人教版物理选修3-2 第4章第四节知能优化训练

1111(2011年兰州高二检测)如果闭合电路中的感应电动势很大，那一定是因为()A穿过闭合电路的磁通量很大B穿过闭合电路的磁通量变化很大C穿过闭合电路的磁通量的变化很快D闭合电路的电阻很小解析：选C.根据法拉第电磁感应定律，感应电动势取决于穿过闭合电路的磁通量的变化率即磁通量的变化快慢与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系，所以C项正确，A、B、D错误2穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 Wb，则()A线圈中感应电动势每秒增加2 VB线圈中感应电动势每秒减少2 VC线圈中无感应电动势D线圈中感应电动势大小不变答案：D3一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空()A由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下B由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势解析：选AD.赤道上方的地磁场方向由南指向北，根据右手定则，飞机由东向西水平飞行时，下端电势高，故A对，B错若飞机沿经线由南向北或由北向南水平飞行时，杆均不切割磁感线，杆中不会产生感应电动势，故C错，D正确图44104.如图4410所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()A越来越大B越来越小C保持不变D无法判断解析：选C.金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向上的速度不变，由EBlv知，电动势也不变，故C正确图44115如图4411所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B拉出，求这一过程中(1)磁通量的改变量(2)通过金属环某一截面的电量解析：(1)由已知条件得金属环的面积S()2磁通量的改变量BS.(2)由法拉第电磁感应定律又因为，qt所以q.答案：(1)(2)一、选择题1一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中感应电流增强一倍，下述哪些方法是可行的()A使线圈匝数增加一倍B使线圈面积增加一倍C使线圈匝数减少一半D使磁感应强度的变化率增大一倍解析：选D.根据EnnS求电动势，要考虑到当n、S发生变化时导体的电阻也发生了变化若匝数增加一倍，电阻也增加一倍，感应电流不变，故A错同理C错若面积增加一倍，长度为原来的倍，因此电阻为原来的倍，电流为原来的倍，故B错正确选项为D.2将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处，不会发生变化的物理量是()A磁通量的变化量B磁通量的变化率C感应电流的大小D流过导体横截面的电荷量解析：选AD.将磁铁插到闭合线圈的同一位置，磁通量的变化量相同而用的时间不同，所以磁通量的变化率不同感应电流I，感应电流的大小不同，流过线圈横截面的电荷量qItt，两次磁通量的变化量相同，电阻不变，所以q与磁铁插入线圈的快慢无关选A、D.3如图4412甲所示，圆形线圈中串联了一个平行板电容器，圆形线圈中有磁场，磁感应强度B随时间t按图乙所示正弦规律变化以垂直纸面向里的磁场为正关于电容器极板的带电情况，以下判断正确的是()图4412A第二个内，上板带正电B第二个内，下板带正电C第三个内，上板带正电D第三个内，下板带正电解析：选BD.第二个内，磁感应强度向里减小(磁通量减小)，若有感应电流的话，感应电流的磁场向里，应是顺时针方向的电流，则电容器的下极板带正电第三个内，磁感应强度向外增大，感应电流的磁场仍向里，电容器的下板电势高，所以下板带正电图44134. (2010年高考课标全国卷)如图4413所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0.8R时电动势大小为E2.忽略涡流损耗和边缘效应关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是()AE1E2，a端为正BE1E2，b端为正CE1E2，a端为正DE1E2，b端为正解析：选D.设下落距离为d，则铜棒在匀强磁场中切割磁感线的等效长度l2，铜棒做的是自由做落体运动，故v22gd，v，故有EBlvB22B，将d10.8 R，代入后比较得E1E2；据安培定则知缝隙处的磁场方向水平向左，再由右手定则知b端等效为电源正极，电势高，选D.图44145(2010年高考山东卷)如图4414所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO对称的位置时()A穿过回路的磁通量为零B回路中感应电动势大小为2Blv0C回路中感应电流的方向为顺时针方向D回路中ab边与cd边所受安培力方向相同解析：选ABD.正方形闭合回路运动到关于OO对称的位置时，穿过回路的合磁通量为零，A正确；由右手定则可判断ab边上的电流方向为由a到b，cd边上的电流方向为由c到d，所以回路中感应电流的方向为逆时针方向，C错误；由法拉第电磁感应定律可知回路中感应电动势大小为E感EabEcd2Blv0，B正确；由左手定则可判定出回路中ab边与cd边所受安培力方向相同，都是水平向左的，D正确图44156.