45 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況 習(xí)題

1、4.5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況 習(xí)題基礎(chǔ)夯實(shí)1.某空間出現(xiàn)了如圖所示的一組閉合的電場線，這可能是()A沿AB方向磁場的迅速減弱B沿AB方向磁場的迅速增強(qiáng)C沿BA方向磁場的迅速增強(qiáng)D沿BA方向磁場的迅速減弱2在下圖所示的四種磁場情況中能產(chǎn)生恒定的感生電場的是()3如圖所示，兩個比荷相同的都帶正電荷的粒子a和b以相同的動能在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，a從B1區(qū)運(yùn)動到B2區(qū)，已知B2>B1；b開始在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的磁場中做勻速圓周運(yùn)動，然后磁場逐漸增加到B2.則a、b兩粒子的動能將()Aa不變，b增大Ba不變，b變小Ca、b都變大 Da、b都不變4(2011·壽光質(zhì)檢)研究表明，地球磁場對鴿子

2、識別方向起著重要作用鴿子體內(nèi)的電阻大約為103，當(dāng)它在地球磁場中展翅飛行時(shí)，會切割磁感線，在兩翅之間產(chǎn)生動生電動勢這樣，鴿子體內(nèi)靈敏的感受器即可根據(jù)動生電動勢的大小來判別其飛行方向若某處地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量約為0.5×104T.鴿子以20m/s速度水平滑翔，則可估算出兩翅之間產(chǎn)生的動生電動勢約為()A30mVB3mVC0.3mV D0.03mV5一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中，設(shè)向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向線圈中的箭頭為電流i的正方向，如圖1所示，已知線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間變化的圖象如圖2所示，則磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間而變化的圖象可能是圖3中的()圖36如圖(甲)所示，螺線管匝

3、數(shù)n1500匝，橫截面積S20cm2，導(dǎo)線的電阻r1.5，R13.5，R225.穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖(乙)所示規(guī)律變化，則R2消耗的電功率是多大？7(2011·南昌模擬)如圖所示，兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌位于傾角30°的斜面上，導(dǎo)軌上、下端各接有阻值R20的電阻，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)軌寬度L2m，在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1T.質(zhì)量m0.1kg、連入電路的電阻r10的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，當(dāng)金屬棒ab下滑高度h3m時(shí)，速度恰好達(dá)到最大值v2m/s.金屬棒ab在下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好g取10m/s2.求

4、：(1)金屬棒ab由靜止至下滑高度為3m的運(yùn)動過程中機(jī)械能的減少量；(2)金屬棒ab由靜止至下滑高度為3m的運(yùn)動過程中導(dǎo)軌上端電阻R中產(chǎn)生的熱量能力提升1(2010·江蘇啟東中學(xué)高二期中)內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速率v0沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動，若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的變化磁場設(shè)運(yùn)動過程中小球帶電荷量不變，那么(如圖所示)()A小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力一定不斷增大B小球所受的磁場力一定不斷增大C. 小球先沿逆時(shí)針方向減速運(yùn)動，之后沿順時(shí)針方向加速運(yùn)動D磁場力對小球一直不做功2(2010·浙江)半

5、徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為d，如圖(左)所示有一變化的磁場垂直于紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖(右)所示在t0時(shí)刻平板之間中心有一重力不計(jì)，電荷量為q的靜止微粒則以下說法正確的是()A第2秒內(nèi)上極板為正極B第3秒內(nèi)上極板為負(fù)極C第2秒末微粒回到了原來位置D第2秒末兩極板之間的電場強(qiáng)度大小為0.2r2/d3如圖甲所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界P重合導(dǎo)線框與磁場區(qū)

6、域的尺寸如圖所示，從t0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域，以abcdef為線框中的電動勢E的正方向，以下四個Et關(guān)系示意圖中正確的是()4把一個矩形線圈從有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中勻速拉出(如圖)，第一次速度為v1，第二次速度為v2，且v22v1，則兩情況下拉力的功之比_，拉力的功率之比_，線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比_.5(2011·安陽高二檢測)如圖甲所示，豎直面上有兩電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d為0.5m，上端通過導(dǎo)線與阻值為2的電阻R連接，下端通過導(dǎo)線與阻值為4的小燈泡L連接，在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有水平向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，CE長為2m

