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2011学案与测评物理人教版第9章 电磁感应(考点演练)


第九章
第 1 节电磁感应现象楞次定律
班级 姓名 成绩 (时间:45 分钟满分:100 分)

一、选择题(本题共 10 小题,每小题 7 分,每题只有一个答案正确,共 70 分)
1.德国《世界报》曾报道个别西方国家正在研制电磁脉冲武器即电磁炸弹.若一枚原始脉冲功率 10 千兆瓦, 频率5千兆赫的电磁炸弹在不到 100 m 的高空爆炸, 它将使方圆 400~500 m2 的范围内电场强度达到每米数 千伏,使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软盘均遭到破坏.电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是 ( ) A.电磁脉冲引起的电磁感应现象 B.电磁脉冲产生的动能 C.电磁脉冲产生的高温 D.电磁脉冲产生的强光

2.(改编题)2009 年 11 月底, 中国首条中低速磁悬浮列车工程化示范线唐山试验线工程竣工并通过验收.磁悬 浮列车是在车辆底部安装电磁铁,在轨道两旁埋设一系列闭合的铝环,当列车运行时,电磁铁产生的磁场 相对铝环运动,列车凌空浮起,使车与轨之间的摩擦减小到零,从而提高列车的速度,以下说法正确的是 ( ) A.当列车通过铝环时,铝环中有感应电流,感应电流产生的磁场的方向与电磁铁产生磁场的方向相同 B.当列车通过铝环时,铝环中有感应电流,感应电流产生的磁场的方向与电磁铁产生磁场的方向相反 C.当列车通过铝环时,铝环中通有电流,铝环中电流产生的磁场的方向与电磁铁产生磁场的方向相同 D.当列车通过铝环时,铝环中通有电流,铝环中电流产生的磁场的方向与电磁铁产生磁场的方向相反

3.1931 年英国物理学家狄拉克从理论上预言:存在只有一个磁极的粒子——磁单极子.1982 年美国物理学 家卡布莱拉设计了一个寻找磁单极子的实验.设想一个只有 N 极的磁单极子从上向下穿过一个超导线圈, 那么从上向下看 ①超导线圈中将出现先逆时针后顺时针方向的感应电流 ②超导线圈中将出现总是逆时针方向的感应电流 ③超导线圈中产生的感应电动势一定恒定不变 ④超导线圈中产生的感应电流将长期维持下去 以上判断正确的是( ) A.①③ B.②④ C.①② D.③④

4.如图所示,一定长度的导线围成闭合的正方形线框,使框面垂直于磁场放置,若因磁场的变化而导致线 框突然变成圆形,则( )

A.因 B 增强而产生逆时针的电流

B.因 B 减弱而产生逆时针的电流 C.因 B 减弱而产生顺时针的电流 D.以上选项均错误

5.如图所示,将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及开关如图连接,在开关闭合、 线圈 A 放在线圈 B 中的情况下, 某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端 P 向左加速滑动时, 电流计指针向 右偏转.由此可以判断( )

A.线圈 A 向上移动或滑动变阻器滑动端 P 向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转 B.线圈 A 中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转 C.滑动变阻器的滑动端 P 匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央 D.因为线圈 A、线圈 B 的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向

6.无线电技术的发展,极大地方便了人们的生活.在无线电技术中,常有这样的要求,即一个线圈中电流变 化时对另一个线圈中的电流影响最小.下列两个线圈安装位置的图中,最符合该要求的是( )

7.如图所示,铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落,在下落过程中,下列判断中正确的是( )

A.金属环在下落过程中的机械能守恒 B.金属环在下落过程动能的增加量小于其重力势能的减少量 C.金属环的机械能先减小后增大 D.磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力

8.如图所示,将一个正方形导线框 ABCD 置于一个范围足够大的匀强磁场中,磁场方向与其平面垂直.现在 AB、CD 的中点处连接一个电容器,其上、下极板分别为 a、b,让匀强磁场以 某一速度水平向右匀速移动, 则下列说法错误的是( )

