物理选修3-2人教版全套教学同步练习及-高二训练4-002
高二物理同步训练试题解析
第4章第4节
1.关于感应电动势的大小,下列说法正确的是()
A.穿过闭合回路的磁通量最大时,其感应电动势一定最大
B.穿过闭合回路的磁通量为零时,其感应电动势一定为零
C.穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时,其感应电动势一定为零
D.穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时,其感应电动势一定不为零
答案:D
解析:磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系,故A、B错误;当磁通量由不为零变为零时,闭合回路的磁通量一定改变,一定有感应电流产生,有感应电流就一定有感应电动势,故C错,D对.
2.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 Wb,则()
A.线圈中感应电动势每秒增加2 V B.线圈中感应电动势每秒减少2 V
C.线圈中无感应电动势D.线圈中感应电动势大小不变
答案:D
解析:因穿过线圈的磁通量均匀变化,所以磁通量的变化率ΔΦ/Δt为一定值,又因为是单匝线圈,据E=ΔΦ/Δt可知选项D正确.
3.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图所示,在下列几段
时间内,线圈中感应电动势最小的是()
A.0~2 s B.2 s~4 s
C.4 s~5 s D.5 s~10 s
答案:D
解析:图象斜率越小,表明磁通量的变化率越小,感应电动势也就越小.
4.材料、粗细相同,长度不同的电阻丝做成ab、cd、ef三种形状的导线,分别放在电阻可忽略的光滑金属导轨上,并与导轨垂直,如图所示,匀强磁场方向垂直导轨平面向内.外力使导线水平向右做匀速运动,且每次外力所做功的功率相同,已知三根导线在导轨间的长度关系是L ab A.ab运动速度最大 B.ef运动速度最大 C.三根导线每秒产生的热量相同 D.因三根导线切割磁感线的有效长度相同,故它们产生的感 应电动势相同 答案:BC 解析:三根导线长度不同,故它们连入电路的阻值不同,有R ab 感线的有效长度相同,根据P =F v ,I =Bl v R ,F =BIl ,可得v 2=PR B 2l 2,所以三根导线的速度 关系为v ab 5.如图所示,半径为r 的n 匝线圈套在边长为L 的正方形abcd 之外,匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形,当磁感应强度以ΔB Δt 的变化率均匀变化时,线圈中产生感应电动势大小为( ) A .πr 2ΔB Δt B .L 2ΔB Δt C .nπr 2 ΔB Δt D .nL 2ΔB Δt 答案:D 解析:根据法拉第电磁感应定律,线圈中产生的感应电动势的大小E =n ΔΦΔt =nL 2ΔB Δt . 6.用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导线框,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如下图所示.在每个导线框进入磁场的过程中,M 、N 两点间的电压分别为U a 、U b 、U c 和U d .下列判断正确的是( ) A .U a B .U a C .U a =U b D .U b 答案:B 解析:导线框进入磁场时,M 、N 切割磁感线产生感应电动势,M 、N 两点间的电压为以MN 为电源、其他三边电阻为外电路电阻的路端电压.则U a =34BL v ,U b =56BL v ,U c = 3 4B ·2L v ,U d =4 6 B ·2L v ,故U a 7.如图所示的几种情况,金属导体中产生的感应电动势为Bl v 的是( ) 答案:ABD 解析:公式E =Bl v 中的l 应指导体的有效切割长度,A 、B 、D 中的有效切割长度均为l ,电动势E =Bl v ,而C 中的有效切割长度为l sin θ,电动势E =Bl v sin θ,故ABD 项正确. 8.如图所示,导体AB 的长度为2R ,绕O 点以角速度ω匀速转动,OB 为R ,且OBA 三点在一条直线上,有一磁感应强度为B 的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直,那么AB 两端的电势差为( ) A.1 2 BωR 2 B .2BωR 2 C .4BωR 2 D .6BωR 2 答案:C 解析:A 点线速度v A =ω·3R ,B 点线速度v B =ω·R ,AB 棒切割磁感线的平均速度v =v A +v B 2 =2ω·R ,由E =Bl v 得A 、B 两端的电势差为4BωR 2,C 项正确. 9.如右图所示,一个“∠”形光滑导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B 的匀强磁场中,ab 是与导轨材料相同的导体棒,导体棒与导轨接触良好.在外力作用下,导体棒以恒定速度v 向右运动,以导体棒在图中所示位置的时刻作为计时起点,则回路中的感应电流I .