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高中物理 第四章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况训练(含解析)新人教版选修3-2

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电磁感应现象的两类情况

A级 抓基础

1.(多选)下列说法中正确的是( ) A.动生电动势的产生与洛伦兹力有关

B.因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功,所以动生电动势的产生与洛伦兹力无关 C.动生电动势的方向可以由右手定则来判定

D.导体棒切割磁感线产生感应电流,受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反

解析:由动生电动势产生原因知A、C正确,B错误;只有在导体棒做匀速切割时,除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反,做变速运动时不成立,故D错误.

答案:AC

2.如图所示,内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上,环内有一带负电的小球,整个装置处于竖直向下的磁场中,当磁场突然增强时,小球将( )

A.沿顺时针方向运动 B.沿逆时针方向运动 C.在原位置附近往复运动 D.仍然保持静止状态

解析:当磁场增强时,由楞次定律知感应电流沿逆时针方向,即感生电场沿逆时针方向,带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动.

答案:A

3.如图所示,有一匝接在电容器C两端的圆形导线回路,垂直于回路平面以内存在着向里的匀强磁场B,已知圆的半径r=5 cm,电容C=20 μF,当磁场B以4×10 T/s的变化率均匀增加时,则( )

- 1 -

-2

A.电容器a板带正电,电荷量为2π×10 C B.电容器a板带负电,电荷量为2π×10 C C.电容器b板带正电,电荷量为4π×10 C D.电容器b板带负电,电荷量为4π×10 C

ΔB-4

解析:圆环为电源,所以a是正极带正电.E=·S=π×10 V,所以Q=UC=2π×

Δt10C.

答案:A

4.如图所示,矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表,整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向与线框平面垂直,当线框向右匀速平动时,下列说法中正确的是( )

-9

-9-9-9-9

A.穿过线框的磁通量不变化,MN间无感应电动势

- 2 -

B.MN这段导体做切割磁感线运动,MN间有电势差 C.MN间有电势差,所以电压表有示数 D.因为有电流通过电压表,所以电压表有示数

解析:穿过线框的磁通量不变化,线框中无感应电流,但ab、MN、dc都切割磁感线,它们都有感应电动势,故A错,B对;无电流通过电压表,电压表无示数,C、D错.

答案:B

5.如图所示,匀强磁场方向竖直向下,磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴

OO′转动,边长为L,总电阻为R,ab边质量为m,其他三边质量不计,现将abcd拉至水平

位置,并由静止释放,经时间t到达竖直位置,ab边的速度大小为v,则在金属框内产生的热量大小等于( )

A.

mgL-mv2

2

B.

mgL+mv2

2

C.mgL-mv2

2

D.mgL+

mv2

2

解析:金属框绕光滑轴转下的过程中机械能有损失但能量守恒,损失的机能能为mgL-

mv2

2

,故产生的热量为mgL-答案:C

mv2

2

,选项C正确.

6.如图所示,在竖直平面内有两根平行金属导轨,上端与电阻R相连,磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面.一质量为m的金属棒以初速度v0沿导轨竖直向上运动,上升到某一高度后又返回到原处,整个过程金属棒与导轨接触良好,导轨与棒的电阻不计.下列说法正确的是( )

- 3 -

A.回到出发点的速度v大于初速度v0 B.通过R的最大电流,上升过程小于下落过程 C.电阻R上产生的热量,上升过程大于下落过程 D.所用时间上升过程大于下落过程

解析:金属棒切割磁感线运动,由右手定则和法拉第电磁感应定律、安培力公式可知金属棒下行和上行时的受力情况,由能量守恒定律可知,金属棒在运动过程中,机械能不断转化为热能,所以回到出发点的速度v小于初速度v0,选项A错误;设金属棒运动的速度为v,长度为l,那么感应电动势E=Blv,通过R的电流I==EBlv,可见,当金属棒运动速度v大RR时,通过R的电流大,因为金属棒在运动过程中,机械能不断转化为热能,所以运动到同一高度处,上升时的速度大于下降时的速度,所以通过R的最大电流上升过程大于下落过程,选项B错误;同一高度处金属棒上升时受到的安培力大于下降时受到的安培力,由于上升和下降的高度相同,所以上升过程克服安培力所做的功大于下降时克服安培力做的功,故电阻R上产生的热量上升过程大于下落过程,选项C正确;研究金属棒的上升过程时,可以采取逆向思维法,把上升过程看作金属棒从最高点自由下落,显然,下落的加速度a1>g>a2,其中

a2为金属棒返回下落时的加速度,显然,下落相同高度,t1<t2,选项D错误.

答案:C

B级 提能力

7.如图,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,平直部分粗糙,右端接一个阻值为R的定值电阻.平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处静止释放,到达磁场右边界处恰好停止.已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒与导轨间接触良好,则金属棒穿过磁场区域的过程中( )

- 4 -

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