2019-2020年高中物理 第四章 电磁感应巩固练习（含解析）新人教版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 第四章 电磁感应巩固练习（含解析）新人教版选修3-2【巩固练习】 一、选择题1如图所示，水平放置的光滑导轨MN、PQ足够长，两导轨放于竖直向上的匀强磁场中，长为L的导体AB和CD分别以速度v1和v2向左、向右两个方向匀速运动。关于ABCDA电路中的感应电动势的计算和感应电流方向的判断，下列说法中正确的是（ ） A可以根据两导体的运动情况求出单位时间内电路面积的改变等，再由法拉第电磁感应定律求出回路的电动势 B可以先求得两导体做切割磁感线运动各自产生的感应电动势，再由电源串联规律求出曰路总的电动势 C电路中感应电流的方向既可以用楞次定律判断，也可以用右手定则判断 D电路中感应电流的方向只能用右手定则判断2下图中，金属棒中有感应电动势的是（ ） 3如图所示，接有理想电压表的三角形导线框abc，在匀强磁场中向右运动，问：框中有无感应电流？a、b两点间有无电势差？电压表有无读数（示数不为零称有读数）（ ） A无、无、无 B无、有、有 C无、有、无 D有、有、有4半径为R的圆形线圈，两端A、D接有一个平行板电容器，线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中，如图所示，则要使电容器所带电荷量Q增大，可以采取的措施是 （ ） A增大电容器两极板间的距离 B增大磁感应强度的变化率 C减小线圈的半径 D改变线圈所在平面与磁场方向间的夹角5如图所示，由粗细均匀的电阻丝制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置（aOb=90）时，a、b两点的电势差为（ ）A B C D6如图所示是磁悬浮的原理图，图中P是柱形磁铁，Q是用高温超导材料制成的超导圆环，将超导圆环Q水平放在磁铁P上，Q就能在磁力的作用下悬浮在磁铁P的上方，下列叙述正确的是（ ） AQ放入磁场的过程中将产生感应电流，稳定后感应电流消失 BQ放入磁场的过程中将产生感应电流，稳定后感应电流仍存在 C如果P的N极朝上，Q中感应电流的方向如图所示 D如果P的S极朝上，Q中感应电流的方向与图中所示的方向相反7在生产实际中，有些高压直流电路含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈中产生很高的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的安全。为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，如图所示方案可行的是（ ） 8如图所示，一磁铁用细线悬挂，一闭合铜环用手拿着静止在与磁铁上端面相平处，松手后铜环下落。在下落到和下端面相平的过程中，以下说法正确的是（ ） A环中感应电流方向从上向下俯视为先顺时针后逆时针 B环中感应电流方向从上向下俯视为先逆时针后顺时针 C悬线上拉力先增大后减小 D悬线上拉力一直大于磁铁重力9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（ ） A可能大于2mgL B可能等于2mgL C可能小于2mgL D可能为零10图中A是一边长为的正方形线框，电阻为R。今维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场B区域。若以x轴正方向作为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线（见图）为（ ） 二、填空题11如图所示，在水平金属导轨上有电阻R=0.1，金属杆ab与导轨组成一闭合矩形电路、，两条导轨间距离1=40 cm，矩形中导轨长2=50 cm，导轨区域处于与水平面成30角的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律是B=(2+0.2t)T。若t=10 s时，ab仍静止，导轨与ab的电阻不计，则这时流经ab的电流I=_，ab所受摩擦力为_。12如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。 （1）将图中所缺的导线补接完整。 （2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有： 将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将_； 原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针_。 （3）在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将 A因电路不闭合，无电磁感应现象 B有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C不能用楞次定律判断感应电动势方向 D可以用楞次定律判断感应电动势方向 （4）如图所示的A、B分别表示原、副线圈，若副线圈中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为 A原线圈通入顺时针方向电流，且正从副线圈中取出 B原线圈通入顺时针方向电流，且其中铁心正被取出 C原线圈通入顺时针方向电流，且将可变电阻器阻值调小 D原线圈通入逆时针方向电流，且正在断开电源三、解答题13一个10匝的闭合线圈的总电阻为0.5，线圈的面积为10 cm2，有一垂直于线圈平面的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化的情况如图所示，求： （1）00.2 s内线圈的磁通量的变化率。 （2）00.4 s内线圈中产生的热量。14边长=10 cm、匝数n=2匝、质量m=0.1 kg的正方形闭合线圈，其总电阻R=0.1，从水平匀强磁场上方的某一高度h处由静止开始自由下落，磁场上、下边缘间高度也为，磁感应强度B=0.5 T，如图所示，线圈进入磁场时，线圈平面与磁场垂直。要使线圈进入磁场后做匀速运动，线圈开始下落的高度h是多少？