I＝得，产生的感应电流之比IAIB＝12，故A正确，BCD错误。‎ ‎4.某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是(　　)‎ A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 答案：AD 解析：‎ 感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则得到感应电流的方向即感生电场的方向是：从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向。所以A、D正确。‎ ‎5．(唐山一中2020～2020学年高二检测)著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如图所示。当线圈接通电源后，将产生流过图示逆时针方向的电流，则下列说法正确的是(　　)‎ A．接通电源瞬间，圆板不会发生转动 B．线圈中电流强度的增大或减小会引起圆板向不同方向转动 C．若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 D．若金属小球带正电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 答案：BD 解析：线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，故A错误；不论线圈中电流强度的增大或减小都会引起磁场的变化，从而产生不同方向的电场，使小球受到电场力的方向不同，所以会向不同方向转动，故B正确；接通电源瞬间，产生顺时针方向的电场，若小球带负电，圆板转动方向与线圈中电流方向相同，故C错误；同理D正确。‎ 二、非选择题 ‎6．如图(甲)所示，螺线管匝数n＝1 500匝，横截面积S＝‎20cm2，导线的电阻r＝1.5Ω，R1＝3.5Ω，R2＝25Ω。穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图(乙)所示规律变化，则R2消耗的电功率是多大？ 答案：1W 解析：由(乙)图中可知，磁感应强度随时间均匀变化，那么在(甲)图的线圈中会产生恒定的感应电动势。‎ 由(乙)图可知，磁感应强度的变化率ΔB/Δt＝2T/s，由法拉第电磁感应定律可得螺线管中感应电动势E＝nΔΦ/Δt＝nSΔB/Δt＝1 500×20×10－4×2V＝6V 电路中的感应电流I＝E/(r＋R1＋R2)＝6/(1.5＋3.5＋25)A＝‎‎0.2A R2消耗的电功率P＝I2R2＝0.22×25W＝1W ‎7．(吉林省长春市2020～2020学年高二上学期期末)如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝‎0.20m，电阻R＝1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度为B＝0.50T的匀强磁场中，磁感应强度方向垂直轨道向下。现用某外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示。求： ‎(1)杆的质量；‎ ‎(2)杆加速度的大小。‎ 答案：(1)‎0.1kg　(2)‎10m/s2‎ 解析：导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用v表示瞬时速度，t表示运动时间，则导体杆切割磁感线产生的动生电动势E＝BLv＝BLat 闭合回路中的感应电流I＝ 由牛顿第二定律得F－BIL＝ma 解得F＝ma＋at 在题中图乙图象上选取两点t1＝0，F1＝1N，t2＝30s，F2＝4N代入上式，‎ 解得a＝‎10m/s2‎ m＝‎0.1kg。‎ 能力提升 一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)‎ ‎1．(北京十二中2020～2020学年高二上学期期末)如图所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，其中一部分处于方向垂直导轨所在平面并且有上下水平边界的匀强磁场中．一根金属杆MN保持水平并沿导轨滑下(导轨电阻不计)，当金属杆MN进入磁场区后，其运动的速度随时间变化的图线不可能的是(　　)‎ 答案：B 解析：当金属杆MN进入磁场区后，切割磁感线产生感应电流，受到向上的安培力。金属杆MN进入磁场区时，若所受的安培力与重力相等，做匀速直线运动，速度不变，所以A图象是可能的。金属杆MN 进入磁场区时，若所受的安培力小于重力，做加速运动，随着速度的增大，感应电动势和感应电流增大，金属杆所受的安培力增大，合外力减小，加速度减小，v－t图象的斜率应逐渐减小，故B图象不可能，C图象是可能的。金属杆MN进入磁场区时，若所受的安培力大于重力，做减速运动，随着速度的减小，金属杆所受的安培力减小，合外力减小，加速度减小，v－t图象的斜率减小，D图象是可能的。故选B。‎ ‎2．如图所示，两个比荷相同的都带正电荷的粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从B1区运动到B2区，已知B2>B1；b开始在磁感应强度为B1的磁场中做匀速圆周运动，然后磁场逐渐增加到B2。则a、b两粒子的动能将(　　)‎ A．a不变，b增大　　　　 B．a不变，b变小 C．a、b都变大 D．a、b都不变 答案：A 解析：a粒子一直在恒定的磁场中运动，受到的洛伦兹力不做功，动能不变；b粒子在变化的磁场中运动，由于变化的磁场要产生感生电场，感生电场会对它做正功，所以，A选项是正确的。‎ ‎3.如图所示，用铝制成⊃型框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为F，则(　　)‎ A．F＝mg　　 B．F>mg C．F0的一侧存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B只随t的增大而增大，且它们间的关系为B＝kt，其中k＝4T/s。一质量为m＝‎0.5kg的金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动，当t＝0时金属杆静止于x＝0处，有一大小可调节的外力F作用于金属杆，使金属杆以恒定加速度a＝‎2m/s2沿x轴正向做匀加速直线运动．除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计．求：当t＝4s时施加于金属杆上的外力为多大。 答案：513N 解析：t＝4s时，金属杆移动的位移x＝at2＝×2×‎16m＝‎16m，此时的速度v＝at＝2×‎4m/s＝‎8m/s。‎ 切割产生的动生电动势E1＝BLv＝ktLv＝4×4×1×8V＝128V。‎ 磁场变化产生的感生电动势E2＝Lx＝4×1×16V＝64V。‎ 根据楞次定律和右手定则知，两个电动势的方向相同，则总电动势E＝E1＋E2＝192V。‎ 则感应电流的大小I＝＝A＝‎32A，‎ 根据牛顿第二定律得，F－BIL＝ma，解得F＝BIL＋ma＝4×4×32×1＋0.5×2N＝513N。‎