《2019秋 金版学案 物理·选修3-2（人教版）练习：第四章 5 电磁感应现象的两类情况 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019秋 金版学案 物理·选修3-2（人教版）练习：第四章 5 电磁感应现象的两类情况 Word版含解析.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、A 级 抓基础级 抓基础 1.（多选）下列说法中正确的是（ ）（多选）下列说法中正确的是（ ） A.动生电动势的产生与洛伦兹力有关动生电动势的产生与洛伦兹力有关 B.因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势的产生 与洛伦兹力无关 因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势的产生 与洛伦兹力无关 C.动生电动势的方向可以由右手定则来判定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 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：解析：由动生电动势产生原因知由动生电动势产
2、生原因知 A、C 正确，正确，B 错误；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 错误；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 错误错误. 答案：答案：AC 2.如图所示， 内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上， 环 内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然 增强时，小球将（ ） 如图所示， 内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上， 环 内有一带负电的小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然 增强时，小球将（ ） A.沿顺时针
3、方向运动沿顺时针方向运动 B.沿逆时针方向运动沿逆时针方向运动 C.在原位置附近往复运动在原位置附近往复运动 D.仍然保持静止状态仍然保持静止状态 解析：解析：当磁场增强时，由楞次定律知感应电流沿逆时针方向，即 感生电场沿逆时针方向，带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向 当磁场增强时，由楞次定律知感应电流沿逆时针方向，即 感生电场沿逆时针方向，带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向 运动运动. 答案：答案：A 3.如图所示，有一匝接在电容器如图所示，有一匝接在电容器 C 两端的圆形导线回路，垂直于 回路平面以内存在着向里的匀强磁场 两端的圆形导线回路，垂直于 回路平面以内存在着向里的匀强磁场
4、 B， 已知圆的半径， 已知圆的半径 r5 cm， 电容， 电容 C 20 F，当磁场，当磁场 B 以以 410 2 T/s 的变化率均匀增加时，则（ ） 的变化率均匀增加时，则（ ） A.电容器电容器 a 板带正电，电荷量为板带正电，电荷量为 210 9 C B.电容器电容器 a 板带负电，电荷量为板带负电，电荷量为 210 9 C C.电容器电容器 b 板带正电，电荷量为板带正电，电荷量为 410 9 C D.电容器电容器 b 板带负电，电荷量为板带负电，电荷量为 410 9 C 解析：解析：圆环为电源，所以圆环为电源，所以 a 是正极带正电是正极带正电.ES10 4 V， ， B t 所
5、以所以 QUC210 9C. 答案：答案：A 4.如图所示，矩形线框如图所示，矩形线框 abcd 的的 ad 和和 bc 的中点的中点 M、N 之间连接一 电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当 线框向右匀速平动时，下列说法中正确的是（ ） 之间连接一 电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当 线框向右匀速平动时，下列说法中正确的是（ ） A.穿过线框的磁通量不变化，穿过线框的磁通量不变化，MN 间无感应电动势间无感应电动势 B.MN 这段导体做切割磁感线运动，这段导体做切割磁感线运动，MN 间有电势差间有电势差 C.MN 间有电势差，所以电压表有示数
