高中物理粵教版2第一章電磁感應(yīng) 第1章第4節(jié)

第一章第四節(jié)(本欄目對應(yīng)學(xué)生用書P71～72)基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第1～4題只有一項(xiàng)符合題目要求，第5～6題有多項(xiàng)符合題目要求)1．物理學(xué)中的許多規(guī)律是通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，以下說法不符合史實(shí)的是()A．法拉第通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律B．奧斯特通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流能產(chǎn)生磁場C．牛頓首先通過扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D．伽利略通過斜面理想實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了物體的運(yùn)動不需要力來維持【答案】C【解析】法拉第通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，發(fā)明了世界上第一臺發(fā)電機(jī)，故A正確；奧斯特通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流能產(chǎn)生磁場，故B正確；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測出引力常量，故C錯誤；伽俐略通過斜面理想實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)物體的運(yùn)動不需要力來維持，故D正確．本題選不符合史實(shí)的，故選C.2．穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘減少2Wb，則()A．線圈中感應(yīng)電動勢每秒增加2VB．線圈中感應(yīng)電動勢每秒減少2VC．線圈中無感應(yīng)電動勢D．線圈中感應(yīng)電動勢保持不變【答案】D【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝1×eq\f(2Wb,1s)＝2V，感應(yīng)電動勢是一個定值，不隨時間變化，故A、B、C錯誤，D正確．故選D.3．關(guān)于感應(yīng)電動勢，下列說法中正確的是()A．電源電動勢就是感應(yīng)電動勢B．產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源C．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中沒有感應(yīng)電流就一定沒有感應(yīng)電動勢D．電路中有電流就一定有感應(yīng)電動勢【答案】B【解析】電源電動勢與感應(yīng)電動勢不等同，前者包含后者，故A錯誤；有感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，故B正確；有了感應(yīng)電動勢不一定有感應(yīng)電流，但若有感應(yīng)電流，則一定同時產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，故C錯誤；電路中有電流就一定有電動勢，但不一定是感應(yīng)電動勢，故D錯誤．故選B.4．穿過閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象分別如圖所示．下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的論述中正確的是()A．圖①中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變B．圖②中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大C．圖③中回路0～t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在t1～t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢D．圖④中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大【答案】D【解析】圖①中磁通量Φ不變，無感應(yīng)電動勢，故A錯誤．圖②中磁通量Φ隨時間t均勻增大，圖象的斜率k不變，也就是說產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不變，故B錯誤．圖③中回路在0～t1時間內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化的圖象的斜率為k1，在t1～t2時間內(nèi)磁通量Φ隨時間t變化的圖象的斜率為k2，從圖象中發(fā)現(xiàn)k1的絕對值大于k2的，所以在0～t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大于在t1～t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，故C錯誤．圖④中磁通量Φ隨時間t變化的圖象的斜率先變小后變大，所以感應(yīng)電動勢先變小后變大，故D正確．故選D.5．關(guān)于電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢大小的正確表述是()A．穿過導(dǎo)體框的磁通量為零的瞬間，線框中的感應(yīng)電動勢有可能很大B．穿過導(dǎo)體框的磁通量越大，線框中感應(yīng)電動勢一定越大C．穿過導(dǎo)體框的磁通量變化量越大，線框中感應(yīng)電動勢一定越大D．穿過導(dǎo)體框的磁通量變化率越大，線框中感應(yīng)電動勢一定越大【答案】AD【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)得感應(yīng)電動勢的大小跟磁通量的變化率成正比．穿過導(dǎo)體框的磁通量為零的瞬間，但eq\f(ΔΦ,Δt)可能很大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢可能很大，故A正確；磁通量Φ越大，但ΔΦ及eq\f(ΔΦ,Δt)不一定越大，故B錯誤；磁通量變化越大，但不知磁通量的變化時間，故eq\f(ΔΦ,Δt)不一定越大，故C錯誤；磁通量變化的快慢用eq\f(ΔΦ,Δt)表示，磁通量變化得快，則eq\f(ΔΦ,Δt)就大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大，故D正確．6．如圖所示，用一根橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán)，把圓環(huán)右半部分置于均勻變化的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間的變化規(guī)律為B＝B0＋kt(k＞0)，ab為圓環(huán)的一條直徑，導(dǎo)線的電阻率為ρ，以下說法不正確的是()A．圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B．圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢C．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為eq\f(krS,4ρ)D．圖中a、b兩點(diǎn)間的電壓大小為eq\f(1,2)kπr2【答案】ABD【解析】由于磁場均勻增大，線圈中的磁通量變大，根據(jù)楞次定律可知線圈中電流為逆時針，同時為了阻礙磁通量的變化，線圈將有收縮的趨勢，故A、B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得電動勢為E＝eq\f(S′,2)·eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(kπr2,2)，回路中的電阻為R＝ρeq\f(L,S)＝ρeq\f(2πr,S)，所以電流為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(krS,4ρ)，故C正確；ab兩端電壓為Uab＝eq\f(R,2)·I＝eq\f(kπr2,4)，故D錯誤．本題選不正確的，故選ABD.二、非選擇題7．如圖甲所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路．線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)．求0至t1時間內(nèi)，甲乙(1)通過電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量．【答案】(1)eq\f(nB0πr\o\al(2,2),3Rt0)從b到a(2)eq\f(nB0πr\o\al(2,2)t1,3Rt0)eq\f(2n2B\o\al(2,0)π2r\o\al(4,2)t1,9Rt\o\al(2,0))【解析】(1)由圖象分析可知，0至t1時間內(nèi)eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(B0,t0).由法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)·S，而S＝πreq\o\al(2,2)，由閉合電路歐姆定律有I1＝eq\f(E,R1＋R)，聯(lián)立以上各式得，通過電阻R1上的電流大小I1＝eq\f(nB0πr\o\al(2,2),3Rt0)，由楞次定律可判斷通過電阻R1上的電流方向從b到a.(2)通過電阻R1上的電量q＝I1t1＝eq\f(nB0πr\o\al(2,2)t1,3Rt0)，電阻R1上產(chǎn)生的熱量Q＝Ieq\o\al(2,1)R1t1＝eq\f(2n2B\o\al(2,0)π2r\o\al(4,2)t1,9Rt\o\al(2,0)).8．如圖所示，半徑為a的圓形區(qū)域(圖中虛線)內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝T，半徑為b的金屬圓環(huán)與虛線圓同心、共面的放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a＝0.4m、b＝0.6m；金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為2Ω.一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均不計(jì)．(1)若棒以v0＝5m/s的速率沿環(huán)面向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬間，MN中的電動勢和流過燈L1的電流．(2)撤去中間的金屬棒MN，將左面的半圓弧OL1O′以MN為軸翻轉(zhuǎn)90°，若此后B隨時間均勻變化，其變化率為eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(4,π)T/s，求燈L2的功率．【答案】(1)V0.4A(2)×10－2W【解析】(1)棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬間，MN中的電動勢為動生電動勢，E＝B·2a·v＝流經(jīng)L1的電流I＝eq\f(E,RL1)＝0.4A.(2)電路中的電動勢為感生電動勢，E′＝eq\f(πa2,2)·eq\f(ΔB,Δt)＝V，燈L2的功率P2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E′,RL1＋RL2)))2RL2＝×10－2W.能力提升9．一航天飛機(jī)下有一細(xì)金屬桿，桿指向地心，若僅考慮地磁場的影響，則當(dāng)航天飛機(jī)位于赤道上空()A．由東向西水平飛行時，金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下B．由西向東水平飛行時，金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下C．沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時，金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由下向上D．沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時，金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動勢【答案】AD10．如圖所示，閉合圓環(huán)用質(zhì)量一定的銅線制成．磁場與圓面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為eq\f(ΔB,Δt)，線圈中的感應(yīng)電流為I.若要使感應(yīng)電流減小eq\f(1,2)，可采用下列何種辦法()A．將導(dǎo)線拉長，使線圈的面積增為原來的2倍B．將導(dǎo)線縮短，使線圈的面積減為原來的eq\f(1,2)C．使線圈繞著任意一條直徑轉(zhuǎn)過60°角放置D．使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率減為原來的eq\f(1,2)【答案】CD11．A、B兩環(huán)為同樣的導(dǎo)線繞成，半徑為r＝2m的B環(huán)內(nèi)有如圖所示的有理想邊界的勻強(qiáng)磁場，若磁場均勻減小，A環(huán)半徑R＝4m，求：(1)A、B環(huán)中感應(yīng)電動勢之比為多少？(2)A、B環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比為多少？【答案】(1)1∶1(2)1∶2【解析】(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n·eq\f(ΔΦ,Δt)，由于A、B兩環(huán)中磁通量相同，所以A、B兩環(huán)中感應(yīng)電動勢之比EA∶EB＝1∶1.(2)由電阻定律可知A、B兩環(huán)的電阻之比RA∶RB＝2∶1，所以A、B環(huán)中感應(yīng)電流之比IA∶IB＝RB∶RA＝1∶2.12．如圖所示，一個邊長為L的正方形金屬框，質(zhì)量為m，電阻為R，用細(xì)線把它懸掛于一個有界的磁場邊緣．金屬框的上半部處于磁場內(nèi)，下半部處于磁場外．磁場隨時間均勻變化滿足B＝kt規(guī)律，