高二下第二学期物理练习册
高二下学物理人教版(2019)选择性必修第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律第2-3课时课后练习
第2课时电磁感应中的电路与图像问题一、选择题1.在图L2-2-11中,EF、GH为平行的金属导轨,其电阻可不计,R为电阻,C为电容器,AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆.匀强磁场垂直于导轨平面.若用I1和I2分别表示流过R和C的电流,则当横杆图L2-2-11AB()A.匀速滑动时,I1=0,I2=0B.匀速滑动时,I1≠0,I2≠0C.加速滑动时,I1=0,I2=0D.加速滑动时,I1≠0,I2≠02.如图L2-2-12所示,用相同导线制成的边长为L或2L的4个单匝闭合线框以相同的速度先后沿垂直于磁场边界的方向穿过正方形匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向外,区域宽度大于2L,则进入磁场过程中,电流最大的回路是()图L2-2-12A.甲B.乙C.丙D.丁3.如图L2-2-13所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两个闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速拉到磁场外,不考虑线框的重力,若闭合线框中的电流分别图L2-2-13为I a、I b,则I a∶I b为 ()A.1∶4B.1∶2C.1∶1D.不能确定图L2-2-144.如图L2-2-14所示,有一宽40 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里,一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的速度匀速通过磁场区域,速度大小v=20 cm/s.在运动过程中,线框cd边始终与磁场区域的边界平行,从它刚进入磁场的时刻开始计时,图L2-2-15中能正确反映感应电流随时间变化规律的图像是(以逆时针方向为电流的正方向) ()图L2-2-155.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图L2-2-16所示,则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差的绝对值最大的是()图L2-2-166.如图L2-2-17甲所示,线圈ab、cd绕在同一软铁芯上.在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则如图L2-2-18所示描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是()甲乙图L2-2-17图L2-2-187.如图L2-2-19所示,一导体圆环位于纸面内,O为圆心.环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别存在匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小图L2-2-19相等,方向相反且均与纸面垂直.导体杆OM可绕O转动,M端通过滑动触点与圆环接触良好.在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以恒定角速度ω逆时针转动,t=0时恰好在图示位置.规定从a到b流经电阻R的电流方向为正,圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从t=0开始转动一周的过程中,电流随ωt变化的图像是图L2-2-20中的()图L2-2-208.如图L2-2-21所示,固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可以忽略的铜线,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里.现有一段与ab的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上(接触良好).若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc,的距离时,通过aP段的电流是多大?方向如何?当其滑过L3图L2-2-219.如图L2-2-22所示,三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场,虚线表示环的某条直径,已知所有磁场的磁感应强度随时间变化关系都满足B=kt,磁场方向如图所示.测得A环内感应电流为I,则B 环和C环内感应电流分别为()图L2-2-22A.I B=I,I C=0B.I B=I,I C=2IC.I B=2I,I C=2ID.I B=2I,I C=010.如图L2-2-23所示,等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场,它的底边在x轴上且长为2L,高为L.纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域,在t=0时刻恰好位于如图所示的位置,以顺时针方向为导线框中电流的正方向,如图L2-2-24所示的四幅图中能够正确表示导线框中的电流—位移(I-x)关系的是()图L2-2-23图L2-2-2411.如图L2-2-25所示,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下.一图L2-2-25l的矩形金属线框在导轨上向左匀速运动.线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是图长为32L2-2-26中的()图L2-2-2612.面积S=0.2 m2、匝数n=100的圆形线圈处在如图L2-2-27所示的磁场内,磁感应强度随时间t变化的规律是B=0.02t(T),已知R=3 Ω,C=30 μF,线圈电阻r=1 Ω,求:(1)通过R的电流方向和4 s内通过R的电荷量;(2)电容器所带的电荷量.图L2-2-27第3课时电磁感应中的动力学和能量问题1.如图L2-2-28所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.导体棒ab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,ab始终保持静止,下列说法正确的是()图L2-2-28A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小2.(多选)如图L2-2-29所示,MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计.ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆.开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合,若从S闭合开始计时,则金属杆ab的速度v随时间t变化的图像可能是图L2-2-30中的()图L2-2-29图L2-2-303.如图L2-2-31所示,质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落,其上、下两边始终保持图L2-2-31水平,途中恰好匀速穿过一有理想边界、高也为h的匀强磁场区域,重力加速度为g,线框在此过程中产生的内能为()A.mghB.2mghC.大于mgh而小于2mghD.大于2mgh4.如图L2-2-32所示,水平放置的光滑平行金属导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab,ab处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨的一端接图L2-2-32一阻值为R的电阻,导轨及导体棒电阻不计.现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动,当通过位移为x时,ab达到最大速度v m,此时撤去外力,最后ab静止在导轨上,在ab运动的整个过程中,下列说法正确的是()A.撤去外力后,ab做匀减速运动B.合力对ab做的功为Fxm v m2C.R上产生的热量为Fx+12D.R上产生的热量为Fx5.如图L2-2-33所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直于纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN.第一次ab边平行于MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc 边平行于MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过图L2-2-33线框导体横截面的电荷量为q2,则()A.Q1>Q2,q1=q2B.Q1>Q2,q1>q2C.Q1=Q2,q1=q2D.Q1=Q2,q1>q26.如图L2-2-34所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内,M、O间接有阻值为R=3 Ω的电阻,导轨相距d=1 m,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T.质量为m=0.1 kg、电阻为r=1 Ω的导体棒CD垂直于导轨放置,并与导轨接触良好.用平行于MN的恒力F=1 N向右拉动CD,CD所受摩擦力F f恒为0.5 N.求:(1)CD运动的最大速率;(2)当CD达到最大速度后,电阻R消耗的电功率;(3)当CD的速度为最大速度的一半时,CD的加速度大小.图L2-2-347.(多选)如图L2-2-35所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒a、b 垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面.