6、间有电势差，所以电压表有示数 D.因为有电流通过电压表，所以电压表有示数因为有电流通过电压表，所以电压表有示数 解析 ：解析 ： 穿过线框的磁通量不变化， 线框中无感应电流， 但穿过线框的磁通量不变化， 线框中无感应电流， 但 ab、 MN、 dc 都切割磁感线，它们都有感应电动势，故都切割磁感线，它们都有感应电动势，故 A 错，错，B 对；无电流通过电 压表，电压表无示数， 对；无电流通过电 压表，电压表无示数，C、D 错错. 答案：答案：B 5.如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为 B.正方形金 属框 正方形金 属框 abcd 可绕光滑轴
7、可绕光滑轴 OO转动， 边长为转动， 边长为 L， 总电阻为， 总电阻为 R， ab 边质量为边质量为 m， 其他三边质量不计， 现将 ， 其他三边质量不计， 现将 abcd 拉至水平位置， 并由静止释放， 经时间拉至水平位置， 并由静止释放， 经时间 t 到达竖直位置，到达竖直位置，ab 边的速度大小为边的速度大小为 v，则在金属框内产生的热量大小 等于（ ） ，则在金属框内产生的热量大小 等于（ ） A. B. mgLmv2 2 mgLmv2 2 C.mgL D.mgL mv2 2 mv2 2 解析：解析：金属框绕光滑轴转下的过程中机械能有损失但能量守恒， 损失的机能能为 金属框绕光滑轴转
8、下的过程中机械能有损失但能量守恒， 损失的机能能为 mgL，故产生的热量为，故产生的热量为 mgL，选项，选项 C 正确正确. mv2 2 mv2 2 答案：答案：C 6.如图所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨，上端与电阻如图所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨，上端与电阻 R 相连， 磁感应强度为相连， 磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直导轨平面的匀强磁场垂直导轨平面.一质量为一质量为 m 的金属棒 以初速度 的金属棒 以初速度 v0沿导轨竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处， 整个过程金属棒与导轨接触良好，导轨与棒的电阻不计 沿导轨竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处， 整个过
9、程金属棒与导轨接触良好，导轨与棒的电阻不计.下列说法正确 的是（ ） 下列说法正确 的是（ ） A.回到出发点的速度回到出发点的速度 v 大于初速度大于初速度 v0 B.通过通过 R 的最大电流，上升过程小于下落过程的最大电流，上升过程小于下落过程 C.电阻电阻 R 上产生的热量，上升过程大于下落过程上产生的热量，上升过程大于下落过程 D.所用时间上升过程大于下落过程所用时间上升过程大于下落过程 解析：解析：金属棒切割磁感线运动，由右手定则和法拉第电磁感应定 律、安培力公式可知金属棒下行和上行时的受力情况，由能量守恒定 律可知，金属棒在运动过程中，机械能不断转化为热能，所以回到出 发点的速度
10、金属棒切割磁感线运动，由右手定则和法拉第电磁感应定 律、安培力公式可知金属棒下行和上行时的受力情况，由能量守恒定 律可知，金属棒在运动过程中，机械能不断转化为热能，所以回到出 发点的速度 v 小于初速度小于初速度 v0，选项，选项 A 错误 ； 设金属棒运动的速度为错误 ； 设金属棒运动的速度为 v， 长度为 ， 长度为 l，那么感应电动势，那么感应电动势 EBlv，通过，通过 R 的电流的电流 I ，可见， ，可见， E R Blv R 当金属棒运动速度当金属棒运动速度v大时， 通过大时， 通过R的电流大， 因为金属棒在运动过程中， 机械能不断转化为热能，所以运动到同一高度处，上升时的速度大
11、于 下降时的速度， 所以通过 的电流大， 因为金属棒在运动过程中， 机械能不断转化为热能，所以运动到同一高度处，上升时的速度大于 下降时的速度， 所以通过 R 的最大电流上升过程大于下落过程， 选项的最大电流上升过程大于下落过程， 选项 B 错误；同一高度处金属棒上升时受到的安培力大于下降时受到的安培 力，由于上升和下降的高度相同，所以上升过程克服安培力所做的功 大于下降时克服安培力做的功，故电阻 错误；同一高度处金属棒上升时受到的安培力大于下降时受到的安培 力，由于上升和下降的高度相同，所以上升过程克服安培力所做的功 大于下降时克服安培力做的功，故电阻 R 上产生的热量上升过程大于 下落过程
12、，选项 上产生的热量上升过程大于 下落过程，选项 C 正确；研究金属棒的上升过程时，可以采取逆向思 维法，把上升过程看作金属棒从最高点自由下落，显然，下落的加速 度 正确；研究金属棒的上升过程时，可以采取逆向思 维法，把上升过程看作金属棒从最高点自由下落，显然，下落的加速 度 a1ga2，其中，其中 a2为金属棒返回下落时的加速度，显然，下落相同 高度， 为金属棒返回下落时的加速度，显然，下落相同 高度，t1t2，选项，选项 D 错误错误. 答案：答案：C B 级 提能力级 提能力 7.如图，如图，MN 和和 PQ 是电阻不计的平行金属导轨，其间距为是电阻不计的平行金属导轨，其间距为 L，导，
