2021-2022版高中物理-第四章-电磁感应-5-电磁感应现象的两类情况课时练习新人教版选修3-2.doc
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1、2021-2022版高中物理 第四章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况课时练习新人教版选修3-22021-2022版高中物理 第四章 电磁感应 5 电磁感应现象的两类情况课时练习新人教版选修3-2年级:姓名:- 12 -电磁感应现象的两类情况(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.一段导线在磁场中做切割磁感线运动,下面说法正确的是()A.导体中一定有感应电动势B.导体中一定有感应电流C.导体一定受到与运动方向相反的磁场作用力D.导体一定受到与运动方向相同的磁场作用力【解析】选A。导线在磁场中做切割磁感线运动,就能产生感应电动势,但是如果电路不闭合,就不会有感应电
2、流。导体受到的力不一定与运动方向相反。故选A。2.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边界平行,取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映电流强度随时间变化规律的是()【解析】选C。在01 s内,线框进入磁场区域,穿过线框的磁通量垂直纸面向里且大小增加,根据楞次定律,线框中产生逆时针方向的感应电流阻碍磁通量的增加,此时感应电流为i=,在12 s内,整个线框在匀强磁场中运动,穿过线框的磁通量不变,线框中不产生感应电流;在23 s
3、内,线框出磁场,穿过线框的磁通量垂直纸面向里且大小减小,根据楞次定律,线框中产生顺时针方向的感应电流阻碍磁通量的变化,此时感应电流为i=,综上所述,A、B、D错误,C正确。故选C。【加固训练】 如图所示,正方形导体闭合线框和有理想边界的匀强磁场都在光滑水平面上,线框在外力F的作用下能够以不变的速度v匀速通过磁场区域,已知线框边长为l,总电阻为R,磁场两条边界间的距离为d(dd,线框匀速通过磁场全过程中有一段时间,磁通量不变,没有感应电流产生,也就不存在安培力,这时不需要外力,故B错误;根据功能关系,在整个过程中电阻产生的热量等于安培力做的功,即Q=Bl2d=,故C错误;线框进出磁场所需时间为t
4、=,平均功率是=,故D正确。3.如图所示,用电阻为0.1 的金属丝围成一个半径为0.3 m的扇形闭合线框,该线框绕垂直于纸面的O轴以100 rad/s的角速度匀速转动,O轴位于方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为0. 2 T的匀强磁场边界上。则线框进入磁场过程中的电功率为()A.8.1 W B.9 W C.30 W D.90 W【解析】选A。线框转动过程中半径切割磁感线产生的感应电动势为E=Brv=Brr=Br2=0.20.32100 V=0.9 V,线框进入磁场过程中的电功率为:P=W=8.1 W,故选A。4.在匀强磁场中,有一个接有电容器的导线回路。如图所示,已知电容C=30 F,回路的长和
5、宽分别为l1=8 cm,l2=5 cm,磁感应强度的变化率为510-2 T/s,若磁感应强度向里均匀增大,则()A.电容器的上极板带正电,电荷量为210-9 CB.电容器的上极板带负电,电荷量为610-9 CC.电容器的上极板带正电,电荷量为610-9 CD.电容器的上极板带负电,电荷量为810-9 C【解析】选C。回路中的感应电动势等于电容器两极板间的电压,U=E= =510-20.050.08 V=210-4 V,则电容器的电荷量q=CU=3010-6210-4 C=610-9 C,由楞次定律可判断回路中感应电动势沿逆时针方向,电容器的上极板带正电,C选项正确。5.一直升飞机停在南半球的某
6、地上空,该处地磁场有竖直方向的分量,其分量大小为B,直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,从上往下的方向看螺旋桨,螺旋桨以顺时针方向转动,螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示,如果忽略a到转轴中心线的距离,用表示每个叶片中的感应电动势,则 ()A.=fl2B,且a点电势低于b点电势B.=2fl2B,且a点电势低于b点电势C.=fl2B,且a点电势高于b点电势D.=2fl2B,且a点电势高于b点电势【解析】选C。从上往下看螺旋桨,螺旋桨以顺时针方向转动,叶片切割磁感线,根据右手定则,a点电势高于b点电势,设b端速度为v,则v=l=2lf,所以电动势为E=Blv=Bl2fl=
7、fl2B,故C正确。【加固训练】如图所示,质量为m的金属环用细线悬挂起来,金属环有一半处于水平且垂直环面向里的匀强磁场中,从某时刻开始,磁感应强度均匀减小,则在磁感应强度均匀减小的过程中,下列说法中正确的是()A.金属环中始终有逆时针方向的电流B.金属环中的电流逐渐增大C.细线对圆环的拉力大于环重力mg,并逐渐减小D.细线对圆环的拉力保持恒定【解析】选C。磁感应强度均匀减小,穿过回路的磁通量均匀减小,由楞次定律可知,感应电流方向为顺时针,故A错误;穿过回路的磁通量均匀减小,根据法拉第电磁感应定律得知,回路中产生恒定的电动势,感应电流也恒定不变,故B错误;再由左手定则可得,安培力的合力方向竖直向
8、下,金属环所受的安培力F=BIL,可知安培力F均匀减小,且方向向下,金属环始终保持静止,则拉力大于重力,因为磁感应强度均匀减小,所以拉力的大小也逐渐减小,故C正确,D错误。6.如图所示,线圈abcd固定于分布均匀的磁场中,磁场方向垂直线圈平面。当磁场的磁感应强度B随时间t变化时,该磁场对ab边的安培力大小恒定。下列描述B随t变化的图象中,可能正确的是()【解析】选B。磁场对ab边的安培力大小F=BIL,若磁场的磁感应强度B随时间t增大,则电流I必是逐渐减小,根据法拉第电磁感应定律可知,磁感应强度B随时间t的变化率必须逐渐减小,所以选项B正确,A、D错误;若磁场的磁感应强度B逐渐减小,则电流I必
9、须随时间t增大,根据法拉第电磁感应定律,磁感应强度B随时间t的变化率必须逐渐增大,所以选项C错误。【加固训练】如图所示,匀强磁场方向竖直向下,磁感应强度为B。正方形金属框abcd可绕光滑轴OO转动,边长为L,总电阻为R,ab边质量为m,其他三边质量不计,现将abcd拉至水平位置,并由静止释放,经时间t到达竖直位置,ab边的速度大小为v,则在金属框内产生热量大小等于()A. B. C.mgL- D.mgL+ 【解析】选C。金属框绕光滑轴转下的过程中机械能有损失但能量守恒,损失的机械能为mgL-,故产生的热量为mgL-,C正确。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数
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