人教版選修3-2第四章電磁感應(yīng)經(jīng)典習(xí)題(解析版)

1、人教版選修3-2第四章電磁感應(yīng)經(jīng)典習(xí)題（解析版）電磁感應(yīng)經(jīng)典習(xí)題解析、選擇題1 .粗細(xì)均勻的電阻絲圍成如圖所示的線框，置于正方形有界勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度為B,方向垂直于線框平面，圖中 ab= bc= 2cd = 2de= 2ef= 2fa = 2L.現(xiàn)使線框以同樣大小 的速度v勻速沿四個(gè)不同方向平動進(jìn)入磁場，并且速度方向始終與線框先進(jìn)入磁場的 那條邊垂直，則在通過如圖所示位置時(shí)，下列說法中正確的是（）5 / 14A. ab兩點(diǎn)間的電勢差圖中最大C.回路電流圖中最大B. ab兩點(diǎn)間的電勢差圖中最大D回路電流圖中最小喈案】A【解析】由感應(yīng)電動勢的公式E = 知，圖中、中的電動勢都為馬=2型、,圖

2、曲中的電動勢為是=工一由閉合電路的歐姆定律1 =，情）=二，一二工得:圖中的 昉兩點(diǎn)的電勢差為8=懸=；瓦=泣%而在圖、曲中的就兩點(diǎn)的電勢差為 =*=軸=加裂圖中的就兩點(diǎn)的電勢差為8 =言=箱=揚(yáng)其圖、部 中的電路的電原上=受，而圓中的電路的電源犯，故送Ka *一武 r2.用相同導(dǎo)線繞制的邊長為 L或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場，如圖所示.在每個(gè)線框進(jìn)入磁場的過程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為 Ua、HA, UaUbUcUdB UaUbUdUcD. UbUaUdUcUb、Uc和Ud.下列判斷正確的是（C. Ua=Ub,圖象是開口向上的拋物線，故A、C錯(cuò)如圖乙所示，線框的

3、右端 M2N2剛好出磁場時(shí)，左端 Q2P2恰與MP共線，此后一段時(shí) 間內(nèi)有效長度不變，一直到線框的左端與MN重合，這段時(shí)間內(nèi)電流不變，安培力大小不變；最后一段時(shí)間如圖內(nèi)所示，從勻速運(yùn)動至M2N2開始計(jì)時(shí)，有效長度為 AC=l-2vt；電動勢E= B（l2vtv）線框受白安培力 F，二S-y 圖象是開口向上A的拋物線，故D錯(cuò)誤，B正確.9 .（多選）如圖所示，正方形線框的邊長為 L,電容器的電容為C.正方形線框的一半放在 垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以 k為變化率均勻減小時(shí)，則（）X 耳 乂 X：人教版選修3-2第四章電磁感應(yīng)經(jīng)典習(xí)題（解析版）A.線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為 kL2B電

4、壓表沒有讀數(shù)C. a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢D電容器所帶的電荷量為零【答案】BC【解析】由于線框的一半放在磁場中，因此線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為岑，A錯(cuò)誤；由于線框所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是恒定的，且線框連接了一個(gè)電容器，相當(dāng)于電路斷路，外電壓等于電動勢，內(nèi)電壓為零，而接電壓表的這部分相當(dāng)于回路的內(nèi)部，因此，電壓表兩端無電壓，電壓表沒有讀數(shù)，B正確；根據(jù)楞次定律可以判斷，a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢，C正確；電容器所帶電荷量為 Q=Cp|, D錯(cuò)誤.10 .（多選）如圖所示，在一豎直平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線用有兩個(gè)電阻Ri和R2,導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線均接觸良好.勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里，導(dǎo)體棒的電阻可忽略.

5、若 導(dǎo)體棒向左加速運(yùn)動，則（A.流經(jīng)Ri的電流方向向上B流經(jīng)R2的電流方向向下C.流經(jīng)Ri的電流方向向下D 流經(jīng)R2的電流方向向上【答案】AD【解析】導(dǎo)體棒向左加速運(yùn)動，由右手定則可判斷出，導(dǎo)體棒PQ中感應(yīng)電動勢方向從P到Q, PQ上半部分與Ri構(gòu)成閉合回路，流經(jīng) Ri的電流方向向上，選項(xiàng) A正確， C錯(cuò)誤.PQ下半部分與R2構(gòu)成閉合回路，流經(jīng) 電的電流方向向上，選項(xiàng) D正確，B 錯(cuò)誤.11 .（多選）用一根橫截面為S、電阻率為p的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán)，ab為圓 環(huán)的一條直徑.如圖所示，在 ab的左側(cè)存在一個(gè)勻強(qiáng)磁場，磁場垂直圓環(huán)所在平面， 方向如圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率 x