7、.在t0時(shí)，電阻為2的金屬棒以某一初速度從AB位置緊貼導(dǎo)軌向下運(yùn)動，當(dāng)金屬棒從AB位置運(yùn)動到EF位置過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，g取10m/s2.求：(1)通過小燈泡的電流強(qiáng)度；(2)金屬棒的質(zhì)量；(3)t0.25s時(shí)金屬棒兩端的電勢差6如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)平行放置的光滑金屬長直導(dǎo)軌，間距為L1，處在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場中，一導(dǎo)體桿ef垂直于P、Q放在導(dǎo)軌上，在外力作用下向左做勻速直線運(yùn)動質(zhì)量為m、每邊電阻均為r、邊長為L2的正方形金屬框abcd置于豎直平面內(nèi)，兩頂點(diǎn)a、b通過細(xì)導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2的勻強(qiáng)磁場垂直金屬框向里，金屬框恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)

8、，不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對a、b點(diǎn)的作用力(1)通過ab邊的電流Iab是多大？(2)導(dǎo)體桿ef的運(yùn)動速度v是多大？詳解答案1答案：AC解析：假設(shè)存在圓形閉合回路，回路中應(yīng)產(chǎn)生與電場同向的感應(yīng)電流，由安培定則可知，感應(yīng)電流的磁場向下，所以根據(jù)楞次定律，引起感應(yīng)電流的應(yīng)是方向向下的磁場迅速減弱或方向向上的磁場迅速增強(qiáng)，故A、C正確2答案：C3答案：A解析：a粒子一直在恒定的磁場中運(yùn)動，受到的洛倫茲力不做功，動能不變；b粒子在變化的磁場中運(yùn)動，由于變化的磁場要產(chǎn)生感生電場，感生電場會對它做正功，所以，A選項(xiàng)是正確的4答案：C解析：鴿子兩翅展開可達(dá)30cm左右，所以EBLv0.5×104

9、15;0.3×20V0.3mV.5答案：CD解析：因?yàn)橄蚶锏拇艌鰹檎较?，對A開始時(shí)是負(fù)的逐漸增大，即向外逐漸增大，根據(jù)楞次定律知電流方向是順時(shí)針，由法拉第電磁感應(yīng)定律，電動勢是不變的，即電流是恒定值且為正值，而要產(chǎn)生開始時(shí)是負(fù)的電流，故A錯誤；對B來說開始時(shí)是向外并逐漸減小，由楞次定律得電流是逆時(shí)針為負(fù)，且為恒定值，但01s都是負(fù)的恒定值，B錯誤；對于C開始時(shí)是向里并逐漸增大，由楞次定律知電流為逆時(shí)針為負(fù)，并且00.5s時(shí)為負(fù)，0.51.5s時(shí)磁場已由向里開始減小，電流方向變成順時(shí)針為正故C正確；對于D開始時(shí)向里并逐漸增大產(chǎn)生負(fù)方向的電流，0.5s1.5s磁場變成正方向逐漸減小，電

10、流方向變?yōu)轫槙r(shí)針，故D正確6答案：1W解析：由(乙)圖中可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化，那么在(甲)圖的線圈中會產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢由(乙)圖可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率B/t2T/s，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得螺線管中感應(yīng)電動勢En/tnSB/t1500×20×104×2V6V.電路中的感應(yīng)電流IE/(rR1R2)6/(1.53.525)A0.2A.R2消耗的電功率PI2R20.22×25W1W.7答案：(1)2.8J(2)0.55J解析：(1)金屬棒ab機(jī)械能的減少量：Emghmv22.8J.(2)速度最大時(shí)金屬棒ab產(chǎn)生的電動勢：EBLv產(chǎn)生的電流：IE

