(通用版)2018-2019版高中物理第1章電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活1.4電磁感應(yīng)的案例分析練習(xí)滬科版選修3-2

1、1.4 電磁感應(yīng)的案例分析 課時(shí)對點(diǎn)練 、選擇題 考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 1. 如圖 1 所示，在一勻強(qiáng)磁場中有一 U 形導(dǎo)線框abed，線框處于水平面內(nèi)，磁場與線框平面 垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可在 ab、ed上無摩擦地滑動.桿ef及 線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì) .開始時(shí)，給ef 一個(gè)向右的初速度，則（ ） 圖 1 A. ef將減速向右運(yùn)動，但不是勻減速 B. ef將勻減速向右運(yùn)動，最后停止 C. ef將勻速向右運(yùn)動 D. ef將往返運(yùn)動 答案 A 解析 ef向右運(yùn)動，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，會受到向左的安培力而做減 B2L2V 速運(yùn)動，直到停止

2、，但不是勻減速，由 F= BIL= = ma知，ef做的是加速度減小的減速 2.4 電磁感應(yīng)的案例分析 R 運(yùn)動.故 A 正確.3 2. （多選）用一段橫截面半徑為r、電阻率為p、密度為d的均勻?qū)w材料做成一個(gè)半徑為 R（r ? R）的圓環(huán)圓環(huán)豎直向下落入如圖 2 所示的徑向磁場中，圓環(huán)的圓心始終在 N 極的軸線上， 圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B圓環(huán)在加速下滑過程中某一時(shí)刻的速度為 v,忽略其 他影響，則（ ） A. 此時(shí)在圓環(huán)中產(chǎn)生了 （俯視）順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B. 圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落 C. 此時(shí)圓環(huán)的加速度 a=Bd P d 答案 AD 定則可以判斷，圓環(huán)受到的

3、安培力向上，阻礙圓環(huán)的運(yùn)動，選項(xiàng) 7 D 線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E= BLv= B-2 n R- v,圓環(huán)的電阻 R電=p n ，則圓環(huán)中的感應(yīng) n r 2 E Bn r v 電流I = - ，圓環(huán)所受的安培力 F R p mg- F安 汙B1宀R,圓環(huán)的加速度a= -m-，m= d 2 n R- n r2,貝U a= g-Bd，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤; p d 當(dāng)重力等于安培力時(shí)圓環(huán)速度達(dá)到最大，此時(shí) a= 0,可得vmpBd，選項(xiàng) D 正確 有一寬度為 d（ d L）的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場方向豎直 向下導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動， t =0 時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場的

4、左邊界重合，隨后導(dǎo) 線框進(jìn)入并通過磁場區(qū)域下列v-t圖像中，正確描述上述過程的是 （ ） D.如果徑向磁場足夠長，則圓環(huán)的最大速度 p dg 解析 由右手定則可以判斷感應(yīng)電流的方向?yàn)?（俯）B 錯(cuò)誤；圓環(huán)垂直切割磁感 3. 如圖 3 所示，在光滑水平桌面上有一邊長為 L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè) 4 X X X X X X X X X X X X X X M XL 5 答案 D 解析 導(dǎo)線框進(jìn)入磁場的過程中，線框受到向左的安培力作用，根據(jù) BV 得F=帚，隨著V的減小，安培力F減小，導(dǎo)線框做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動 整個(gè)導(dǎo)線 框在磁場中運(yùn)動時(shí)，無感應(yīng)電流，導(dǎo)線框做勻速運(yùn)動，導(dǎo)線框離

5、開磁場的過程中，根據(jù) B2L2V R-，導(dǎo)線框做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動，所以選項(xiàng) 4. （多選）如圖 4 所示，有兩根和水平方向成 a （ a 90。）角的光滑平行的金屬軌道，上端接 有可變電阻R,下端足夠長，空間有垂直于軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B, 一根 質(zhì)量為m電阻不計(jì)的金屬桿從軌道上由靜止滑下 經(jīng)過足夠長的時(shí)間后, 近于一個(gè)最大速度 Vm,則（ ） D. 如果m變小，Vm將變大 E= BLv、I = R F= BIL 金屬桿的速度會趨 A.如果 B增大，Vm將變大 B.如果 C.如果 a變大（仍小于 90 ） , Vm將變大 R變大，Vm將變大 6 答案 BC 解析 金屬