13、导 轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，右端接一个阻值为轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，右端接一个阻值为 R 的定值电阻的定值电阻.平 直部分导轨左边区域有宽度为 平 直部分导轨左边区域有宽度为 d、 方向竖直向上、 磁感应强度大小为、 方向竖直向上、 磁感应强度大小为 B 的匀强磁场的匀强磁场.质量为质量为 m、电阻也为、电阻也为 R 的金属棒从高度为的金属棒从高度为 h 处静止释放， 到达磁场右边界处恰好停止 处静止释放， 到达磁场右边界处恰好停止.已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因 数为 已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因 数为 ，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中 （ ）
14、 ，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中 （ ） A.流过金属棒的最大电流为流过金属棒的最大电流为Bd 2gh 2R B.通过金属棒的电荷量为通过金属棒的电荷量为BdL R C.克服安培力所做的功为克服安培力所做的功为 mgh D.金属棒产生的焦耳热为金属棒产生的焦耳热为 mg（hd） 1 2 解析：解析：金属棒滑下过程中，根据动能定理有金属棒滑下过程中，根据动能定理有 mgh mv ，根据法，根据法 1 2 2 m 拉第电磁感应定律有拉第电磁感应定律有 EmBLvm，根据闭合电路欧姆定律有，根据闭合电路欧姆定律有 Im， Em 2R 联立三式得联立三式得 Im，故，故 A 错
15、误；根据错误；根据 q可知，通过金属棒可知，通过金属棒 BL 2gh 2R 2R 的电荷量为，故的电荷量为，故 B 错误；金属棒运动的全过程中，根据动能定理错误；金属棒运动的全过程中，根据动能定理 BdL 2R 得得 mghWfW安 安 0，所以克服安培力做的功小于，所以克服安培力做的功小于 mgh，故，故 C 错误； 由 错误； 由 Wfmgd， 金属棒克服安培力做的功完全转化成电热， 由题意可 知金属棒与电阻 ， 金属棒克服安培力做的功完全转化成电热， 由题意可 知金属棒与电阻 R 上产生的焦耳热相同，设金属棒上产生的焦耳热为上产生的焦耳热相同，设金属棒上产生的焦耳热为 Q，故，故 2QW
16、安 安， ，Q mg（hd） ，故） ，故 D 正确正确. 1 2 答案：答案：D 8.如图所示，可绕固定轴如图所示，可绕固定轴 OO转动的正方形线框的边长为转动的正方形线框的边长为 L，不计 摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的 时间为 ，不计 摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的 时间为 t， ab 边的速度为边的速度为 v， 设线框始终处在竖直向下、 磁感应强度为， 设线框始终处在竖直向下、 磁感应强度为 B 的匀强磁场中，试求：的匀强磁场中，试求： （1）这个过程中回路中的感应电动势）这个过程中回路中的感应电动势. （2）到达竖直位置时回
17、路中的感应电动势）到达竖直位置时回路中的感应电动势. 解析：解析：（1）. E t BL20 t BL2 t （2）在竖直位置）在竖直位置 Bv，所以，所以 EBLv. 9.如图所示，如图所示，MN、PQ 为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导 轨间距 为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导 轨间距 l0.5 m，导轨左端连接一个，导轨左端连接一个 R0.2 的电阻和一个理想电流 表 的电阻和一个理想电流 表 A，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度，导轨的电阻不计，整个装置放在磁感应强度 B1 T 的有界匀强 磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下 的有界匀强 磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下.