A.ABCD 回路中没有感应电流 B.A 与 D、B 与 C 间有电势差

C.电容器 a、b 两极板分别带上负电和正电 D.电容器 a、b 两极板分别带上正电和负电

9.(2009·海南)一长直铁芯上绕有一固定线圈 M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合 金属环 N,N 可在木质圆柱上无摩擦移动.M 连接在如图所示的电路中,其中 R 为滑动变阻器,E1 和 E2 为 直流电源,S 为单刀双掷开关.下列情况可观测到 N 向左运动的是( )

A.在 S 断开的情况下,S 向 a 闭合的瞬间 B.在 S 断开的情况下,S 向 b 闭合的瞬间 C.在 S 已向 a 闭合的情况下,将 R 的滑动头向 c 端移动时 D.在 S 已向 a 闭合的情况下,将 R 的滑动头向 d 端移动时

10.(2010·芜湖模拟)如图,线圈 L1、铁芯 M、线圈 L2 都可以自由移动,开关 S 合上后使 L2 中有感应电 流且流过电阻 R 的电流方向是 a→b,可采用的办法是( )

A.使 L2 迅速远离 L1 C.将铁芯 M 插入

B.断开电源开关 S D.将铁芯 M 抽出

二、计算题(本题共 2 小题,共 30 分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数 值计算的要注明单位)
11.(14 分)磁感应强度为 B 的匀强磁场仅存在于边长为 2l 的正方形范围内,有一个电阻为 R、边长为 l 的正方形导线框 abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度 v 匀速通过磁场,如图所示,从 ab 进入磁场时开始 计时. (1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象. (2)判断线框中有无感应电流.若有请判断出感应电流的方向.

12.(16 分)如图所示,固定于水平面上的金属架 CDEF 处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒 MN 沿框架 以速度 v 向右做匀速运动.t=0 时,磁感应强度为 B0,此时 MN 到达的位置使 MDEN 构成一个边长为 l 的 正方形,为使 MN 棒中不产生感应电流,从 t=0 开始,磁感应强度 B 应怎样随时间 t 变化?请推导出这种 情况下 B 与 t 的关系式.

第 2 节 法拉第电磁感应定律自感和涡流
班级 姓名 成绩 (时间:45 分钟满分:100 分)

一、选择题(本题共 10 小题,每小题 7 分,每题只有一个答案正确,共 70 分)
1.穿过闭合回路的磁通量Φ 随时间 t 变化的图象分别如图①~④所示,下列关于回路中产生的感应电动势的 论述,正确的是( )

A.图①中,回路产生的感应电动势恒定不变 B.图②中,回路产生的感应电动势一直在变大 C.图③中,回路在 0~t1 时间内产生的感应电动势小于在 t1~t2 时间内产生的感应电动势 D.图④中,回路产生的感应电动势先变小再变大

2.(2010·宁波模拟)如图甲所示,长直导线与矩形线框 abcd 处在同一平面中固定不动,长直导线中通以大 小和方向随时间做周期性变化的电流 i,i-t 图象如图乙所示,规定图中箭头所指的方向为电流正方向,则在 T/4~3T/4 时间内,矩形线框中感应电流的方向和大小,下列判断正确的是( )

A.始终沿逆时针方向且增大 B.始终沿顺时针方向,先增大后减小 C.先沿逆时针方向然后沿顺时针方向,先减小后增大 D.先沿顺时针方向然后沿逆时针方向,先增大后减小

3.如图所示, 一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路.虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场.方向垂直 于回路所在的平面.回路以速度 v 向右匀速进入 磁场,直径 CD 始终与 MN 垂直.从 D 点到达边界开始到

C 点进入磁场为止,下列结论错误的是( A.感应电流方向不变 B.CD 段直线始终不受安培力 C.感应电动势最大值 E=Bav D.感应电动势平均值 E=(1/4)π Bav