现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点,使其向上运动.若b始终保持静止,则它所受的摩擦力可能()图L2-2-35A.为0B.先减小后不变C.等于FD.先增大再减小8.(多选)如图2-2-36所示为法拉第圆盘发电机的示意图.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中.当圆盘旋转时,下列说法正确的是()图2-2-36A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向通过电阻RC.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍9.如图L2-2-37所示,间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一阻值为R 的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m、有效电阻也为R的金属棒,金属棒与导轨接触良好.整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.现使金属棒以初速度v沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q,则下列说法正确的是()图L2-2-37A.金属棒在导轨上做匀减速运动B.整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qRBLmv2C.整个过程中金属棒克服安培力做的功为12mv2D.整个过程中电阻R上产生的焦耳热为1210.如图L2-2-38所示,垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B.纸面内有一正方形均匀金属线框abcd,其边长为L,总电阻为R,ad边与磁场边界平行.从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中,线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动,求:(1)感应电动势的大小E;(2)拉力做功的功率P;(3)ab边产生的焦耳热Q.图L2-2-3811.做磁共振成像(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流.某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0 cm,线圈导线的横截面积A=0.80 cm2,电阻率ρ=1.5 Ω·m.如图L2-2-39所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减小为零,求:(1)该圈肌肉组织的电阻R;(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.图L2-2-39答案1.BC 【解析】 由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势E=nΔΦΔt,即感应电动势与线圈匝数有关,且感应电动势与磁通量的变化率有关,故A 、D 错误;磁通量变化越快,则感应电动势越大,故C 正确;当穿过线圈的磁通量为零时,磁通量的变化率不一定为零,因此感应电动势不一定为零,故B 正确. 2.C 【解析】 由E=nΔΦΔt 知,因ΔΦΔt恒定,n=1,所以E=2 V .3.D 【解析】 图像斜率的绝对值越小,表明磁通量的变化率越小,由E=nΔΦΔt知,感应电动势也就越小. 4.BD 【解析】 穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,ΔΦ=(0.1+0.4)×50×10-4 Wb =2.5×10-3 Wb,A 错误;磁通量的变化率ΔΦΔt=2.5×10-30.1 Wb/s =2.5×10-2 Wb/s,B 正确;根据法拉第电磁感应定律可知,当a 、b 间断开时,其间电压等于线圈产生的感应电动势,感应电动势大小为E=n ΔΦΔt =2.5 V,C 错误;在a 、b 间接一个理想电流表时,相当于a 、b 间接通而形成回路,回路总电阻为线圈的总电阻,故感应电流大小I=E r =2.510 A =0.25 A,D 正确.5.B 【解析】 公式E=Blv 中的l 应指导体的有效切割长度,甲、乙、丁中的有效切割长度均为l ,电动势E=Blv ;而丙的有效长度为l sin θ,电动势E=Blv sin θ,故选项B 正确.6.D 【解析】 ab 棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv ,由于棒匀速运动,v 不变,又B 、L 不变,所以ab 棒产生的感应电动势不变,故A 错误;根据右手定则,可知ab 棒中的电流方向为b →a ,故B 错误;根据左手定则判断知,ab 棒所受安培力方向向左,故C 错误;ab 棒做匀速运动,动能不变,根据动能定理可知,合力做功为零,故D 正确.7.B 【解析】 由法拉第电磁感应定律得E=nΔΦΔt =n ΔB Δt S ,根据题意可知,ΔB Δt相同,S a =π(2r )2=4πr 2,S b =πr 2,所以Ea E b=4∶1,由楞次定律可知,两圆环中感应电流的方向均沿顺时针方向,B 正确. 8.