高中物理人教版选修3-2第四章电磁感应5.电磁感应现象的两类情况

高中物理人教版选修3-2第四章电磁感应5.电磁感应现象的
两类情况
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()
A．B．C．D．
2．如图所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下落，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b落到地面的次序是（）
A．a先于b
B．b先于a
C．a、b同时落地
D．无法判定
3．在匀强磁场中，有一个接有电容器的导线回路，如图所示．已知电容C＝30 μF，回路的长和宽分别为l1＝8 cm，l2＝5 cm，磁感应强度以变化率5×10－2T/s增大，则（）
A．电容器的上极板带正电，电荷量为2×10－9C
B．电容器的上极板带负电，电荷量为6×10－9C
C．电容器的上极板带正电，电荷量为6×10－9C
D．电容器的上极板带负电，电荷量为8×10－9C
4．三角形导线框abc放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图所示．t＝0时磁感应强度方向垂直纸面向里，则在0～4 s时间内，
线框的ab边所受安培力随时间变化的图象如图所示（力的方向规定向右为正）（）
A．
B．
C．
D．
5．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示。

下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是（）
A．v1＝v2，方向都向右 B．v1＝v2，方向都向左
C．v1>v2，v1向右，v2向左 D．v1>v2，v1向左，v2向右
6．如图a所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动，运动中杆ab始终垂直于框架．图b为一段时间内金属杆受到的安培力f随时间t的变化关系，则可以表示外力F随时间t变化关系的图象是（）
A．
B．
C．
D．
二、多选题
7．如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是（）
A．ab杆中的电流与速率v成正比
B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C．电阻R上产生的电热功率与速率v的平方成正比
D．外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成正比
8．两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的下端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计．斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图所示．在这过程中（）
A．作用于金属棒上的各力的合力所做的功等于零
B．金属棒克服安培力所做的功等于回路中产生的电能和电阻R上的焦耳热之和C．恒力F与安培力的合力所做的功等于金属棒机械能的增加量
D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热
三、填空题
9．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（填“增大”、“减小”或“不变”）
10．如图是法拉第研制成的世界上第一台发电机模型的原理图。

将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘，图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内，转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流。

若图中铜盘半径为r，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，匀速转动铜盘的角速度为ω。

则电路的功率是。

四、解答题
11．如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0.5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离L2＝0.8 m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2Ω，匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路．ad棒通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m＝0.04kg的物体，不计一切
摩擦，现使磁感应强度从零开始以
B
t
∆
∆
＝0.2T/s的变化率均匀增大，求经过多长时间物
体刚好能离开地面(g取10 m/s2)．
12．如图所示，两根相距为L＝1m的足够长的平行光滑金属导轨，位于水平的xOy平面内，一端接有阻值为R＝6Ω的电阻。

在x>0的一侧存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B只随t的增大而增大，且它们间的关系为B＝kt，其中k＝4T/s。

一质量为m＝0．5kg 的金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动，当t＝0时金属杆静止于x＝0处，有一大小可调节的外力F作用于金属杆，使金属杆以恒定加速度a＝2m/s2沿x轴正向做匀加速直线运动。

除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计。

求：当t＝4s时施加于金属杆上的外力为多大。

参考答案
1．C
【详解】
根据
=，知磁场线性变化才会产生恒定的感生电场，选项C 对． 2．A
【详解】
当△abc 线框下落时，闭合回路中磁通量没有发生变化，回路不产生感应电流，但由于各边都在切割磁感线，所以会产生感应电动势，根据楞次定律，可以判定a 点的电势高，是电源的正极，b 点的电势低，是电源的负极，a 点聚集着正电荷，b 点聚集着负电荷，a 点的正电
荷受到的电场力向下，使a 点加快运动，b 点的负电荷受到的电场力向上，使b 点减缓运动，
故a 点先落地，选项A 正确．
3．C
【解析】 由于E n t ∆Φ∆＝=S B n t
∆∆＝5×10－2×8×10－2×5×10－2V ＝2×10－4V ，Q ＝CE ＝30×10－6×2×10－4C ＝6×
10－9C ，又由楞次定律可知上极板带正电，C 正确． 4．B
【解析】
0～1 s ，根据楞次定律和左手定则，ab 边受力方向向左，即为负方向；大小F ＝B ，随磁场的减弱而减小，选项A 、C 、D 都可排除．同理可判断之后3 s 时间内ab 受力变化规律，可确定B 项正确．
5．C
【解析】当ab 棒和cd 棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串联，电路中有最大电动势，对应最大的顺时针方向电流，电阻上有最高电压，所以电容器上有最多电荷量，左极板带正电，选项C 正确。

6．B
【解析】
金属杆切割磁感线产生感应电动势：E=BLv ，电流：E BLv I R R
== ，安培力：22B L v F BIL R
==安 ，由图示F 安-t 图象可知，F 安∝t ，则：v ∝t ，说明导体做匀加速运动，则：v=at ，由牛顿第二定律得：F-F 安=ma ， 解得：22B L at F F ma ma R
=+=+安， 由图示图象可知，ABC 错误，D 正确；故选D ．
7．ABCD
【详解】
由E ＝BLv 和I ＝R E 得：Blv I R = ，所以F ＝BIL ＝故选项A 、B 正确，电阻上消耗的热功率P 热＝I 2R ＝
；外力对ab 杆做功的功率就等于消耗的热功率，选项C 、D 正确
8．ACD
【解析】 金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对棒做功，恒力F 做正功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功．匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A 正确；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R 上产生的焦耳热，故外力F 与重力的合力所做的功等于电阻R 上产生的焦耳热，D 正确．
9．增大
【解析】当磁感应强度均匀增大时，在纸平面方向上将产生逆时针环绕的电场，对带正电的粒子做正功，使其动能增加。

10．224
4B r R
ω 【解析】根据导体棒旋转切割产生电动势E ＝12
Bωr 2，由P ＝2
E R ，得电路的功率是224B r R ω。

11．10t s =
【详解】
物体刚要离开地面时，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒ad所受的安培力，即
mg＝BIl1
其中
B＝
B t ∆
∆
t
感应电流由变化的磁场产生
I＝E
R
＝
R t
∆Φ
∆
＝
B
t
∆
∆
·12
l l
R
联立可解得t＝10s 12．513N
【解析】t＝4s时，金属杆移动的位移x＝1
2
at2＝
1
2
×2×16m＝16m
此时的速度v＝at＝2×4m/s＝8m/s
切割产生的动生电动势E1＝BLv＝ktLv＝4×4×1×8V＝128V
磁场变化产生的感生电动势E2＝
B
t
∆
∆
Lx＝4×1×16V＝64V
根据楞次定律和右手定则知，两个电动势的方向相同则总电动势E＝E1＋E2＝192V
则感应电流的大小I＝E
R
＝32A
根据牛顿第二定律得，F－BIL＝ma
解得F＝BIL＋ma＝4×4×32×1＋0．5×2N＝513N。