11、/(rR/2)此時(shí)的安培力：FBIL由題意可知，所受摩擦力：Ffmgsin30°F由能量守恒得，損失的機(jī)械能等于金屬棒ab克服摩擦力做功和產(chǎn)生的電熱之和，電熱：QEFfh/sin30°上端電阻R中產(chǎn)生的熱量：QRQ/4聯(lián)立以上幾式得：QR0.55J.能力提升1答案：CD解析：變化的磁場將產(chǎn)生感生電場，這種感生電場由于其電場線是閉合的，也稱為渦旋電場，其場強(qiáng)方向可借助電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的判定方法，使用楞次定律判斷當(dāng)磁場增強(qiáng)時(shí)，會產(chǎn)生順時(shí)針方向的渦旋電場，電場力先對小球做負(fù)功使其速度減為零，后對小球做正功使其沿順時(shí)針方向做加速運(yùn)動，所以C正確；磁場力始終與小球運(yùn)動方向垂

12、直，因此始終對小球不做功，D正確；小球在水平面內(nèi)沿半徑方向受兩個力作用：環(huán)的壓力FN和磁場的洛倫茲力F，這兩個力的合力充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動的向心力，其中FBqv，磁場在增強(qiáng)，球速先減小，后增大，所以洛倫茲力不一定總在增大；向心力F向m，其大小隨速度先減小后增大，因此壓力FN也不一定始終增大故正確答案為C、D.2答案：A解析：由Bt圖象知第2s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小均勻減小，方向向內(nèi)，第3s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小均勻增大，方向向外，由楞次定律和安培定則知圓環(huán)內(nèi)的電流為順時(shí)針方向，所以下極板為負(fù)，上極板為正，A正確，B錯第1s內(nèi)B均勻增加，極板間電場方向與第2s內(nèi)、第3s內(nèi)電場方向相反，第1s內(nèi)電荷q從靜止

13、做勻加速直線運(yùn)動，第2s內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動，加速度大小不變，所以第2s末微粒不會回到原來位置，C錯第2s內(nèi)感應(yīng)電動勢大小U|0.1r2，電場強(qiáng)度E的大小E，D錯3答案：C解析：由右手定則和EBLv判定水平位移從0l時(shí)EBlv，水平位移從l2l時(shí)，E0，從2l3l時(shí)E3Blv，從3l4l時(shí)E2Blv，可知圖C正確本題考查右手定則、楞次定律及EBlv的應(yīng)用重點(diǎn)在于對不同階段感應(yīng)電動勢大小和方向的判斷，要求學(xué)生能正確建立圖象，試題難度較大4答案：；.解析：設(shè)線圈的ab邊長為l、bc邊長為l，整個線圈的電阻為R.把a(bǔ)b拉出磁場時(shí)，cd邊以速度v勻速運(yùn)動切割磁感線產(chǎn)生動生電動勢EBlv，其電流方向從c指

14、向d，線圈中形成的感應(yīng)電流I，cd邊所受的安培力FIlB.為了維持線圈勻速運(yùn)動，所需外力大小為FF.因此拉出線圈時(shí)外力的功WFlv.(即Wv)外力的功率PFvv2.(即Pv2)線圈中產(chǎn)生的焦耳熱QI2RtR·vW.即Qv.由上面得出的W、P、Q的表達(dá)式可知，兩情況拉力的功、功率，線圈中的焦耳熱之比分別為；5答案：(1)0.4A(2)0.024kg(3)1.6V解析：(1)金屬棒未進(jìn)入磁場時(shí)，E10.5×2×V2VR總RL(41)5，ILA0.4A.(2)因燈泡亮度不變，故0.2s末金屬棒進(jìn)入磁場時(shí)剛好勻速運(yùn)動，IILIRLL1.2A，GF安BId0.24N，所以金屬棒的質(zhì)量mG/g0.024kg(3)金屬棒在磁場中運(yùn)動時(shí)電動勢E2I(R)4V，v20m/s金屬棒從CD運(yùn)動到EF過程的時(shí)間為t2s0.1s，在這段時(shí)間內(nèi)UILRL0.4×4V1.6V，所以t0.25s時(shí)金屬棒兩端的電勢差為1.6V.6答案：(1)Ia