【物理】2020届一轮复习人教版 电磁感应现象的两类情况 课时作业 5页

2020 届一轮复习人教版 电磁感应现象的两类情况 课时作业 一、单项选择题 1．下列说法中正确的是(　　) A．动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的 B．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的 C．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 解析：选 C　动生电动势是洛伦兹力沿导体方向的分力做功引起的，但洛伦兹力对自由 电荷所做的总功仍为零，A、B 错误；动生电动势是由于导体切割磁感线产生的，可由右手 定则判定方向，C 正确；只有在导体棒切割磁感线且做匀速运动时，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。 2.如图所示，导体 AB 在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电 动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是(　　) A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B．动生电动势的产生与洛伦兹力无关 C．动生电动势的产生与电场力有关 D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 解析：选 A　根据动生电动势的定义，A 项正确；动生电动势中的非静电力与洛伦兹力 有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B、C、D 项错误。 3.(2017·浙江义乌二中检测)如图所示，A、B 两闭合圆形线圈用相同 导线且均绕成 10 匝，半径 RA＝2RB，内有以 B 线圈作为理想边界的匀强 磁场，若磁场均匀减小，则 A、B 环中感应电动势 EA∶EB 与产生的感 应电流 IA∶IB 分别是(　　) A．EA∶EB＝1∶1；IA∶IB＝1∶2 B．EA∶EB＝1∶2；IA∶IB＝1∶2 C．EA∶EB＝1∶4；IA∶IB＝2∶1 D．EA∶EB＝1∶2；IA∶IB＝1∶4 解析：选 A　根据法拉第电磁感应定律，E＝nΔΦ Δt ＝nΔB·S Δt ，题中 n 相同，ΔB Δt 相同，有 效面积 S 也相同，则得到 A、B 环中感应电动势 EA∶EB＝1∶1，根据电阻定律 R＝ρL S，L＝ n·2πr，ρ、S 相同，则电阻之比 RA∶RB＝rA∶rB＝2∶1，根据欧姆定律 I＝E R得，产生的感 应电流之比 IA∶IB＝1∶2，故 A 正确，B、C、D 错误。 4.如图所示，由均匀导线制成的半径为 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. 2BRv　　　　　　　　 B. 2 2 BRv C. 2 4 BRv D.3 2 4 BRv 解析：选 D　设整个圆环电阻是 R，其外电阻(即磁场外的部分)是圆环总电阻的 3/4， 而在磁场内切割磁感线的有效长度是 2R，相当于电源，E＝B· 2R·v，根据欧姆定律可得 U ＝ 3 4R R E＝3 2 4 BRv，D 正确。 5.水平放置的金属框架 cdef 处于如图所示的匀强磁场中，金属棒 ab 处于粗糙的框架上且与框架接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增 大，金属棒 ab 始终保持静止，则(　　) A．ab 中电流增大，ab 棒所受摩擦力也增大 B．ab 中电流不变，ab 棒所受摩擦力也不变 C．ab 中电流不变，ab 棒所受摩擦力增大 D．ab 中电流增大，ab 棒所受摩擦力不变 解析：选 C　磁感应强度均匀增大时，磁通量的变化率ΔΦ Δt 恒定，故回路中的感应电动 势和感应电流都是恒定的；又 ab 棒所受的摩擦力等于安培力，即 Ff＝F 安＝BIL，故当 B 增加时，摩擦力增大，选项 C 正确。 6．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图所示，用紫铜做的 圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一 个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀 速转动，电流表的指针发生偏转。下列说法正确的是(　　) A．回路中电流的大小变化，方向不变 B．回路中电流的大小不变，方向变化 C．回路中电流的大小和方向都做周期性变化 D．回路中电流的方向不变，从 b 导线流进电流表 解析：选 D　圆盘半径垂直切割磁感线，由 E＝1 2Br2ω 可得，电动势的大小一定，则电 流的大小一定；由右手定则可知，电流方向是从圆盘边缘流向圆心，电流从 b 导线流进电流 表，选项 D 正确。 7.如图所示，在一均匀磁场中有一导线框 abcd，线框处于水平面内， 磁场方向与线框平面垂直，R 为一电阻，ef 为垂直于 ab 的一段导体杆， 它可在 abcd 上无摩擦地滑动，杆 ef 及导线框的电阻都可不计。开始时， 给 ef 一个向右的初速度，则(　　) A．ef 将减速向右运动，但不是匀减速 B．ef 将匀减速向右运动，最后停止 C．ef 将匀速向右运动 D．ef 将往返运动 解析：选 A　ef 向右运动，在闭合回路中产生感应电流，根据楞次定律，ef 所受安培力 将阻碍其向右运动，即 ef 要克服安培力做功而使动能减少，故 ef 是向右做减速运动，随速 度 v 的减小，由安培力产生的加速度减小，故不可能做匀减速运动。