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30, 7月 2022
2020_21学年高二物理下学期训练1电磁感应含解析

与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小,

5.如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速运动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)()

6.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s时间拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则()

7.如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧,现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动,则ab和cd棒的运动情况是()

8.(多选)竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中,通有俯视顺时针方向的电流,其大小按图乙所示的规律变化.螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出),圆环轴线与螺线管轴线重合.下列说法正确的是()

9.(多选)如图所示,两个线圈套在同一个铁芯上,线圈的绕向在图中已经标出.左线圈连着平行导轨M和N,导轨电阻不计,在导轨垂直方向上放着金属棒ab,金属棒处在垂直于纸面向外的匀强磁场中,下列说法中正确的是()

10.(多选)在如图甲所示的虚线框内有匀强磁场,设图甲所示磁场方向为正,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.边长为l,电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中,磁场方向垂直于线框平面,此时线框ab边的发热功率为P,则()

11.如图,水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上,t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动.t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求:

12.足够长的平行金属轨道M、N,相距L=0.5 m,且水平放置;M、N左端与半径R=0.4 m的光滑竖直半圆轨道相连,金属棒b和c可在轨道上无摩擦地滑动,两金属棒的质量mb=mc=0.1 kg,电阻Rb=Rc=1 Ω,轨道的电阻不计.平行水平金属轨道M、N处于磁感应强度B=1 T的匀强磁场中,磁场方向与轨道平面垂直,光滑竖直半圆轨道在磁场外,如图所示,若使b棒以初速度v0=10 m/s开始向左运动.g取10 m/s2.求:

(3)若c棒达最大速度后沿半圆轨道上滑,金属棒c到达轨道最高点时对轨道的压力的大小.

【解析】MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上;若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动.B、C正确。

【解析】根据电磁感应定律,MN产生的电动势E=Blv,由于MN的电阻与外电路电阻相同,所以MN两端的电压U=E=Blv,根据右手定则,流过固定电阻R的感应电流由b经R到d,故A正确,B错误;MN受到的安培力大小FA=,方向水平向左,故C、D错误。

【解析】楞次定律中的“阻碍”作用,是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,在克服这种“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电能,D正确。

【解析】根据Φ=BS,磁铁向下移动过程中B增大,所以穿过每个环中的磁通量都增大,a、b中产生同方向的感应电流,两环间有斥力作用,所以a、b将相互远离.A正确.

【解析】磁通量Φ=B·S,其中B为磁感应强度,S为与B垂直的有效面积.因为是同一磁场,B相同,且有效面积相同,Sa=Sb,故Φa=Φb.A正确.

【解析】本题考查楞次定律、电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、平衡条件.由于通过回路的磁通量向下减小,则根据楞次定律可知ab中感应电流的方向由a到b,A错误;因ab不动,回路面积不变;当B均匀减小时,由E=n=nS知,产生的感应电动势恒定,回路中感应电流I=恒定,B错误;由F=BIL知,F随B减小而减小,C错误;对ab由平衡条件有f=F,D正确.

【解析】由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动势E=Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=,D正确.

【解析】两次拉出的速度之比v1∶v2=3∶1.电动势之比E1∶E2=3∶1,电流之比I1∶I2=3∶1,则电荷量之比q1∶q2=(I1t1)∶(I2t2)=1∶1.安培力之比F1∶F2=3∶1,则外力做功之比W1∶W2=3∶1,故C正确.

【解析】由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上,金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下,当滑动触头向左滑动时,螺线管中电流增大,因此磁场变强,即磁感应强度变大,回路中的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流方向为a→c→d→b→a,由左手定则知ab受安培力方向向左,cd受安培力方向向右,故ab向左运动,cd向右运动.只有A正确.

【解析】t=时刻,线圈中通有顺时针逐渐增大的电流,则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐增强,由楞次定律可知,圆环有收缩的趋势,A错误,B正确;t=时刻,线圈中通有顺时针逐渐减小的电流,则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐减小,由楞次定律可知,圆环中的感应电流为顺时针,D错误;t=和t=时刻,线圈中电流的变化率一致,即由线圈电流产生的磁场变化率一致,则圆环中的感应电流大小相等,C正确.

【解析】当金属棒向右匀速运动而切割磁感线时,金属棒产生恒定感应电动势,由右手定则判断电流方向为a→b.根据电流从电源(ab相当于电源)正极流出沿外电路回到电源负极的特点,可以判断b点电势高于a点.又左线圈中的感应电动势恒定,则感应电流也恒定,所以穿过右线圈的磁通量保持不变,不产生感应电流.当ab向右做加速运动时,由右手定则可推断φbφa,电流沿逆时针方向.又由E=Blv可知ab导体两端的E不断增大,那么左边电路中的感应电流也不断增大,由安培定则可判断它在铁芯中的磁感线方向是沿逆时针方向的,并且磁感应强度不断增强,所以右边电路线圈中向上的磁通量不断增加.由楞次定律可判断右边电路的感应电流方向应沿逆时针,而在右线圈组成的电路中,感应电动势仅产生在绕在铁芯上的那部分线圈上.把这个线圈看做电源,由于电流是从c沿内电路(即右线圈)流向d,因此d点电势高于c点,综上可得,B、D正确.

【解析】由题图乙可知,在每个周期内磁感应强度随时间均匀变化,线框中产生大小恒定的感应电流,设感应电流为I,则对ab边有,P=I2·R,得I=2,B正确;由闭合电路欧姆定律得,感应电动势为E=IR=2,根据法拉第电磁感应定律得E==·l2,由题图乙知,=,联立解得E=,A错误;线框的四边电阻相等,电流相等,则发热功率相等,都为P,C错误;由楞次定律判断可知,线框中感应电流方向为逆时针,则b端电势高于a端电势,D正确.

11.【解析】(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得ma=F-μmg①

当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为E=Blv③

(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,根据欧姆定律I=⑤

12.【解析】(1)在磁场力作用下,b棒做减速运动,c棒做加速运动,当两棒速度相等时,c棒达最大速度.选两棒为研究对象,根据动量守恒定律有

(2)从b棒开始运动到两棒速度相等的过程中,系统减少的动能转化为电能,两棒中产生的总热量为

(3)设c棒沿半圆轨道滑到最高点时的速度为v′,从最低点上升到最高点的过程由机械能守恒可得:

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