6、 = k（k0）.則（）A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢_ ArSC.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為卬D.圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢差大小為uab=tjkr2|【答案】BD【解析】由題意可知磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，穿過圓環(huán)的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可 以判斷，圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢，故 A錯(cuò)誤，B正 _ 35A5 _ 1cf確；圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=-=S=卜Mk|,圓環(huán)的電阻為R=/,xJuJlAZj-。h-J所以圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為1=/即,故C錯(cuò)誤；圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢差uabI$R= | ：kr2|,故 D 正確.甲12 .如圖甲所示，將長

7、方形導(dǎo)線框 abcd垂直磁場方向放入勻強(qiáng)磁場 B中，規(guī)定垂直ab 邊向右為ab邊所受安培力F的正方向，F(xiàn)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示.選取垂直紙 面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的正方向，不考慮線圈的形變，則 B隨時(shí)間t的變化關(guān)系可能 是下列選項(xiàng)中的（）【答案】ABD【解析】01 s時(shí)間內(nèi)，ab邊受安培力向左逐漸減小，故可知線圈有收縮的趨勢，可知磁通量減小，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B逐漸減小；同理，在12 s內(nèi)ab邊受安培力向右逐漸增大，故可知線圈有擴(kuò)張的趨勢，可知磁通量增加，磁感應(yīng)強(qiáng)度B逐漸增加；23 s及 34 s與01 s和12 s相同，故由Bt圖線可知，選項(xiàng) A、B、D正確.13 .（多選）如圖所示，在方向豎

8、直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，沿水平面固定一個(gè)V字型金屬框架CAD,已知/ A= 9,導(dǎo)體棒EF在框架上從A點(diǎn)開始在拉力F作 用下，沿垂直EF方向以速度v勻速向右平移，使導(dǎo)體棒和框架始終構(gòu)成等腰三角形回 路.已知框架和導(dǎo)體棒的材料和橫截面積均相同，其單位長度的電阻均為R,框架和導(dǎo)體棒均足夠長，導(dǎo)體棒運(yùn)動中始終與磁場方向垂直，且與框架接觸良好.關(guān)于回路 中的電流I、拉力F和電路消耗的電功率P與水平移動的距離x變化規(guī)律的圖象中正確的是（）匕ZZZAB .C .D .【答案1 ACD【解析】設(shè)導(dǎo)體棒運(yùn)動時(shí)間為t時(shí)，通過的位移為x= vt,則連入電路的導(dǎo)體棒的長度2_r為：L = 2xta偌，則

9、回路的總電阻為：RR（2xtaa+ 一）,區(qū)上 cos 5t?門則電流與t的關(guān)系式為： 肯一4 日彳K i /tan x +28CDS- 76=/出屋+二式中各量均一定，則I為定值，故A正確，B錯(cuò)誤；外力F與安培CDS -力大小相等，則F = BIL = BI2x tad, F與x成正比，故C正確；運(yùn)動x時(shí)的功率為：P=I2R總= I2R（2xta%+皿g）,則P與x成正比，故 D正確.14 .如圖甲所示，正六邊形導(dǎo)線框 abcdef放在勻強(qiáng)磁場中靜止不動，磁場方向與線框平 面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示.t = 0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的 方向垂直紙面向里，設(shè)產(chǎn)生的感應(yīng)電流順

10、時(shí)針方向?yàn)檎⒇Q直邊cd所受安培力的方向水平向左為正.則下面關(guān)于感應(yīng)電流I和cd所受安培力F隨時(shí)間t變化的圖象正確的是（）A.C.B.D.11 / 14【答案】AC 【解析】02 s內(nèi)，磁場的方向垂直紙面向里，且逐漸減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電=B0s為定值,則流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，為正值.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=等感應(yīng)電流為定值Ii =警.在23 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，且逐漸增大, 根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，為正值，大小與 0 2 s內(nèi)相同.在3-4S內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外，且逐漸減小，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 方向，為負(fù)值，大小與02 s內(nèi)相同.在4

11、6 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里， 且逐漸增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，為負(fù)值，大小與0 2 s內(nèi)相同.故A正確，B錯(cuò)誤；在0 2 s內(nèi)，磁場的方向垂直紙面向里，且逐漸減小，電 流恒定不變，根據(jù) Fa=BIL,則安培力逐漸減小，cd邊所受安培力方向向右，為負(fù) 值.0時(shí)刻安培力大小為F=2B0SL.在2 s 3 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，且逐 漸增大，根據(jù)Fa=BIL,則安培力逐漸增大，cd邊所受安培力方向向左，為正值，3 s 末安培力大小為 B0I0L.在3-4 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外，且逐漸增大，則 安培力大小逐漸增大，cd邊所受安培力方向向右，為負(fù)值，

12、第 4 s初的安培力大小為 B0I0L.在4 6 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，且逐漸增大，則安培力大小逐漸增 大，cd邊所受安培力方向向左，6 s末的安培力大小2B0I0L.故C正確，D錯(cuò)誤. 二、計(jì)算題15 .如圖甲所示，空間存在一有界勻強(qiáng)磁場，磁場的左邊界如虛線所示，虛線右側(cè)足夠 大區(qū)域存在磁場，磁場方向豎直向下.在光滑絕緣水平面內(nèi)有一長方形金屬線框，ab邊長為l = 0.2 m,線框質(zhì)量m=0.1 kg、電阻R=0.1 R在水平向右的外力F作用下， 以初速度v0=1 m/s勻加速進(jìn)入磁場，外力 F大小隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示.以 線框右邊剛進(jìn)入磁場時(shí)開始計(jì)時(shí)，求：忖410 Ji