4.如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图 .将铜盘放在磁场中,让磁感线垂直穿过铜 盘;图中 a、b 导线与铜盘的中轴线处在同一平面内;转动铜盘,就可以使闭合电路获得电流.若图中铜盘 半径为 L,匀强磁场的磁感应强度为 B,回路总电阻为 R,从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω . 则下列说法正确的是( )

A.回路中有大小和方向做周期性变化的电流 B.回路中电流大小恒定,且等于 BL2ω /R C.回路中电流方向不变,且从 b 导线流进灯泡,再从 a 导线流向旋转的铜盘 D.若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场,不转动铜盘灯泡中也会有电流流过

5.如图所示,一宽为 40 cm 的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,一边长为 20 cm 的正方形导线框位 于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度 v=20 cm/s,通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与 磁场区域的边界平行, 取它刚进入磁场时刻 t=0 时,则选项中能正确反映感应电流强度随时间变化规律的 是( )

6.如图甲所示,n=50 匝的圆形线圈 M,它的两端点 a、b 与内阻很大的电压表相连,线圈中磁通量的变化 规律如图乙所示,则 ab 两点的电势高低与电压表的读数为( )

A.Ua>Ub,20 V C.Ua<Ub,20 V

B.Ua>Ub,10 V D.Ua<Ub,10 V

7.如图所示,两块水平放置的金属板距离为 d,用导线、开关 K 与一个 n 匝的线圈连接,线圈置于方向竖 直向上的均匀变化的磁场 B 中.两板间放一台小压力传感器, 压力传感器上表面绝缘, 在其上表面静止放置 一个质量为 m、电量为+q 的小球.K 断开时传感器上有示数,K 闭合时传感器上的示数变为原来的一半.则 线圈中磁场 B 的变化情况和磁通量变化率分别是()

A.正在增加,Δ Φ /Δ t=mgd/2q C.正在减弱,Δ Φ /Δ t=mgd/2q

B.正在增加,Δ Φ /Δ t=mgd/2nq D.正在减弱,Δ Φ /Δ t=mgd/2nq

8.如图所示,长为 L 的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为 C 的平行板电容器上,P、Q 为电容 器的两个极板,磁场垂直环面向里,磁感应强度以 B=B0+Kt(K>0)随时间变化,t=0 时,P、Q 两板电势相 等.两板间的距离远小于环的半径,经时间 t 电容器 P 板( )

[来源:学科网]

A.不带电 B.所带电荷量与 t 成正比 C.带正电,电荷量是 KL2C/4π D.带负电,电荷量是 KL2C/4π

9.(改编题)如图所示,电路原来接通,在 t0 时刻断开开关,则 R 中电流随时间变化的情况可能是图中的 ( )

A. ①② B. ③④ C. ①④ D. ②③ 10.在如图所示的电路中,A1 和 A2 是两个相同的小灯泡,L 是一个自感系数相当大的线圈,其直流电阻值 与 R 相等.在开关 K 接通和断开时,灯泡 A1 和 A2 亮暗的顺序是( )

A.接通时,A1 先达到最亮,断开时,A1 后暗 B.接通时,A2 先达到最亮,断开时,A2 后暗 C.接通时,A1 先达到最亮,断开时,A2 先暗 D.接通时,A2 先达到最亮,断开时,A2 先暗

二、计算题(本题共 2 小题,共 30 分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数

值计算的要注明单位)
11.(2009·全国) (15 分)如图,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率Δ B/ Δ t=k,k 为负的常量.用电阻率为ρ 、横截面积为 S 的硬导线做成一边长为 l 的方框.将方框固定于纸面内, 其右半部位于磁场区域中.求: (1)导线中感应电流的大小. (2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.

[来源:学&科&网 Z&X&X&K]

12.(15 分)如图所示,平行导轨置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中(方向垂直于纸面向里) ,间距为 L,左 端电阻为 R,其余电阻不计,导轨右端接一电容为 C 的电容器.现有一长 2L 的金属棒 ab 放在导轨上,ab 以 a 为轴顺时针以角速度ω 转过 90°的过程中,通过 R 的电荷量为多少?