(1)0.80 V (2)4.0 A (3)a 端高 (4)0.8 N【解析】 (1)根据法拉第电磁感应定律,ab 棒中的感应电动势为E=Blv=0.40×0.50×4.0 V =0.80 V . (2)感应电流的大小为I=E R =0.800.20A =4.0 A . (3)ab 棒相当于电源,根据右手定则知,a 端电势高. (4)ab 棒所受安培力F=BIl=0.40×4.0×0.50 N =0.8 N由于ab 棒以v=4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动,故外力的大小也为0.8 N .9.D 【解析】 磁感应强度以B=B 0+kt (k>0)的规律变化,由法拉第电磁感应定律得,E=ΔΦΔt=S ΔBΔt =kS ,而S=L 24π,经时间t ,电容器P 板所带电荷量Q=EC=kL 2C4π;由楞次定律知,电容器P 板带负电,故选项D 正确.10.C 【解析】 金属圆盘在匀强磁场中匀速转动,可以等效成无数根长为r 的导体棒绕O 点做匀速圆周运动,其产生的电动势大小为E=Br 2ω2,由右手定则可知,通过电阻R 的电流方向由c 指向d ,电流大小I=Br 2ω2R. 11.A 【解析】 将圆盘看成由无数幅条组成,它们都切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,根据右手定则,圆盘上感应电流从边缘流向圆心,则流过电阻R 的电流方向为从b 到a.根据法拉第电磁感应定律,圆盘产生的感应电动势 E=Bl v =Bl ·0+lω2=12Bl 2ω. 12.(1)1.0×10-3 A c →d →b →a →c (2)1.0×10-5 N 【解析】 (1)由图像可知,ΔB Δt=0.1 T/s, 由法拉第电磁感应定律得E=ΔΦΔt =ΔBΔt S=2.0×10-3 V, 则I=E 2R=1.0×10-3 A,由楞次定律可知,电流方向为c →d →b →a →c. (2)导体棒在水平方向上受到的丝线拉力和安培力平衡. 由图像可知,t=1.0 s 时B=0.1 T, 则F T =F 安=BId=1.0×10-5 N .第2课时 电磁感应中的电路与图像问题1.D 【解析】 导体杆水平运动时产生感应电动势,对整个电路,可把AB 杆看作电源,当杆匀速滑动时,电动势E 不变,故I 1≠0,I 2=0,选项A 、B 错误;当杆加速滑动时,电动势E 不断变大,电容器不断充电,故I 1≠0,I 2≠0,选项C 错误,选项D 正确.2.C 【解析】 线框进入磁场过程中,做切割磁感线运动,设切割磁感线的有效长度为d ,产生的感应电动势E=Bdv ,根据电阻定律可知,线框的电阻R=ρl S,由闭合电路欧姆定律可知,回路中的感应电流I=E R,联立得I=BSv ρ·dl,所以线框切割磁感线的有效长度d 越长,线框周长l 越短,其感应电流越大,对照4种图形可知,C 正确.3.C 【解析】 线框产生的电动势为E=Blv ,由闭合电路欧姆定律得,I=BlvR,又l b =2l a ,由电阻定律知R b =2R a ,故I a ∶I b =1∶1.4.C 【解析】 线框在进入磁场的过程中,由楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向,E=Blv ,感应电流i=E R =BlvR是一个恒定的值;线框全部进入磁场后在磁场中运动的过程中,线框的磁通量不变,所以无感应电流;在离开磁场的过程中,由楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向,其大小与进入时相等,选项C 正确.5.B 【解析】 磁场中切割磁感线的边相当于电源,外电路由三个相同电阻串联,选项A 、C 、D 中a 、b 两点间电势差为外电路中一个电阻两端的电压,即U=14E=BLv4,选项B 中a 、b 两点间电势差为路端电压,即U'=34E=3BLv4,B 正确.6.C 【解析】 根据法拉第电磁感应定律,ab 线圈中电流的变化率与线圈cd 上的波形图一致,因线圈cd 上的波形图是方波,所以ab 线圈中电流只能是线性变化的,C 正确.7.C 【解析】 杆OM 以角速度ω逆时针转动,t=0时恰好进入磁场,故前T 4内有电流流过,B 错误;根据右手定则可以判定,感应电流的方向从M 指向圆心O ,流过电阻R 的方向是从b 到a ,与规定的正方向相反,为负值,A 错误;在T 4~T2时间内,杆OM 处于磁场之外,没有感应电流产生,C 正确,D 错误. 8.6BLv11R方向由P 到a【解析】 PQ 在磁场中做切割磁感线运动,产生感应电动势,由于是闭合回路,故电路中有感应电流,可将电阻丝PQ 视为有内阻的电源,电阻丝aP 与bP 并联,且R aP =13R 、R bP =23R ,于是可画出如图所示的等效电路图.