导体棒所受外力的功率P 随时间t 变化的图象为( ) 答案:AC 解析:任一时刻,回路中产生的电动势E =Bl 有效v ,又l 有效∝l 周长,由电阻定律有R 总=ρl 周长S 截,故E ∝R 总,因此回路的感应电流I =E R 总保持恒定,选项A 正确.导体棒所受外力的功率P =P 安=I 2R ∝l 周长∝t ,故选项C 正确. 10.如图甲所示,一个电阻为R 、面积为S 的矩形导线框abcd ,水平放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B ,方向与ad 边垂直并与线框平面成45°角,o 、o ′分别是ab 边和cd 边的中点.现将线框右半边obco ′绕oo ′逆时针旋转90°到图乙所示位置.在这一过程中,导线中通过的电荷量是( ) A. 2BS 2R B. 2BS R C.BS R D .0 答案:A 解析:对线框的右半边(obco ′)未旋转时整个回路的磁通量Φ1=BS sin45°= 2 2 BS 线框的右半边(obco ′)旋转90°后,穿进跟穿出的磁通量相等,如图整个回路的磁通量Φ2=0,ΔΦ=|Φ2-Φ1|= 22BS .根据公式q =ΔΦR =2BS 2R .选A. 11.如图所示,半径为a 的圆形区域内有匀强磁场,磁感应强度B =0.2T ,磁场方向垂直纸面向里.半径为b 的金属圆环与磁场同心地放置,磁场与环面垂直.其中a =0.4 m ,b =0.6 m .金属环上分别接有灯L 1、L 2,两灯的电阻均为R 0=2 Ω.一金属棒MN 与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计. (1)若棒以v 0=5 m/s 的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO ′的瞬时,MN 中的感应电动势和流过灯L 1的电流; (2)撤去中间的金属棒MN ,将右面的半圆环OL 2O ′以OO ′为轴向上翻转90°后,若此 时磁感应强度随时间均匀变化,其变化率为ΔB Δt =(4 π )T/s ,求L 1的功率. 答案:(1)0.8 V 0.4 A (2)1.28×10- 2W 解析:(1)棒滑过圆环直径OO ′的瞬时,垂直切割磁感线的有效长度为2a ,故在MN 中产生的感应电动势为: E 1=B ·2a ·v 0=0.2×2×0.4×5 V =0.8 V , 通过灯L 1的电流I 1=E 1R 0=0.8 2 A =0.4 A ; (2)撤去金属棒MN ,半圆环O L 2O ′以OO ′为轴向上翻转90°后,根据法拉第电磁感应定律, E 2=ΔΦΔt =ΔB Δt ·πa 22=4π×πa 2 2=2×0.42 V =0.32 V , 则L 1的功率P 1=(E 22R 0)2R 0=E 224R 0=0.3224×2 W =1.28×10- 2W. 12.如图所示,两条处于同一水平面内的平行滑轨MN 、PQ 相距30 cm ,上面垂直于滑轨放置着质量均为0.1 kg 、相距50 cm 的ab 和cd 两平行可动的金属棒,棒与滑轨间的动摩擦因数为0.45.回路abcd 的电阻为0.5 Ω,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,若磁感应强度从零开 始以0.1T/s 的变化率均匀增加,则经过多长时间棒将会发生滑动?(g 取10 m/s 2) 答案:500 s 解析:依题意知,回路中的电流 I =E R =S ΔB R Δt =0.3×0.5×0.1 0.5 A =0.03 A 金属棒刚要发生滑动时,安培力等于最大静摩擦力, 即BIl =F m =μmg 解得:B =50 T .又B =ΔB Δt t =0.1t , 所以t =500 s. 13.如图所示,平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域,细金属棒PQ 沿导轨从MN 处匀速运动到M ′N ′的过程中,棒上感应电动势E 随时间t 变化的图示,可能正确的是( ) 答案:A 解析:金属棒PQ 在进磁场前和出磁场后,不产生感应电动势,而在磁场中,由于匀速运动所以产生的感应电动势不变,故正确选项为A. 14.一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直.先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍.接着保持增大后的磁感应强度不变,在1 s 时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半.先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为( ) A.12 B .1 C .2 D .4 答案:B 解析:设原磁感应强度为B ,线框面积为S ,第一次在1s 内将磁感应强度增大为原来的两倍,即变为2B ,感应电动势为E 1=ΔBS Δt =(2B -B )S t =BS t ;第二次在1s 内将线框面积均匀 的减小到原来的一半,即变为12S ,感应电动势大小为E 2=2B ΔS Δt =2B ????S -1 2S t =BS t ,所以有 E 1 E 2=1,选项B 正确.