第 3 节 电磁感应的综合应用班级姓名成绩
班级 姓名 成绩 (时间:45 分钟满分:100 分)

一、选择题(本题共 10 小题,每小题 7 分,每题只有一个答案正确,共 70 分)
1.如图所示,电阻为 R,其他电阻均可忽略,ef 是一电阻可不计的水平放置的导体棒,质量为 m,棒的两 端分别与 ab、cd 保持良好接触,又能沿框架无摩擦下滑,整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中,当导

体棒 ef 从静止下滑经一段时间后闭合开关 S,则 S 闭合后(



A.导体棒 ef 的加速度可能大于 g B.导体棒 ef 的加速度一定小于 g C.导体棒 ef 最终速度随 S 闭合时刻的不同而变化 D.导体棒 ef 机械能与回路内产生的电能之和一定守恒

2.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形 线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框的 一边 a、b 两点间电势差绝对值最大的是( )

3.如图所示,固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙,导轨左端连接一个电阻 R, 质量为 m 的金属棒(电阻也不计)放在导轨上,并与导轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导 轨平面垂直,用水平恒力 F 把 ab 棒从静止起向右拉动的过程中( )

A. B. C. D.

恒力 F 做的功等于电路产生的电能 恒力 F 和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能 克服安培力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和 恒力 F 和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和

4.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为 L 和 2L 的两只闭合线框 a 和 b,以相同的速度从磁感应强 度为 B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,不考虑线框的动能,若外力对环做的功分别为 Wa、Wb,则 Wa∶Wb 为( )

A.1∶4
[来源:学_科_网]

B.1∶2

C.1∶1

D.不能确定

5.(2009·宁夏理综)如图所示,一导体圆环位于纸面内,O 为圆心.环内两个圆心角为 90°的扇形区域内分 别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等,方向相反且均与纸面垂直.导体杆 OM 可绕 O 转动,M 端 通过滑动触点与圆环良好接触.在圆心和圆环间连有电阻 R.杆 OM 以匀角速度ω 逆时针转动,t=0 时恰好在 图示位置.规定从 a 到 b 流经电阻 R 的电流方向为正,圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从 t=0 开始转动 一周的过程中,电流随 ω t 变化的图象是( )

6.图中 EF、GH 为平行的金属导轨,其电阻可不计,R 为电阻器,C 为电容器,AB 为可在 EF 和 GH 上滑 动的导体横杆,有均匀磁场垂直于导轨平面.若用 I1 和 I2 分别表示图中 该处导线中的电流,则当横杆 AB ( )

A.匀速滑动时,I1=0,I2=0 B.匀速滑动时,I1≠0,I2≠0 C.加速滑动时,I1=0,I2=0 D.加速滑动时,I1≠0,I2≠0

7.(改编题)在光滑的水平地面上方,有两个磁感应强度大小均为 B、方向相反的水平匀强磁场,如图所 示 PQ 为两个磁场的边界,磁场范围足够大.一个半径为 a,质量为 m,电阻为 R 的金属圆环垂直磁场方向, 以速度 v 从如图所示位置运动,当圆环运动到直径刚好与边界线 PQ 重合时,圆环的速度为 v/2,则下列说 法正 确的是( )

A.此时圆环中的电功率为 B2a2v2/R B.此时圆环的加速度为 4B2a2v/mR C.此过程中通过圆环截面的电量为π Ba2/R D.此过程中回路产生的电能为 0.75mv2

8.(改编题)如图所示,质量为 m,边长为 L 的正方形线框从某一高度自由落下后,通过一高度也为 L 的 匀强磁场区域,则线框通过磁场过程中产生的焦耳热( )

①可能大于 2mgL ②可能等于 2mgL ③可能小于 2mgL ④可能为零 A. ①②③

B. ①②④

C. ①③④

D. ②③④

9.如图所示,用铝板制成 U 型框,将一质量为 m 的带电小球用绝缘细线悬挂在框中,使整体在匀强磁场中 沿垂直于磁场方向向左以速度 v 匀速运动,悬挂拉力为 FT,则( )

