高中物理 第四章 5 电磁感应现象的两类情况练习（含解析）新人教版选修3-2

5 电磁感应现象的两类情况

1.下列说法正确的是( C )

A.动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的

B.因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功,所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的 C.动生电动势的方向可以由右手定则来判定

D.导体棒切割磁感线产生感应电流,受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反 解析:洛伦兹力沿导体方向的分力对导体中自由电荷做功是产生动生电动势的本质,在导体中自由电荷受洛伦兹力的合力与合速度方向垂直,总功为0,故A,B错误;动生电动势是由导体切割磁感线产生的,可由右手定则判断方向,故C正确;只有在导体棒做匀速切割时,除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反,做变速运动时不成立,故D错误.

2.如图所示,在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽,有一带正电小球质量为m、电荷量为q,在槽内沿顺时针做匀速圆周运动,现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场,且B逐渐增加,则( A )

A.小球速度变大 B.小球速度变小 C.小球速度不变

D.以上三种情况都有可能

解析:在此空间中,没有闭合导体,但磁场的变化使空间产生感生电场.根据楞次定律得出如图所示感生电场,又因小球带正电荷,电场力与小球速度同向,电场力对小球做正功,小球速度变大,选项A正确.

3.(多选)磁场垂直穿过金属圆环向里(图1),磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图2所示.E1,E2,E3分别表示Oa,ab,bc三段过程中金属环中感应电动势的大小,则( CD )

A.E1最大 B.E2最大 C.E2最小 D.E3最大

解析:由法拉第电磁感应定律可知E=n中磁通量的变化率最大,故有E2

S,由图知应有ab段中磁通量的变化率最小,而bc段

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4.(2019·湖南长沙月考)(多选)如图,空间中存在一匀强磁场区域,磁场方向与竖直面(纸面)垂直,磁场的上、下边界(虚线)均为水平面;纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd,其上、下两边均与磁场边界平行,边长小于磁场上、下边界的间距.若线框自由下落,从ab边进入磁场时开始,直至ab边到达磁场下边界为止,线框下落的速度大小可能( CD )

A.始终减小 B.始终不变 C.始终增加 D.先减小后增加

解析:导线框开始做自由落体运动,ab边以一定的速度进入磁场,ab边切割磁感线产生感应电流,根据左手定则可知ab边受到向上的安培力,当安培力大于重力时,线框做减速运动,当线框完全进入磁场后,线框不产生感应电流,此时只受重力,做加速运动,故先减速后加速运动,故选项A错误,D正确;当ab边进入磁场后安培力等于重力时,线框做匀速运动,当线框完全进入磁场后,线框不产生感应电流,此时只受重力,做加速运动,故先匀速后加速运动,故B错误;当ab边进入磁场后安培力小于重力时,线框做加速运动,当线框完全进入磁场后,线框不产生感应电流,此时只受重力,做加速运动,故选项C正确.

5.(2018·陕西宝鸡期末)如图1所示,一根电阻为R=4 Ω的导线绕成半径为d=2 m的圆,在圆内部分区域存在变化的匀强磁场,中间S形虚线是两个直径为d的半圆,磁场随时间变化如图2所示(磁场垂直于纸面向外为正,电流逆时针方向为正),关于圆环中的电流—时间图象,以下四图中正确的是( B )

解析:0～1 s,感应电动势为E1=S=4π V,感应电流大小为I1== A=π A,由楞次定律知,

感应电流为顺时针方向,为负方向,结合选项知B正确,A,C,D错误.

6.如图(甲)所示,固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与金属框架接触良好.在两根导轨的端点d,e之间连接一电阻,其他部分电阻忽略不计.现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右在框架上滑动,运动中杆ab始终垂直于框架.图(乙)为一段时间内金属杆受到的安培力F安随时间t的变化关系,则图(丙)中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是( D )

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解析:ab切割磁感线产生感应电动势E=Blv,感应电流为I=,安培力F安=,所以v∝F安,

由图象知F安∝t,所以v∝t,金属杆的加速度为定值,又由牛顿第二定律F-F安=ma,即F=F安+ma,故选项D正确.