电源的电动势为E=BLv ,外电阻为R 外=P aP R bP R aP +R bP =29R ,总电阻为R 总=R 外+r=29R+R=119R , 电路中的电流为I=E R总=9BLv11R ,通过aP 段的电流为I aP =R bP R aP +R bP I=6BLv11R,方向由P 到a.9.D 【解析】 C 环中穿过圆环的磁感线完全抵消,磁通量为零,保持不变,所以没有感应电流产生,则I C =0;根据法拉第电磁感应定律得E=n ΔΦΔt =n ΔBΔt S=kS ,S 是有效面积,可得E ∝S ,所以A 、B 中感应电动势之比E A ∶E B =1∶2,根据欧姆定律得I B =2I A =2I.10.B 【解析】 位移在0~L 过程,磁通量增大,由楞次定律判断,感应电流方向为顺时针方向,为正值,I=BLvR,L=x ,则I=BvR x ;位移在L~2L 过程,磁通量先增大后减小,由楞次定律判断,感应电流方向先为顺时针方向,为正值,后为逆时针方向,为负值;位移在2L~3L 过程,磁通量减小,由楞次定律判断,感应电流方向为逆时针方向,为负值,I=Bv R(3L-x ),故B 正确,A 、C 、D 错误.11.D 【解析】 在线框运动过程中,左、右两边的导线切割磁感线,会产生感应电动势.金属线框运动0~l2过程中,由法拉第电磁感应定律知,左、右两边的导线切割磁感线产生的感应电动势大小相等,方向相同,回路中感应电流I=2Bdv R ,根据楞次定律,感应电流方向为顺时针.金属线框运动l2~l 过程中,由法拉第电磁感应定律知,左、右两边的导线产生的感应电动势大小相等,方向相反,回路中电流为零.金属线框运动l~3l2过程中,由法拉第电磁感应定律知,左、右两边的导线产生的感应电动势大小相等,方向相同,回路中感应电流I=2Bdv R ,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针.同理分析,金属线框运动3l2~2l 过程中,由法拉第电磁感应定律知,左、右两边的导线产生的感应电动势大小相等,方向相反,回路中电流为零,选项D 正确.12.(1)b →a 0.4 C (2)9×10-6 C【解析】 (1)由楞次定律可得,线圈中电流的方向为逆时针,通过R 的电流方向为b →a. 由法拉第电磁感应定律可得出线圈中的电动势,由欧姆定律可求得通过R 的电流.q=I t=E R+r t=n ΔBSΔt(R+r)t=0.4 C . (2)E=nΔΦΔt =nS ΔB Δt =100×0.2×0.02 V =0.4 V, I=ER+r =0.43+1 A=0.1 A,U C =U R =IR=0.1×3 V =0.3 V,q'=CU C =30×10-6×0.3 C =9×10-6 C .第3课时 电磁感应中的动力学和能量问题1.D 【解析】 导体棒ab 、电阻R 、导轨构成闭合回路,磁感应强度均匀减小(ΔB Δt=k 为一定值),则闭合回路中的磁通量减小,根据楞次定律可知,回路中产生顺时针方向的感应电流,ab 中的电流方向由a 到b ,故A 错误;根据法拉第电磁感应定律,感应电动势E=ΔΦΔt =ΔB ·SΔt=kS ,回路面积S 不变,即感应电动势为定值,根据闭合电路欧姆定律I=E R,所以ab 中的电流大小不变,故B 错误;安培力F=BIL ,当电流大小不变时,若磁感应强度减小,所以安培力减小,故C 错误;导体棒处于静止状态,所受合力为零,对其受力分析,水平方向上静摩擦力F f 与安培力F 等大、反向,安培力减小,则静摩擦力减小,故D 正确. 2.ACD 【解析】 S闭合时,若B 2l 2vR >mg ,则ab 先减速运动再匀速运动,D有可能;若B 2l 2vR=mg ,则ab 匀速运动,A 有可能;若B 2l 2vR<mg ,则ab 先加速运动再匀速运动,C 有可能;由于v 变化,B 2l 2vR-mg=ma 中a 不恒定,故B 不可能.3.B 【解析】 因线框匀速穿过磁场,在穿过磁场的过程中合力做功为零,重力做功为2mgh ,所以克服安培力做功为2mgh ,产生的内能为2mgh ,故B 正确.4.D 【解析】 撤去外力后,导体棒在水平方向上只受安培力作用,而F 安=B 2L 2vR,F 安随v 的变化而变化,故棒做加速度减小的减速运动,A 错误;对整个过程,由动能定理得W 合=ΔE k =0,B 错误;由能量守恒定律知,外力做的功等于整个回路产生的电能,电能又转化为R 上产生的热量,即Q=Fx ,C 错误,D 正确. 5.A 【解析】 根据功能关系知,线框上产生的热量等于克服安培力做的功,即Q 1=W 1=F 1l bc =B 2l ab 2v R l bc =B 2SvRl ab ,同理Q 2=B 2SvRl bc ,又l ab >l bc ,故Q 1>Q 2;因q=I Δt=E R Δt=ΔΦR ,故q 1=q 2,选项A 正确.6.