A.悬线竖直,FT=mg B.悬线竖直,FT>mg C.悬线竖直,FT<mg D.无法确定 FT 的大小和方向

10.两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为 L,底端接阻值为 R 的电阻.将质量为 m 的金属棒悬挂在一个 固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直,如图所示. 除电阻 R 外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则( )

A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B.金属棒向下运动时,流过电阻 R 的电流方向为 a→b C.金属棒的速度为 v 时,所受的安培力大小为 F=B2L2v/R-mg D.电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少

二、计算题(本题共 2 小题,共 30 分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数 值计算的要注明单位)
11.(2008·北京) (15 分)均匀导线制成的单位正方形闭合线框 abcd,每边长为 L,总电阻为 R,总质量 为 m.将其置于磁感强度为 B 的水平匀强磁场上方 h 处,如图所示.线框由静止自由下落,线框平面保持在 竖直平面内,且 cd 边始终与水平的磁场边界平行.当 cd 边刚进入磁场时,则: (1)求线框中产生的感应电动势大小. (2)求 cd 两点间的电势差大小. (3)若此时线框加速度恰 好为零,求线框下落的高度 h 应满足的条件.

[来源:学科网]

12.(15 分)如图所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为 L,左端接有阻值为 R 的电阻,处在方向竖直、磁感 应强度为 B 的匀强磁场中,质量为 m 的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电 阻均可 忽略.初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度 v0,在沿导轨往复运动的过程中,导 体棒始终与导轨垂直并保持良好接触. (1)求初始时刻导体棒受到的安培力. (2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为 EP,则这一过程中安培力所做的功 W1 和 电阻 R 上产生的焦耳热 Q1 分别为多少? (3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻 R 上产生的 焦耳热 Q 为多少?

答案部分
第 1 节 电磁感应现象楞次定律
1.解析:电场的变化产生磁场,使周围的闭合回路产生感应电流,从而达到破坏电网设备、通信设施和计 算机中的硬盘与软盘的目的.选项 A 正确. 答案:A 2.解析:列车通过铝环时,铝环中磁通量增加,铝环中产生感应电流,由楞次定律知,铝环中感应电流的磁 场方向跟电磁铁的磁场方向相反,从而使电磁铁受到向上的力,使列车悬浮.选项 B 正确. 答案:B 3.解析:由楞次定律可知出现逆时针电流,又因超导体电阻为零,故电流会长期维持下去,而感应电动势则 是变化的.选项 B 正确. 答案:B 4.解析:线圈因磁场变化变成圆形,线圈面积增大,由楞次定律知,感应电流是为了阻碍磁通量减少而使线 圈面积增大,所以磁感应强度减弱,感应电流沿顺时针方向.选项 C 正确. 答案:C 5.解析:当滑动变阻器 的滑动端 P 向左加速滑动时,通过 A 线圈的电流减小,使得穿过 B 线圈的磁通量减 少,从而使电流计指针向右偏转.在选项中如果是使穿过 B 中的磁通量减少,电流计指针就向右偏转;如果 是使穿过 B 中的磁通量增加,则电流计指针就向左偏转.所以答案为 B. 答 案:B 6. 解析:当两线圈垂直交错在一起时,其中的任意一个线圈的电流发生变化,此时穿过另一线圈的磁通量为 零,因此选项 D 正确. 答案:D 7.解析:线圈下落过程中由于安培力做功,将一部分机械能转化为电能,因此 B 正确,A、C 错误;金属环 在落到磁铁中部 N 极与 S 极的分界线时并不切割磁感线,环中无感应电流,不受安培力,由牛顿第三定律 可知磁铁也不受环通过磁场作用的力.此时磁铁对桌面的压力等于其重力.选项 D 错误. 答案:B 8.解析:匀强磁场运动过程中,AD 杆和 BC 杆各相当于一个电源,它们的电动势相等,且两个电源的正负 极分别相连,由右手定则可以判断 C、D 两点均为电源正极.选项 A、B、C 正确,答案为 D. 答案:D 9.解析:由楞次定律可知,线圈 N 向左运动的效果是为了阻碍线圈磁通量的减小,故电路中电流是减小的, A、B、D 中电流增加,C 中电流减小,所以选 C 正确. 答案:C 10.解析:合上 S 后,根据安培定则,线圈 L2 中的磁感线向右,而若 R 中流过由 a→b 的电流,根据楞次定