7.(2018·福建福州期中)如图所示,MN,PQ为光滑金属导轨,磁场垂直于导轨平面,C为电容器,导体棒ab垂直跨接在导轨之间,原来ab静止,C不带电,现给导体棒ab一初速度v0,则导体棒做( D )

A.匀速运动 B.匀减速运动

C.加速度减小的减速运动,最后静止 D.加速度减小的减速运动,最后匀速运动

解析:ab棒切割磁感线,产生感应电动势,给电容器充电,同时ab棒在安培力作用下减速,当电容器两极板间电压与ab棒的电动势相等时,充电电流为零,安培力为零,ab棒做匀速运动,D正确.

8.如图所示,线圈匝数为n,横截面积为S,线圈电阻为r,处于一个均匀增强的磁场中,磁感应强度随时间的变化率为k,磁场方向水平向右且与线圈平面垂直,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为r.由此可知,下列说法正确的是( C )

A.电容器下极板带正电 B.回路电流逐渐增大

C.电容器所带电荷量为

D.电容器所带电荷量为nSkC

解析:闭合线圈与阻值为r的电阻形成闭合回路,线圈相当于电源,电容器两极板间的电压等于路端电压;由楞次定律可知,电流从电阻r的左侧流入,右侧流出,故电容器上极板带正电,选项

A错误;线圈产生的感应电动势为E=nS=nSk,I==,则电流恒定不变,选项B错误;路端

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电压U=Ir=错误.

,则电容器所带电荷量为Q=CU=,选项C正确,D

9.如图所示,在匀强磁场中,放置两根光滑平行导轨MN和PQ,其电阻不计,ab,cd两根导体棒,其电阻Rab

A.F1>F2,Ucd>Uab B.F1=F2,Uab=Ucd C.F1

解析:因ab和cd的安培力都是F=BIl,又因为ab棒在外力F1作用下向左匀速滑动时,cd在外力F2作用下保持静止,故F1=F2,又由MN,PQ电阻不计,所以a,c两点等势,b,d两点等势,因而Uab=Ucd,故B正确.

10.(多选)如图所示,在一磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放着两根相距为h=0.1 m的平行金属导轨MN和PQ,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点N,Q之间连接一阻值R=0.3 Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L=0.2 m,每米阻值r=2 Ω的金属棒ab,金属棒与导轨正交放置,交点为c,d,当金属棒在水平拉力作用下以速度v=4 m/s 向左做匀速运动时,则下列说法正确的是( BC )

A.金属棒a,b两端点间的电势差为0.2 V B.水平拉金属棒的力的大小为0.02 N C.金属棒a,b两端点间的电势差为0.32 V D.回路中的发热功率为0.06 W

解析:金属棒cd段产生的感应电动势为Ecd=Bhv=0.5×0.1×4 V=0.2 V;cdQN中产生的感应电

流为I== A=0.4 A;金属棒ab两端的电势差等于Uac,Ucd,Udb三者之和,由于

Ucd=Ecd-Ircd,所以Uab=Eab-Ircd= BLv-Ircd=0.32 V,故A错误,C正确;使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力,方向向左,大小为F=F安=BIh=0.5×0.4×0.1 N=

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0.02 N,选项B正确;回路中的发热功率P热=I(R+hr)=0.08 W,D错误.

11.(2018·山东威海期末)(多选)如图所示,两根相同的平行金属导轨固定在水平桌面上,导轨单位长度的电阻相同,端点P,Q用电阻可以忽略的导线相连.垂直于桌面的磁场随时间变化,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt,比例系数k恒定(k>0).一电阻不计的导体棒可在导轨上无摩擦滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直.t=0时刻,导体棒紧靠在P,Q端,在平行于导轨

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