【名師一號(hào)】2020-2021學(xué)年新課標(biāo)版物理選修3-2-第四章-電磁感應(yīng)-雙基限時(shí)練5

雙基限時(shí)練(四)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類狀況1．下列說(shuō)法中正確的是()A．感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的B．恒定磁場(chǎng)也能在四周空間產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)C．感生電場(chǎng)的方向也同樣可以用楞次定律和右手螺旋定則來(lái)判定D．感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線解析感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)在空間激發(fā)的，其方向與產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線和靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線不同，是閉合的曲線，故A、C、D選項(xiàng)正確．答案ACD2．如圖所示，一個(gè)閉合電路靜止于磁場(chǎng)中，由于磁場(chǎng)強(qiáng)弱的變化，而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是()A．磁場(chǎng)變化時(shí)，會(huì)在這空間中激發(fā)一種電場(chǎng)B．使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是磁場(chǎng)力C．使電荷定向移動(dòng)形成電流的力是電場(chǎng)力D．以上說(shuō)法都不對(duì)解析通過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)強(qiáng)弱變化，從而引起通過(guò)電路的磁通量變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)．這個(gè)電場(chǎng)作用于閉合電路中的自由電荷，使其定向移動(dòng)，形成電流．故選項(xiàng)A、C說(shuō)法正確．答案AC3．穿過(guò)一個(gè)單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地削減2Wb，則()A．線圈中感生電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加2VB．線圈中感生電動(dòng)勢(shì)每秒鐘削減2VC．線圈中無(wú)感生電動(dòng)勢(shì)D．線圈中感生電動(dòng)勢(shì)保持不變解析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁通量的變化率，即E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2,1)V＝2V．故D選項(xiàng)正確．答案D4．如圖所示，一個(gè)水平放置的玻璃圓環(huán)形小槽，槽內(nèi)光滑，槽寬度和深度處處相同．現(xiàn)將始終徑略小于槽寬的帶正電小球放在槽中，讓它獲得一初速度v0，與此同時(shí)，有一變化的磁場(chǎng)垂直穿過(guò)玻璃圓環(huán)形小槽外徑所對(duì)應(yīng)的圓面積，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟時(shí)間成正比例增大，方向豎直向下．設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量不變，則()A．小球受到的向心力大小不變B．小球受到的向心力大小不斷增大C．磁場(chǎng)力對(duì)小球做了功D．小球受到的磁場(chǎng)力大小與時(shí)間成正比解析本題考查了洛倫茲力和楞次定律．解題關(guān)鍵是由楞次定律推斷出感生電場(chǎng)的方向．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大時(shí)，將產(chǎn)生一恒定的感生電場(chǎng)，由楞次定律知，電場(chǎng)方向和小球初速度方向相同，因小球帶正電，電場(chǎng)力對(duì)小球做正功，小球速率漸漸增大，向心力也隨著增大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；帶電小球所受洛倫茲力F＝qBv，隨著速率的增大而增大，同時(shí)B∝t，則F和t不成正比，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案B5．如圖，MN、GH為平行導(dǎo)軌，AB、CD為跨在導(dǎo)軌上的兩根橫桿，導(dǎo)軌和橫桿均為導(dǎo)體．有勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在平面，方向如圖．I表示回路中的電流()A．當(dāng)AB不動(dòng)而CD向右滑動(dòng)時(shí)，I≠0且沿順時(shí)針?lè)较駼．當(dāng)AB向左而CD向右滑動(dòng)且速度大小相等時(shí)，I＝0C．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)且速度大小相等時(shí)，I＝0D．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)，且AB速度大于CD時(shí)，I≠0且沿逆時(shí)針?lè)较蚪馕霎?dāng)AB不動(dòng)而CD向右滑動(dòng)時(shí)，I≠0，電流方向沿逆時(shí)針，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)AB向左，CD向右滑動(dòng)時(shí)，兩桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同向，故I≠0，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)時(shí)，且速度大小相等，則兩桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等值反向，故I＝0，即C選項(xiàng)正確．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)，且AB速度大于CD時(shí)，I≠0，但方向是順時(shí)針，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案C6．兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距L、底端接阻值為R的電阻．將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧的下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，如圖所示，除電阻R外其余電阻不計(jì)．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放．則()A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB．金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍→bC．金屬棒的速度為v時(shí)，所受安培力F＝eq\f(B2L2v,R)D．電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減小解析釋放瞬間導(dǎo)體棒的速度為零，故僅受重力，其加速度為重力加速度．故A選項(xiàng)正確；當(dāng)導(dǎo)體棒向下運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，由右手定則，可知電流方向是由b→a，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)，則安培力F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R).故C選項(xiàng)正確；導(dǎo)體棒的重力勢(shì)能削減量等于R上產(chǎn)生的焦耳熱和導(dǎo)體棒增加的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案AC7．如圖所示，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)量不能忽視的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)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(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力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()A．