律应是 L2 中的原磁加强而引起的,因此 C 正确,A、B、D 错误. 答案:C 11.解析:线框穿过磁场的过程可分为三个阶段:进入磁场阶段(只有 ab 边在磁场中) 、在磁场中运动阶段 (ab、cd 两边都在磁场中) 、离开磁场阶段(只有 cd 边在磁场中).
l (1)①线框进入磁场阶段:t 为 0~ v ,线框进入磁场中的面积随时间成正比,S=lvt,最后为Φ =BS=Bl2. l ②线框在磁场中运动阶段:t 为 v ~ 2vl ,线框磁通量为Φ =Bl2,保持不变.

③线框离开磁场阶段:t 为 2vl ~ 3vl 线框磁通量线性减小,最后为零. 综上可作出磁通量随时间变化的图象如图所示:

[来源:学#科#网 Z#X#X#K]

(2)线框进入磁场阶段,穿过线框的磁通量增加,线框中将产生感应电流.由右手定则可知感应电流方向为 逆时针方向.线框在磁场中运动阶段,穿过线框的磁通量保持不变,无感应电流产生.线框离开磁场阶段, 穿过线框的磁通量减小,线框中将产生感应电流.由右手定则可知,感应电流方向为顺时针方向. 12.解析:要使 MN 棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化. 在 t=0 时刻,穿过线圈平面的磁通量Φ 1=B0S=B0l2,设 t 时刻的磁感应强度为 B,此时磁通量为Φ 2= Bl(l+vt),由Φ 1=Φ 2 得 B=B0l/(l+vt).

第2节

法拉第电磁感应定律自感和涡流

1.解析:由产生感应电动势的条件可知,回路中磁通量发生变化才能产生感应电动势,图①中穿过回路的 磁通量Φ 是一恒定值,所以回路中不产生感应电动势,选项 A 错误;图②中穿过闭合回路的磁通量Φ 随时 间 t 均匀变化,即Δ Φ /Δ t 是一恒量,由法拉第电磁感应定律产生的感应电动势与磁通量变化率成正比, 可知回路产生的感应电动势是一恒定值,选项 B 错误;图③中穿过回路的磁通量在 0~t1 时间内的变化率Δ Φ /Δ t 大于在 t1~t2 时间内的变化率, 所以回路在 0~t1 时间内产生的感应电动势大于在 t1~t2 时间内产生的感 应电动势,选项 C 错误;图④中穿过回路的磁通量变化率Δ Φ /Δ t 先变小后变大,所以回路产生的感应电 动势先变小再变大,选项 D 正确. 答案:D 2.解析:长直导线中的电流变化情况与线框 abcd 中的磁场变化情况相同,由楞次定律可判定线框中的电流 始终沿顺时针方向;又因长直导线中的电流变化率先增大后减小,故线框中的磁感应强度的变化率先增大 后减小,由 E=Δ Φ /Δ t=Δ BΔ tS,可判定感应电动势先增大后减小,即感应电流先增大后减小,B 项正确. 答案:B 3.解析:在闭合电路进入磁场的过程中,通过闭合电路的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的 方向为逆时针方向不变,A 正确.根据左手定则可以判断,CD 段受安培力向下,B 错误.当半圆闭合回路进 入磁场一半时,即这时等效长度最大为 a,这时感应电动势最大 E=Bav,C 正确.感应电动势平均值 E=Δ Φ /Δ t=B(1/2)π a2/(2a/v)=(1/4)π Bav,D 正确.答案为 B. 答案:B 4.解析:铜盘在转动的过程中产生恒定的电流 I=BL2ω /2R,A 错误,B 错误;由右手定则可知铜盘在转动的 过程中产生恒定的电流从 b 导线流进灯泡,再从 a 流向旋转的铜盘,C 正确;若将匀强磁场改为仍然垂直 穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场,不转动铜盘时闭合回路磁通量不发生变化,灯泡中没有电流流过,D 错误. 答案:C 5.解析:由感应电流产生的条件可知,线框只有一条竖直边在磁场中时,穿过线框的磁通量才是变化的,