(2011年高考江苏物理卷)如图4415所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，匀强磁场与导轨平面垂直阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好t0时，将开关S由1掷到2.q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度下列图象正确的是()图4416解析：选D.导体棒做加速度减小的加速运动，直至匀速故qt图象应如图甲所示，A错；it图象应如图乙所示，B错；vt图象应如图丙所示，C错D对图44177.如图4417所示，圆环a和b的半径之比R1R221，且是粗细相同，用同样材料的导线构成，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中两种情况下，A、B两点的电势差之比为()A11 B21C31 D41解析：选B.设b环的面积为S，由题可知a环的面积为4S，若b环的电阻为R，则a环的电阻为2R.当只有a环置于磁场中时，a环等效为内电路，b环等效为外电路，A、B两端的电压为路端电压，根据法拉第电磁感应定律E，UAB当只有b环置于磁场中时E，UAB所以UABUAB21.故选项B正确图44188如图4418所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为l；长为l、电阻为r/2的金属棒ab放在圆环上，以v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为()A0 BBlv0C. D.解析：选D.切割磁感线的金属棒ab相当于电源，其电阻相当于电源内阻，当运动到虚线位置时，两个半圆金属环相当于并联，可画出如图所示的等效电路图R外R并，I.金属棒两端电势差相当于路端电压UabIR外Blv0.图44199.(2011年成都高二检测)如图4419所示，导线OA长为l，在匀强磁场中以角速度沿图所示方向绕通过悬点O的竖直轴旋转，OA与竖直方向的夹角为.那么，OA导线中的感应电动势大小和O、A两点电势高低()ABl2O点高BBl2A点高C.Bl2sin2O点高D.Bl2sin2A点高解析：选D.OA切割磁感线的有效长度等于圆半径，即：Rlsin，产生的电动势EBR2Bl2sin2，由右手定则判断知A点电势高，所以D正确二、非选择题10(2011年南京高二检测)一个边长为a1 m的正方形线圈，总电阻为R2 ，当线圈以v2 m/s的速度通过磁感应强度B0.5 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直若磁场的宽度b1 m，如图4420所示，求：图4420(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小；(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热解析：(1)根据EBlv，I知I A0.5 A(2)线圈穿过磁场过程中，由于b1 m，故只在进入和穿出时有感应电流，故Q2I2Rt2I2R20.522 J0.5 J.答案：(1)0.5 A(2)0.5 J11(2011年通州市调研)如图4421甲所示，水平放置的线圈匝数n200匝，直径d140 cm，电阻r2 ，线圈与阻值R6 的电阻相连在线圈的中心有一个直径d220 cm的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向试求：图4421(1)通过电阻R的电流方向；(2)电压表的示数；(3)若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间加磁感应强度B0.5 T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试证明将线圈向左拉出磁场的过程中，通过电阻R上的电荷量为定值，并求出其值解析：(1)电流方向从A流向B.(2)由En可得：En，EI(Rr)，UIR解得：U1.5 V4.7 V.(3)设线圈拉出磁场经历时间tn，电荷量qt解得：qn，与线圈运动的时间无关，即与运动的速度无关代入数据得：q0.5 C1.57 C.答案：(1)从A流向B(2)4.7 V(3)证明见解析1.57 C图442212.如图4422所示，一水平放置的平行导体框宽度L0.5 m，接有R0.2 的电阻，磁感应强度B0.4 T的匀强磁场垂直导轨平面方向向下，现有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体棒ab电阻不计，当ab以v4.0 m/s的速度向右匀速滑动时，试求：(1)导体棒ab上的感应电动势的大小及感应电流的方向；(2)要维持ab向右匀速运动，作用在ab上的水平外力为多少？方向怎样？(3)电阻R上产生的热功率多大？解析：(1)导体棒ab垂直切割磁感线，产生的电动势大小为EBLv0.40.54.0 V0.8 V，由右手定则知感应电流的方向由b向a.(2)导体棒ab相当于电源，由闭合电路欧姆定律得回路电流I A4.0 A，导体棒ab所受的安培力FBIL0.40.54.0 N0.8 N，由左手定则知其方向水平向左ab匀速运动，所以水平拉力FF0.8 N，方向水平向右(3)R上的热功率：PI2R4.020.2 W3.2 W.答案：(1)0.8 V由b向a(2)0.8 N水平向右(3)3.2 W111