18、一根质量一根质量 m0.4 kg、电阻、电阻 r 0.05 的金属棒与磁场的左边界的金属棒与磁场的左边界 cd 重合重合.现对金属棒施加一水平向右、 大小为 现对金属棒施加一水平向右、 大小为 0.4 N 的恒定拉力的恒定拉力 F，使棒从静止开始向右运动，已知在金属棒 离开磁场右边界 ，使棒从静止开始向右运动，已知在金属棒 离开磁场右边界 ef 前电流表的示数已保持稳定前电流表的示数已保持稳定. （1）求金属棒离开磁场右边界）求金属棒离开磁场右边界 ef 时的速度大小；时的速度大小； （2）当拉力）当拉力 F 的功率为的功率为 0.08 W 时，求金属棒的加速度时，求金属棒的加速度. 解析：解
19、析：（1）由题意可知，当金属棒离开右边界）由题意可知，当金属棒离开右边界 ef 时已达到最大时已达到最大 速度速度 vmax，EBlvmax， I， E Rr F安 安 BIl， F安 安 F， 联立以上各式并代入数据，得联立以上各式并代入数据，得 vmax0.4 m/s. （2）当力）当力 F 的功率为的功率为 0.08 W 时，金属棒的速度时，金属棒的速度 v 0.2 m/s， P F FF安 安 ma，即，即 Fma， B2l2v Rr 代入数据得代入数据得 a0.5 m/s2，方向向右，方向向右. 10.如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于倾角如图所示，两根足够长的固定平行金属导
20、轨位于倾角 30的 斜面上，导轨上、下端各接有一个阻值 的 斜面上，导轨上、下端各接有一个阻值 R20 的电阻，导致电阻忽 略不计，导轨宽度 的电阻，导致电阻忽 略不计，导轨宽度 L2 m，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向 上的匀强磁场，磁感应强度 ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向 上的匀强磁场，磁感应强度 B1 T.质量质量 m0.1 kg、连入电路的电阻 为 、连入电路的电阻 为 r10 的金属棒的金属棒 ab 在导轨斜面较高处由静止释放在导轨斜面较高处由静止释放.当金属棒当金属棒 ab 下 滑高度 下 滑高度 h3 m 时，速度恰好达到最大值时，速度恰好达到最大值 v2 m/s
21、.金属金属 ab 在下滑过程 中始终与导轨垂直且接触良好， 在下滑过程 中始终与导轨垂直且接触良好，g 取取 10 m/s2.求：求： （1）金属棒）金属棒 ab 由静止至下滑高度为由静止至下滑高度为 3 m 的运动过程中机械能的 减少量 的运动过程中机械能的 减少量. （2）金属棒）金属棒 ab 由静止至下滑高度为由静止至下滑高度为 3 m 的运动过程中导轨上端 电阻 的运动过程中导轨上端 电阻 R 中产生的热量中产生的热量. 解析：解析：（1）金属棒）金属棒 ab 机械能的减少量机械能的减少量 Emgh mv22.8 J. 1 2 （2）速度最大时金属棒）速度最大时金属棒 ab 产生的电动
22、势产生的电动势 EBLv， 产生的电流产生的电流 I， E rR 2 此时的安培力此时的安培力 FBIL10.22 N0.4 N， 由题意可知，所受摩擦力由题意可知，所受摩擦力 Ffmgsin 30FN0.1 N， (0.1 10 1 2 0.4) 由能量守恒知， 损失的机械能等于金属棒由能量守恒知， 损失的机械能等于金属棒 ab 克服摩擦力做功和产 生的电热之和，电热 克服摩擦力做功和产 生的电热之和，电热 QE（2.80.132）J2.2 J， Ffh sin 30 又上、下端电阻并联后再与金属棒又上、下端电阻并联后再与金属棒 ab 串联，公式串联，公式 QI2t， (r R 2) 则上端
23、电阻则上端电阻 R 中产生的热量中产生的热量 QR 2.2 J0.55 J. Q 4 1 4 11.如图所示， 电动机牵引一根原来静止的、 长为如图所示， 电动机牵引一根原来静止的、 长为 L1 m、 质量为、 质量为 m 0.1 kg 的导体的导体 MN，其电阻，其电阻 R1 ，导体棒架在磁感应强度，导体棒架在磁感应强度 B1 T、竖直放置的框架上，当导体棒上升、竖直放置的框架上，当导体棒上升 h3.8 m 时获得稳定的速度， 导体产生的热量为 时获得稳定的速度， 导体产生的热量为 14 J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的示数分 别为 ，电动机牵引棒时，电压表、电流表的示数分 别为 7 V
24、、 1 A， 电动机内阻， 电动机内阻 r1 ， 不计框架电阻及一切摩擦， 不计框架电阻及一切摩擦， g 取取 10 m/s2，求：，求： （1）棒能达到的稳定速度；）棒能达到的稳定速度； （2）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间. 解析：解析：（1）电动机的输出功率）电动机的输出功率 P出 出 IUI2r6 W， 棒达到稳定速度时，有棒达到稳定速度时，有 FmgBILmg， B2L2vm R 而电动机的输出功率而电动机的输出功率 P出 出 Fvm， 由以上各式解得由以上各式解得 vm2 m/s. （2）从棒开始运动至达到稳定速度的过程中，）从棒开始运动至达到稳定速度的过程中， 由能量守恒定律，有由能量守恒定律，有 P出 出t mgh mv Q， 1 2 2 m 解得完成此过程所需要的时间解得完成此过程所需要的时间 t3 s.