棒的機(jī)械能增加量 B．棒的動(dòng)能增加量C．棒的重力勢(shì)能增加量 D．電阻R上放出的熱量解析棒受重力G，拉力F和安培力FA的作用，由動(dòng)能定理WF＋WG＋WFA＝ΔEk，得WF＋WFA＝ΔEk＋mgh，即拉力與安培力做功的代數(shù)和等于機(jī)械能的增量，故A選項(xiàng)正確．答案A8．如圖所示，EOF和E′O′F′為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分線，OO′間的距離為l；磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里．一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框沿O′O方向勻速通過(guò)磁場(chǎng)，t＝0時(shí)刻恰好位于圖示位置．規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)為正，則感應(yīng)電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線可能正確的是圖中的()解析導(dǎo)線框左邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)由楞次定律可以推斷感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)線框左邊全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，切割磁感線的長(zhǎng)度不變，感應(yīng)電流大小不變，當(dāng)導(dǎo)線框左邊剛好全部出磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框右邊剛好全部進(jìn)入磁場(chǎng)，此后可以全部在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)一段距離，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電流不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確．答案B9．如圖所示，在半徑為r1的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓形區(qū)域外有垂直于紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，一半徑為r2，電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)放在紙面內(nèi)，其圓心與圓形磁場(chǎng)區(qū)域中心重合，在內(nèi)外磁場(chǎng)同時(shí)由B均勻減小到零的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線環(huán)截面的電荷量為_(kāi)_________．解析q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt·R)·Δt))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,R)))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(Φ2－Φ1,R)))，Φ1＝Bπ(req\o\al(2,2)－2req\o\al(2,1))，Φ2＝0.所以q＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(Bπr\o\al(2,2)－2r\o\al(2,1),R))).答案eq\f(Bπr\o\al(2,2)－2r\o\al(2,1),R)或eq\f(Bπ2r\o\al(2,1)－r\o\al(2,2),R)10.如圖所示，小燈泡的規(guī)格為“2V,4W”，接在光滑水平導(dǎo)軌上，軌距0.1m，電阻不計(jì)．金屬棒ab垂直擱置在導(dǎo)軌上，電阻1Ω.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T(1)為使小燈泡正常發(fā)光，ab的滑行速度應(yīng)為多大？(2)拉動(dòng)金屬棒ab的外力功率多大？解析要求小燈泡正常發(fā)光，燈兩端電壓應(yīng)等于其額定值2V，這個(gè)電壓是由于金屬棒滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)供應(yīng)的．金屬棒移動(dòng)時(shí)，外力的功率轉(zhuǎn)化為全電路上的電功率．(1)小燈泡的額定電流和電阻分別為I＝P/U＝2A，R＝U2/P＝1Ω，設(shè)金屬棒滑行速度為v，它產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I感＝BLv/(R＋r)，式中r為棒的電阻．由I感＝I，即BLv/(R＋r)＝I，得v＝I(R＋r)/BL＝2×(1＋1)/(1×0.1)m/s＝40m/(2)依據(jù)能的轉(zhuǎn)化，外力的機(jī)械功率等于整個(gè)電路中的電功率，所以拉動(dòng)ab做切割運(yùn)動(dòng)的功率為P機(jī)＝P電＝I2(R＋r)＝22×(1＋1)W＝8W.答案(1)40m/(2)8W11．如圖所示，固定于水平桌面上的金屬框架edcf，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab在框架上可無(wú)摩擦滑動(dòng)，此時(shí)abcd構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形，棒的電阻為r，其余部分電阻不計(jì)，開(kāi)頭時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.(1)若從t＝0時(shí)刻起，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，每秒鐘增量為k，同時(shí)保持棒靜止，求棒中的感應(yīng)電流．在圖上標(biāo)出感應(yīng)電流方向．(2)在上述(1)狀況中，始終保持棒靜止，當(dāng)t＝t1秒時(shí)，需加在垂直于棒的水平拉力為多大？(3)若從t＝0時(shí)刻起，磁感應(yīng)強(qiáng)度漸漸減小，當(dāng)棒以恒定速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流．則磁感應(yīng)強(qiáng)度怎樣隨時(shí)間變化(寫(xiě)出B與t的關(guān)系式)?解析(1)電流方向adcba方向；(圖略)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝kS＝kL2.感應(yīng)電流I＝eq\f(E,r)＝eq\f(kL2,r).(2)t＝t1時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝B0＋kt1，外力大小F＝FB＝(B0＋kt1)kL3/r.(3)要使棒不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即要回路abcd中磁通量不變．即BL(L＋vt)＝B0L2，B＝eq\f(B0L,L＋vt).答案(1)eq\f(kL2,r)方向adcba圖略(2)eq\f(B0＋kt1kL3,r)(3)B＝eq\f(B0L,L＋vt)12．如圖所示，間距l(xiāng)＝0.3m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)．在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角θ＝37°的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝0.4T、方向豎直方向上和B2＝1T、方向垂直于斜面對(duì)上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．電阻R＝0.3Ω、質(zhì)量m1＝0.1kg、長(zhǎng)為l的相同導(dǎo)體桿K，S，Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1，b2點(diǎn)，K，Q桿可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好．一端系于K桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m2＝0.05kg的小環(huán)．已知小環(huán)以a＝6m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面對(duì)下的拉力F作用下勻速運(yùn)動(dòng)．不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不行伸長(zhǎng)．取g＝10(1)小環(huán)所受摩擦力的大小；(2)Q桿所受拉力的瞬時(shí)功率．解析