6、桿由靜止開始滑下的過程中，金屬桿就相當(dāng)于一個(gè)電源，與電阻 R構(gòu)成一個(gè)閉合 回其受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得: mgsi BVv a R = ma 7 所以金屬桿由靜止開始做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng) a= 0 時(shí)達(dá)到最大速度 Vm,即mgiin a 2 2 BLvm mqfRin a , 丄 =-，可得：Vm= BL ，故由此式知選項(xiàng) B C 正確. 考點(diǎn)二 電磁感應(yīng)中的能量問題 5. 如圖 5 所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻 R質(zhì)量不能忽略的金屬棒 與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁 場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直

7、向上的恒力 F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力 F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于 ( ) 邊長la= 31b,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，不考 慮線圈之間的相互影響，貝U ( ) X H X XXX xll lx x x X X O X X X X 圖 6 A. 兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B. a、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為 9：1 C. a、b線圈中感應(yīng)電流之比為 3 ：4 D. a、b線圈中電功率之比為 3 ：1 答案 B 解析 根據(jù)楞次定律可知，兩線圈內(nèi)均產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；因磁感應(yīng) 強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，設(shè) = k,根據(jù)法拉

8、第電磁感應(yīng)定律可得 E= n Ar = n l2，則Ea = t t t EbA.棒的機(jī)械能增加量 C.棒的重力勢能增加量 答案 A 解析棒加速上升時(shí)受到重力、 數(shù)和等于棒的機(jī)械能的增加量， B.棒的動能增加量 D.電阻R上產(chǎn)生的熱量 拉力F及安培力.根據(jù)6.如圖 6 所示，紙面內(nèi)有 a、b兩個(gè)用同樣的導(dǎo)線制成的閉合正方形線圈，匝數(shù)均為 10 匝, 8 n A B| 2S n I S 3 2 9 . , EE A t ()=，選項(xiàng) B 正確；根據(jù) I = = - - : 11 R 4n 14 p nl p S 2 3 綃2 = ，則吐I3,故a、b線圈 4p 中電功率之比為 27： 1，選項(xiàng)

9、D 錯(cuò)誤. 7. 水平放置的光滑平行導(dǎo)軌上放置一根長為 L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab, ab處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大 小為B方向如圖 7 所示的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌的一端接一阻值為 R的電阻，導(dǎo)軌及導(dǎo)體棒電 阻不計(jì).現(xiàn)使ab在水平恒力F作用下由靜止沿垂直于磁場的方向運(yùn)動， 當(dāng)通過的位移為s時(shí), 法正確的是（ B.合力對ab做的功為Fs C.R上釋放的熱量為 Fs + 1mvm D.R上釋放的熱量為Fs 答案 D R2I2V F安= , F安隨v的變化而變化, R 故導(dǎo)體棒做加速度變化的變速運(yùn)動， A 錯(cuò)；對整個(gè)過程由動能定理得 Wi= A Ek= 0, B 錯(cuò)；由 能量守恒定律知，恒力 F做的功等于整個(gè)回路產(chǎn)

10、生的電能，電能又轉(zhuǎn)化為 R上釋放的熱量， 即Q= Fs，C 錯(cuò)，D 正確. 考點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)及能量綜合問題 8. （多選）如圖 8 所示，在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中有一個(gè)由均 勻?qū)Ь€制成的單匝矩形線框 abcd，線框以恒定的速度 v沿垂直磁場方向向右運(yùn)動， 運(yùn)動中線 框de邊始終與磁場右邊界平行，線框邊長 ad= L，cd= 2L.線框?qū)Ь€的總電阻為 R則在線框 4可知，I*|，故a、b線圈中感應(yīng)電 4 p 流之比為3：選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；電功率p= |E= nA t ab達(dá)到最大速度 Vm.此時(shí)撤去外力, 最后ab靜止在導(dǎo)軌上 .在ab運(yùn)動的整個(gè)過程中，下列說 A.撤去外力后， ab做勻減速運(yùn)動 解析 撤去外力后，導(dǎo)體棒水平方向只受安培力作用，而 圖 7 9 離開磁場的過程中，下列說法中正確的是 （ ） - C x 2i