A 正确。 8.如图所示，竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路，导线所围区域 内有一垂直纸面向里的变化的磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体环， 导线 abcd 所围区域内磁场的磁感应强度按选项图中的哪一图线所示的方 式随时间变化时，导体环将受到向上的磁场作用力(　　) 解析：选 A　根据法拉第电磁感应定律得 E＝ΔΦ Δt ＝ΔB Δ tS，又根据楞次定律可得，当导 体环受到向上的磁场力时，说明穿过线圈的磁通量正在减小，所以导线 abcd 中的电流正在 减小，由 I＝E R＝ΔBS ΔtR可知，ΔB Δt 正在减小，即 B­t 图象上各点切线的斜率随时间减小，应选 A。 二、多项选择题 9．某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁 场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关 系描述正确的是(　　) A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时 针方向 B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 解析：选 AD　感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度 在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电 流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则得到感应电流的方向即感生电场的方向：从上向下看 应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向 下看应为逆时针方向。所以 A、D 正确。 10.(2017·台州中学高二检测)著名物理学家费曼曾设计过这样一 个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板 的中心处有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如 图所示。当线圈接通电源后，将产生图示逆时针方向的电流，则下 列说法正确的是(　　) A．接通电源瞬间，圆板不会发生转动 B．线圈中电流强度的增大或减小会引起圆板向不同方向转动 C．若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 D．若金属小球带正电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 解析：选 BD　线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生感生电场，从而导致带电小球受 到电场力，使其带动圆板转动，故 A 错误；不论线圈中电流强度的增大或减小都会引起磁 场的变化，从而产生不同方向的电场，使小球受到电场力的方向不同，所以会向不同方向转 动，故 B 正确；接通电源瞬间，产生顺时针方向的感生电场，若小球带负电，圆板转动方 向与线圈中电流方向相同，故 C 错误；同理 D 正确。 三、非选择题 11.可绕固定轴 OO′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 t， 此时 ab 边的速度为 v。设线框始终处在方向竖直向下、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，如图所示，试求： (1)这个过程中回路中的感应电动势； (2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势。 解析：(1)线框从水平位置到达竖直位置的过程中回路中的感应电动势 E＝ΔΦ Δt ＝BL2 t 。 (2)线框到达竖直位置时回路中的感应电动势 E′＝BLv。 答案：(1)BL2 t 　(2)BLv 12．如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距 d＝0.5 m。右端接 一阻值为 4 Ω 的小灯泡 L，在 CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度 B 按 图乙所示规律变化。CF 长为 2 m。在 t＝0 时，金属棒从图中位置由静止在恒力 F 作用下向 右运动到 EF 位置，整个过程中，小灯泡亮度始终不变。已知 ab 金属棒接入回路中的电阻 为 1 Ω，求： (1)通过小灯泡的电流； (2)恒力 F 的大小； (3)金属棒的质量。 解析：(1)金属棒未进入磁场时，回路总电阻 R 总＝RL＋Rab＝5 Ω 回路中感应电动势为：E1＝ΔΦ Δt ＝ΔB Δt S＝0.5 V 小灯泡中的电流强度为：IL＝ E1 R总＝0.1 A。 (2)因小灯泡亮度不变，由题图乙易知，在 t＝4 s 末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运 动，此时金属棒中的电流强度： I＝IL＝0.1 A 恒力大小：F＝FA＝BId＝0.1 N。 (3)因小灯泡亮度不变，金属棒在磁场中运动时，产生的感应电动势为：E2＝E1＝0.5 V 金属棒在磁场中的速度：v＝E2 Bd＝0.5 m/s 金属棒未进入磁场的加速度为：a＝v t＝0.125 m/s2 故金属棒的质量为：m＝F a＝0.8 kg。 答案：(1)0.1 A　(2)0.1 N　(3)0.8 kg