回路中才有感应电流,因为线圈运动速度恒定,所以感应电动势、感应电流大小是恒定的,由此可知答案 为 C. 答案:C 6.解析:由楞次定律可知 Ua>Ub,又根据 E=nΔ Φ /Δ t=50×8×0.01/(4×0.1 V)=10 V.选项 B 正确. 答案:B 7. 解析:由题意可知 K 闭合时传感器上的示数变为原来的一半,说明上极板带负电,所受的电场力为 F=qE=mg/2,因此两极板之间的电势差为 U=Ed=mgd/2q,再根据法拉第电磁感应定律有 U=nΔ Φ /Δ t,由 此可解得Δ Φ /Δ t=mgd/2nq. 答案:B 8.解析:磁感应强度以 B=B0+Kt(K>0)随时间变化,由法拉第电磁感应定律 E=Δ Φ /Δ t=SΔ B/Δ t=KS,而 S =L2/4π ,经时间 t 电容器 P 板所带电荷量 Q=EC=KL2C/4π ;由楞次定律可知电容器 P 板带负电,故选项 D 正确. 答案:D 9.解析:断开开关瞬间,流过 R 的电流大小等于断开开关前线圈中的电流,方向与 R 中原来的电流方向相 反,由于线圈的直流电阻可能大于 R,也可能小于 R,故断开开关前,线圈中电流可能小于 R 中的电流, 也可能大于 R 中的电流.③、④正确.故选项 B 正确. 答案:B 10.解析:当电流发生变化时,线圈电路中将产生自感电动势,自感电动势起阻碍电流变化的作用.在 K 接通时,线圈中将产生自感电动势,从而使通过线圈 L 的电流只能从零逐渐地增大.等效地看,在 K 接通 时相当于 L 表现为很大的电阻,故 A1 先达到最亮.当 K 切断的瞬间,通过 A2 和 R 的电流立即消失,而在 线圈 L 中将产生阻碍电流减小的自感电动势,线圈 L 与 A1 组成闭合电路,通过 A1 的电流强度与通过 L 的 电流强度相等,所以 A1 后暗.选项 A 正确. 答案:A

第 3 节 电磁感应的综合应用
1. 解析:开关闭合前,导体棒只受重力而加速下滑.闭合开关时有一定的初速度 v0,若此时 F 安>mg,则 F 安 -mg=ma.若 F 安<mg,则 mg-F 安=ma,F 安不确定,A 正确,B 错误;无论闭合开关时初速度多大,导体 棒最终的安培力和重力平衡,故 C 错误;再根据能量守恒定律可知 D 正确.