13、s LiFf乙(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B;(2)線框進(jìn)入磁場的過程中，通過線框橫截面的電荷量q;(3)若線框進(jìn)入磁場過程中F做功為wf = 0.27 J,求在此過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱Q.人教版選修3-2第四章電磁感應(yīng)經(jīng)典習(xí)題(解析版)【答案】(1)0.5 T (2)0.75 C (3)0.12 J【解析】由F t圖象可知，當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場后，F(xiàn) = 0.2 N,線框的加速度a=f = 2 m/s2, RIt = 0時(shí)刻線框所受的安培力Fa = BIl =注遜且F = 0.3 N ,由牛頓第二定律：F FA=ma,解得B = 0.5 T.(2)線框進(jìn)入磁場過程通過橫截面電荷量 q =7t,

14、由法拉第電磁感應(yīng)定律得：=N萼， Ar由閉合電路歐姆定律得： 解得電荷量q = = ,由勻變速直線運(yùn)動得：x= V0t + 1at2= 0.75 m,代入上式，解得q=0.75 C.(3)線框進(jìn)入磁場過程，由能量守恒定律：WF=Q+1mv2-| mV|, v=v0+at 解得：Q=0.12 J16 .如圖所示，電阻為2R的金屬環(huán)，沿直徑裝有一根長為l,電阻為R的金屬桿.金屬環(huán)的一半處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B、垂直環(huán)面的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)讓金屬環(huán)在外力驅(qū)動下，繞中心軸。以角速度勻速轉(zhuǎn)動，求外力驅(qū)動金屬環(huán)轉(zhuǎn)動的功率.(軸的摩+S不計(jì))13 / 14【解析】金屬環(huán)勻速轉(zhuǎn)動時(shí)處在磁場中的3金屬桿切割磁感線產(chǎn)生感

15、應(yīng)電動勢 E,相當(dāng) 于閉合回路的電源，其中E=BBl2 ,金屬桿與金屬環(huán)構(gòu)成閉合回路，該電路的總電阻為：R總:廠+R外 =R,1， J、q am、q r h rFP （科僅I 出產(chǎn)加該電路的總電功率為 P電=五一= ：=一一：一 J,rCtyDA根據(jù)能量轉(zhuǎn)化守恒定律P外=P電=普.96R17 .如圖所示，用質(zhì)量為 m、電阻為R的均勻?qū)Ь€做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ,線框每一邊的電阻都相等.將線框置于光滑絕緣的水平面上.在線框的右側(cè)存在垂直水平面向里的有界勻強(qiáng)磁場，磁場邊界間的距離為21,磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B.在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場.在運(yùn)動過程中

16、線框平面水平，且 MN邊與磁場的邊界始終平行.求：線框MN邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框中感應(yīng)電流的大??；（2）線框MN邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，M、N兩點(diǎn)間的電壓umn ；在線框從MN邊剛進(jìn)入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中，水平拉力對線框所做的 功W.【答案】（1）竽（2）軸v空【解析】（1）線框MN邊在磁場中運(yùn)動時(shí)，感應(yīng)電動勢E=B1v EBk）線框中的感應(yīng)電流1=彳=耳一，一 3_ 3 （2）M、N兩點(diǎn)間的電壓umn=1E=4B1v（3）只有MN邊在磁場中時(shí)，線框運(yùn)動的時(shí)間t=：此過程線框中產(chǎn)生的焦耳熱 Q=I2Rt=同理，只有PQ邊在磁場中運(yùn)動時(shí)線框中產(chǎn)生的焦耳熱 Q=*根據(jù)能量守恒定律得水平拉力做功 W

17、= 2Q =絲二.18 .如圖所示，一根電阻為 R= 12 Q的電阻絲做成一個(gè)半徑為 r= 1 m的圓形導(dǎo)線框， 豎直放置在水平勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁場方向垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B = 0.2 T,現(xiàn)有一根質(zhì)量為m= 0.1 kg、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒，自圓形導(dǎo)線框最高點(diǎn)由靜止起沿線框下落，在下落過程中始終與線框良好接觸，已知下落距離為w時(shí)，棒的速度大小為 V1 =S 10 一ojm/s,下洛到經(jīng)過圓心時(shí)棒的速度大小為 v2= m/s,試求：(取g=10 m/s2)(1)畫出下落距離為冷時(shí)的等效電路圖，并求出此時(shí)棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小;(2)下落距離為三時(shí)棒的加速度的大??； 從開始下落到經(jīng)過圓心過程中棒克服安培力做的功及線框中產(chǎn)生的熱量.【答案】(1)等效電路圖見解析圖0.92 V