2019年高中物理 第四章 電磁感應 分層訓練 進階沖關 4.5 電磁感應現象的兩類情況 新人教版選修3-2.doc

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分層訓練 進階沖關 A組 基礎練(建議用時20分鐘) 1.如圖所示,在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動,MN中產生的感應電動勢為E1;若磁感應強度增為2B,其他條件不變,MN中產生的感應電動勢變?yōu)镋2。則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1∶E2分別為 (C) A.c→a,2∶1　 B.a→c,2∶1 C.a→c,1∶2　 D.c→a,1∶2 2.如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向平行于ab邊向上。當金屬框繞ab邊以角速度ω逆時針轉動時,a、b、c三點的電勢分別為Φa、Φb、Φc。已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是 (C) A.Φa>Φc,金屬框中無電流 B.Φb>Φc,金屬框中電流方向沿a→b→c→a C.Ubc=-Bl2ω,金屬框中無電流 D.Ubc=Bl2ω,金屬框中電流方向沿a→c→b→a 3.如圖所示,邊長為a的導線框ABCD處于磁感應強度為B0的勻強磁場中,BC邊與磁場右邊界重合?，F發(fā)生以下兩個過程:一是僅讓線框以垂直于邊界的速度v勻速向右運動;二是僅使磁感應強度隨時間均勻變化。若導線框在上述兩個過程中產生的感應電流大小相等,則磁感應強度隨時間的變化率為 (B) A. B. C. D. 4.(多選)矩形線圈abcd,長ab=20 cm,寬bc=10 cm,匝數n=200,線圈回路總電阻R=5 Ω。整個線圈平面內均有垂直于線圈平面的勻強磁場穿過。若勻強磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖所示,則 (　B、D　) A.線圈回路中感應電動勢隨時間均勻變化 B.線圈回路中產生的感應電流為0.4 A C.當t=0.3 s時,線圈的ab邊所受的安培力大小為0.016 N D.在1 min內線圈回路產生的焦耳熱為48 J 5.如圖所示,電阻Rab=0.1 Ω的導體ab沿光滑導線框向右做勻速運動,線框中接有電阻,R=0.4 Ω線框放在磁感應強度B=0.1 T的勻強磁場中,磁場方向垂直于線框平面,導體ab的長度L=0.4 m,運動速度v=10 m/s。線框的電阻不計。 (1)電路abcd中相當于電源的部分是__ab__,相當于電源的正極是__a__端。 (2)導體切割磁感線所產生的感應電動勢E=__0.4__V,流過電阻R的電流I=__0.8__A。 (3)導體ab向右勻速運動所需的外力F′=__0.032__N。 (4)電阻R上消耗的功率P=__0.256__W。 (5)外力的功率P′=__0.32__W。 6.如圖所示,兩個用相同導線制成的開口圓環(huán),大環(huán)半徑為小環(huán)半徑的1.5倍?，F用電阻不計的導線將兩環(huán)連接在一起,若將大環(huán)放入一均勻變化的磁場中,小環(huán)處在磁場外,a、b兩點間電壓為U1,若將小環(huán)放入這個磁場中,大環(huán)處于磁場外,a、b兩點間電壓為U2,則U1∶U2=__3∶2__。 7.半徑為r=0.4 m的圓形區(qū)域內有均勻磁場,磁感應強度B=0.2 T,磁場方向垂直紙面向里邊長為L=1.2 m的金屬正方形框架ABCD在垂直磁場的平面內放置,正方形中心與圓心O重合。金屬框架AD與BC邊上分別接有L1、L2兩燈,兩燈的電阻均為R=2 Ω,一金屬棒MN平行AD邊擱在框架上,與框架接觸良好,棒與框架的電阻均忽略不計。 (1)若棒以勻速率向右水平滑動,如圖所示。當滑過AB與DC邊中點E、F時,燈L1中的電流為0.4 A,求棒運動的速率。 (2)撤去金屬棒MN,將右半框架EBCF以EF為軸向下翻轉 90,若翻轉后磁場隨時間均勻變化,且燈L1的功率為1.2810-2W,求磁場的變化率。 【解析】(1)當導體棒滑過AB與DC邊中點E、F時,產生感應電動勢相當于電源,由于棒沒有電阻,則感應電動勢等于路端電壓,即有E=U=IR=0.42 V=0.8 V 由E=B2rv得v== m/s=5 m/s。 (2)由題,燈L1的功率為1.2810-2 W,則有P=; 得U==0.16 V,E=2U=0.32 V 而根據法拉第電磁感應定律得:E==, 所以= T/s=1.27 T/s。 答案:(1)5 m/s　(2)1.27 T/s B組 提升練(建議用時20分鐘) 8.如圖所示,從勻強磁場中把不發(fā)生形變的矩形線圈勻速拉出磁場區(qū),如果兩次拉出的速度之比為1∶2,則兩次線圈所受外力大小之比F1∶F2、線圈發(fā)熱之比Q1∶Q2、則以下關系正確的是 (A) A.F1∶F2=1∶2,Q1∶Q2=1∶2 B.F1∶F2=2∶1,Q1∶Q2=2∶1 C.F1∶F2=1∶2,Q1∶Q2=1∶4 D.F1∶F2=1∶2,Q1∶Q2=4∶1 9.如圖為法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖,銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸,圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中,圓盤順時針旋轉(從上往下看),下列說法正確的是 (B) A.穿過圓盤的磁通量發(fā)生變化 B.圓盤中心電勢比邊緣要高 C.R上的熱功率與圓盤轉動角速度成正比 D.產生的電動勢大小與圓盤半徑成正比 10.面積為0.4m2的5匝圓形線圈垂直磁場方向放置在勻強磁場中,磁場的磁感應強度B=2+0.5t(T),則(C) A.線圈有擴張的趨勢 B.線圈中磁通量的變化率為1 Wb/s C.線圈中的感應電動勢為1 V D.t=4 s時,線圈中的感應電動勢為8 V 11.(多選)一個面積S=410-2m2,匝數n=100 匝的線圈,放在勻強磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示,則下列判斷正確的是 (　A、C　) A.在開始的2 s內穿過線圈的磁通量變化率等于0.08 Wb/s B.在開始的2 s內穿過線圈的磁通量的變化量等于零 C.在開始的2 s內線圈中產生的感應電動勢等于8 V D.在第3 s末線圈中的感應電動勢等于零 12.(多選)如圖所示,兩水平放置的平行金屬導軌AB和CD相距0.5 m,AC間接阻值為1 Ω的電阻,導體棒MN到AC的距離為0.4 m,整個裝置放在垂直于導軌平面向下的勻強磁場中,導體棒MN垂直放在導軌上,導軌和導體棒MN的電阻可忽略不計,則下列說法正確的是 (　A、C　) A.若導體棒MN向右滑動,則M端電勢高 B.若勻強磁場的磁感應強度大小為0.2 T,導體棒MN以5 m/s的速度水平向右勻速滑動時,則其所受水平外力的大小是0.25 N C.若導體棒MN固定,圖中磁場的磁感應強度隨時間均勻增大,則導體棒中有N到M的電流 D.若導體棒MN固定,磁場的磁感應強度隨時間變化的規(guī)律為B=(5+0.5t)T,則通過導體棒的電流為0.125 A C組 培優(yōu)練(建議用時15分鐘) 13.如圖甲所示,間距為L、足夠長的光滑平行金屬導軌MN和PQ放置在絕緣水平桌面上,M、P間接有阻值為R的電阻R0,導體棒ab垂直放置在導軌上,接觸良好。導軌間直徑為L的圓形區(qū)域內有豎直向下的勻強磁場,磁感應強度B的大小隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,導體棒和導軌的電阻不計,導體棒ab靜止。求: (1)在0～t0時間內,回路中的感應電動勢E。 (2)在0～t0時間內,電阻R0產生的熱量Q。 (3)若從t=t0時刻開始,導體棒以速度v向右勻速運動,則導體棒通過圓形區(qū)域過程中,導體棒所受安培力F的最大值。 【解析】(1)在0～t0時間內,回路中的磁感應強度的變化率為= 圓形區(qū)域的面積:S=π()2= 回路中的感應電動勢:E=S=。 (2)在0～t0時間內, 電阻R上的電流 :I== 電阻R產生的熱量 :Q=I2Rt0=。 (3)導體棒進入圓形磁場區(qū)域,保持勻速直線運動,說明水平拉力和安培力二力平衡,當有效切割長度為L時,安培力最大,水平拉力F的最大值 電動勢:E′=B0Lv 回路中的電流:I′= 導體棒受到的安培力:F=B0I′L 水平拉力F的最大值 :Fm=。 答案:(1)　(2)　(3)