答案:D 2. 解析:线框切割磁感线导体长度相同,速度大小相等,感应电动势和电流大小相同,设线框每边电阻为 R,则 A 中 Uab=I·R,B 中 Uab=I·3R,C 中 Uab=IR,D 中 Uab=IR,故选项 B 正确. 答案:B 3. 解析:在此运动过程中做功的力是拉力、摩擦力和安培力,三力做功之和为棒 ab 动能的增加量,其中克 服安培力做功将机械能转化为电能,故选项 D 正确. 答案:D 4. 解 析 : 根 据 能 的 转 化 和 守 恒 定 律 可 知 , 外 力 做 功 等 于 电 能 , 而 电 能 又 全 部 转 化 为 焦 耳 热 , 则 Wa=Qa=(BLv)2/Ra·(L/v), Wb=Qb=(B2Lv)2Rb·(2L/v), 由电阻定律知 Rb=2Ra,故 Wa∶Wb=1∶4. 答案:A 5. 解析:依据右手定则,可知在 0~π /2 内,电流方向 M 到 O,在电阻 R 内则是由 b 到 a,为负值,且大小 为 I=(1/2)BLω 2/R 为一定值, π /2~π 内没有感应电流, π ~(3/2)π 内电流的方向相反, 即沿正方向, 3π /2~2 π 内没有感应电流,因此 C 正确. 答案:C 6. 解析:横杆匀速滑动时,由于 E=BLv 不变,故 I2=0,I1≠0.A、B 错误.横杆加速滑动时,由于 E=BIv 逐渐 增大,电容器不断充电,故 I2≠0,I1≠0.C 错误,D 正确. 答案:D 7. 解析:当圆环直径刚好与边界线 PQ 重合时, 回路中的感应电动势为 E=2B2av/2=2Bav.回路中的电流大小 为 I=2Bav/R,此时圆环中的电功率为 P=EI=4(Bav)2/R,A 错误;圆环受的安培力为 F=8B2a2v/R,此时圆 环的加速度为 a=F/m=8B2a2v/Rm,B 错误;当圆环直径刚好与边界线 PQ 重合时,回路中变化的磁通量为 Δ Φ =BS/2-(-BS/2)=Bπ a2,根据感应电量 q=Δ Φ /R 可得此过程中通过圆环截面的电量为 Bπ a2/R,C 正 确;此时回路中产生的电能等于热能,也等于合外力做的功(动能的变化量) ,可求得 Q=0.375mv2,D 错 误. 答案:C 8. 解析:由能量守恒定律可知,线框所产生的焦耳热是由线框损失的机械能转化而来的.由于不能确定线框 是加速、减速还是匀速通过磁场区域,所以不能确定焦耳热的大小,故①、②、③均有可能;因为线框进 出磁场过程中,有感应电流产生,必有焦耳热产生,④错误.答案为 A. 答案:A 9. 解析:设两板间的距离为 L,由于向左运动过程中竖直板切割磁感线,产生动生电动势,由右手定则判断 下板电势高于上板,动生电动势大小 E=BLv,即带电小球处于电势差为 BLv 的电场中, 所受电场力 F 电=qE 电=qE/L=qBLv/L=qvB,设小球带正电,则电场力方向向上.同时小球所受洛伦兹力 F 洛=qvB,方向由左手定 则判断竖直向下,即 F 电=F 洛,故无论小球带何种电荷、如何运动,都有 FT=mg,选项 A 正确. 答案:A 10. 解析:在金属棒释放的瞬间,速度为零,不受安培力的作用,只受到重力,A 正确.由右手定则可得,电 流的方向从 b 到 a,B 错误.当速度为 v 时,产生的电动势为 E=BLv,受到的安培力为 F=BIL,计算可得 F=B2L2v/R,C 错误.在运动的过程中是弹簧的弹性势能、金属棒重力势能和内能的相互转化,D 错误. 答案:A 11. 解析:(1)cd 边刚进入磁场时,线框速度 v= 2gh , 线框中产生的感应电动势为 E=BLv=BL 2gh . (2)此时线框中电流 I=E/R, cd 两点间的电势差为

U=I(3 R /4)=34Bl 2gh (3)安培力 F=BIL=B2L2 2gh /R, 根据牛顿第二定律 mg-F=ma,由 a=0 解得下落高度满足 h=m2gR2/2B4L4. 12. 解析:(1)初始时刻棒中感应电动势为 E=BLv0① 棒中感应电流 I=E/R② 作用于棒上的安培力 F=BIL③ 联立①②③得 F=B2L2v0/R, 由右手定则和左手定则判断可知安培力方向水平向左. (2)由功和能的关系,则 安培力做功 W1=EP-—(1/2)mv20, 电阻 R 上产生的焦耳热 Q1=(1/2)mv2 0-EP. (3)由能量转化及平衡条件,可判断棒最终将静止于初始位置,即 Q=(1/2)mv20.


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