线圈穿越磁场的时间t是多少？（g取10 ms2）15如图所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽0.5 m，框电阻不计，匀强磁场磁感应强度为1 T，方向与框面垂直，金属棒MN电阻为1、质量为0.1 kg，无初速度地释放并与框保持良好接触地竖直下落，从释放到达最大速度的过程中，通过棒某一截面的电荷量为2 C。求：此过程中回路产生的电能。（空气阻力不计，g取10 ms2）16如图所示，在竖直平面内有两平行金属导轨AB、CD，间距为，电阻不计。一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动。棒与导轨垂直，并接触良好。导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨右边与电路连接。电路中的三个电阻阻值分别为2R、R和R。在BD间接有一水平放置的平行板电容器C，板间距离为d。 （1）当ab以速度v0匀速向左运动时，电容器中质量为m的带电微粒恰好静止。试判断微粒的带电性质及带电荷量的大小。 （2）当如棒由静止开始以恒定的加速度a向左运动，讨论电容器带电微粒的加速度如何变化。（设带电微粒始终未与极板接触）【答案与解析】一、选择题1【答案】ABC 【解析】根据法拉第电磁感应定律、导体切割磁感线运动产生电动势的计算及电路分析知，A、B项均正确；任何情况下感应电流方向均可由楞次定律判断，导体切割磁感线运动时产生的感应电流方向亦可由右手定则判断，右手定则是楞次定律的特殊形式，C正确，D错误。本题正确选项为A、B、C。2【答案】AD 【解析】B、C两种情况金属棒不切割磁感线，不产生感应电动势，A、D两种情况金属棒切割磁感线，产生感应电动势。3【答案】C 【解析】由于穿过三角形导线框的磁通量不变，所以框中没有感应电流产生；由于ab边和bc边均做切割磁感线的运动，所以均将产生b端为正极的感应电动势，ab两点间有电势差；由于没有电流流过电压表，所以其表头指针将不发生偏转，即电压表无读数（示数为零）。4【答案】B 【解析】由Q=CU、分析可得增大磁感应强度变化率，增大线圈在垂直磁场方向的投影面积可增大A、D间电压，从而使Q增大，所以B项正确。5【答案】D 【解析】整个圆环电阻是r，其外电阻是圆的，即磁场外的部分，而磁场内切割磁感线的有效长度是，其相当于电源，根据欧姆定律可得，D正确。6【答案】B 【解析】当超导圆环靠近柱形磁铁的磁极时，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，与原磁场反向，斥力使超导线圈悬浮起来，稳定后超导线圈中电流依然存在，这是因为其电阻为零，故选项B正确。7【答案】D 【解析】在D选项中，S闭合，二极管不导通，线圈中有由小到大的电流，稳定后电流保持不变；断开S，二极管与线圈L构成回路，二极管处于导通状态，可避免开关S处产生电弧。8【答案】AD 【解析】穿过环的磁场向上且磁通量先增加后减小，由楞次定律可判出从上向下看电流先顺时针后逆时针；同时环受到阻碍其相对运动的阻力，由牛顿第三定律知：磁铁受到向下的磁场力。故悬线上拉力大于磁铁重力。9【答案】ABC 【解析】因磁场的宽度也是L，则线框在下落时总是只有一条边在切割磁感线，当线框在磁场中做匀速运动时，由能量转化守恒知，动能不变，重力势能全部转化为内能，即为2mgL；若线框通过磁场过程中所受的安培阻力大于重力，则线框做减速运动，动能有一部分转化为内能，则产生热量大于2mgL；若线框通过磁场过程中，所受安培阻力小于重力，则线框做加速运动，重力势能部分转化为动能，则产生热量小于2mgL。10【答案】B 【解析】本题的速解方法可称为“能量守恒法”，由于线框进、出磁场时都产生感应电流，都有电能产生。根据能量守恒定律，在此过程中外力必对线框做正功。可知两次外力方向都为正。根据线框的平衡条件能立即推知线框进、出磁场时所受安培力的方向都为负，所以选项B正确。二、填空题11【答案】0.2A 0.16 N 【解析】， ，ab棒所受安培力，由棒受力图（如图所示）和平衡条件可得，ab棒所受摩擦力为f=Fsin30=0.16 N。12【答案】（1）如图所示 （2）向右偏转一下 向左偏转一下 （3）BD （4）AB 【解析】（2）依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则向右偏转一下；向左偏转一下。（3）穿过电路中的磁通量发生变化即产生电磁感应现象。因电路不闭合无感应电流，但有感应电动势，且可以用楞次定律判断出感应电动势，要产生感应电流，电路要求必须闭合。故答案选B、D。（4）副线圈中产生顺时针方向的感应电流，可依据楞次定律来判断原线圈通入电流的情况。如果原线圈电流在减小（或磁通量减小）肯定与顺时针方向相同。因为副线圈会阻碍其磁通量的减小，在电流上表现为同向。反过来如果原线圈电流在增加（或磁通量增加），则副线圈中电流方向与原线圈中电流方向相反。故答案选A、B。三、解答题13【答案】（1）0.01 Wbs （2）8103 J【解析】（1）00.2 s内磁通量的变化率。（2）00.2 s和0.2 s0.4 s产生的热量相同，。14【答案】h=5 m t=0.02 s【解析】线框在进入磁场前做自由落体运动，由动能定理，有，则线圈进入磁场做匀速运动的速度为：，线圈在磁场中，一个边切割磁感线，产生的感应电动势为：，由闭合电路欧姆定律可知，线圈中的电流为，线圈穿过磁场受到的安培力为：，线圈匀速运动，重力与安培力平衡得F=mg，由以上各式联立，求得：h=5 m，v=10 m / s。（2）线圈穿过磁场的位移x=2，所以：。15【答案】3.2 J 【解析】通过导体横截面的电荷量，又因为速度达到最大时a=0，而，。下落过程中重力势能转化为棒的动能和电能，故 16【答案】（1）负电 （2）见解析【解析】（1）棒匀速向左运动，由右手定则可判断出感应电流为顺时针方向，电容器上极板带正电，产生的电场方向竖直向下。微粒受力平衡，电场力方向竖直向上，而场强方向竖直向下，可知微粒带负电。，由以上各式可求出。（2）对此时的带电粒子有，由以上两式求得。带电微粒加速度变化有以下几种情况：当时，加速度方向竖直向下，且越来越小；当时，加速度为零；当时，加速度方向竖直向上，且越来越大。