(1)8 m/s (2)3 W (3)2.5 m/s 2 【解析】 (1)由F安=BId ,I=ER+r,E=Bdv ,可得F安=B 2d 2vR+r当v=v m 时,有F=F 安+F f 代入数据解得v m =8 m/s(2)速度达到最大后,电流为恒定电流,有E m =Bdv m ,I m =E mR+rP=I m 2R代入数据解得P=3 W (3)E'=12Bdv m ,I=E'R+r,F'=BId 由F-F'-F f =m 可得a=2.5 m/s 27.AB 【解析】 导体棒a 在恒力F 的作用下加速运动,最后匀速运动,闭合回路中产生感应电流,导体棒b 受到的安培力方向应沿斜面向上,且先增大,最后不变,由平衡条件可知,导体棒b 受到的摩擦力先沿斜面向上先减小,最后不变,选项A 、B 正确,C 、D 错误.8.AB 【解析】 将圆盘看成由无数辐条组成,各辐条都在切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,从上往下看,当圆盘顺时针转动时,根据右手定则可判断,圆盘上感应电流从边缘流向中心,流过电阻R 的电流方向从a 到b ,B 正确;由法拉第电磁感应定律可得,感应电动势E=BL v =12BL 2ω,而I=E R,故A正确,C 错误;当角速度ω变为原来的2倍时,感应电动势E 变为原来的2倍,感应电流I 变为原来的2倍,电流在R 上的热功率P=I 2R 变为原来的4倍,D 错误.9.C 【解析】 因为金属棒向右运动时受到向左的安培力作用,且安培力随速度的减小而减小,所以金属棒向右做加速度减小的减速运动,选项A 错误;根据E =ΔΦΔt =BLx Δt ,q=I Δt=E 2R Δt=BLx 2R,解得x=2qRBL ,选项B错误;整个过程中金属棒克服安培力做的功等于金属棒动能的减少量12mv 2,选项C 正确;整个过程电路中产生的热量等于机械能的减少量12mv 2,电阻R 上产生的焦耳热为14mv 2,选项D 错误. 10.(1)BLv (2)B 2L 2v 2R(3)B 2L 3v4R【解析】 (1)由法拉第电磁感应定律可得,感应电动势E=BLv (2)线框中的感应电流I=E R由平衡条件可知,拉力大小等于安培力大小,即F=BIL 拉力的功率P=Fv=B 2L 2v 2R (3)ab 边的电阻R ab =R 4时间t=L vab 边产生的焦耳热Q=I2R ab t=B 2L 3v4R11.(1)6×103 Ω (2)4×10-2 V (3)8×10-8 J 【解析】 (1)由电阻定律得R=ρ2πrA=6×103 Ω (2)由题意可知,感应电动势E=ΔB Δtπr 2=4×10-2 V (3)由焦耳定律得Q=E 2RΔt=8×10-8 J .。
2024-2025学年高二物理选择性必修第二册(配人教版)分层作业10法拉第电磁感应定律
分层作业10法拉第电磁感应定律A组必备知识基础练题组一法拉第电磁感应定律1.(2024四川眉山高二期中)如图所示,半径为R的圆形线圈两端A、C接入一个平行板电容器,线圈放在随时间均匀变化的匀强磁场中,线圈所在平面与磁场的方向垂直,下列措施不能使电容器所带的电荷量增大的是()A.增大线圈的面积B.增大磁感应强度的变化率C.电容器的两极板靠近些D.使线圈平面与磁场方向成60°角2.如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。
磁感应强度B随时间均匀增大。
两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为E a和E b,不考虑两圆环间的相互影响。
下列说法正确的是()A.E a∶E b=4∶1,感应电流均沿逆时针方向B.E a∶E b=4∶1,感应电流均沿顺时针方向C.E a∶E b=2∶1,感应电流均沿逆时针方向D.E a∶E b=2∶1,感应电流均沿顺时针方向3.如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。
在Δt 时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。
在此过程中,线圈中产生的感应电动势为()A.Ba 22Δt B.nBa22ΔtC.nBa2ΔtD.2nBa2Δt题组二导体切割磁感线时的感应电动势4.如图所示,PQRS 为一正方形导线框,它以恒定速度向右进入以MN 为边界的匀强磁场,磁场方向垂直线框平面向里,MN 与线框的QR 边成45°角,E 、F 分别是PS 边和PQ 边的中点。
关于线框中的感应电流,正确的说法是( )A.当E 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大B.当P 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大C.当F 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大D.当Q 点经过边界MN 时,线框中感应电流最大5.如图所示,导体AB 的长为2R,绕O 点以角速度ω匀速转动,OB 长为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.12B ωR 2B.2B ωR 2C.4B ωR 2D.6B ωR 26.(多选)(2024云南临沧高二月考)如图所示,在光滑绝缘水平面上有一正方形线框abcd,线框由均匀电阻丝制成,边长为L,总电阻为r 。
2024-2025学年高二物理选择性必修第二册(配人教版)分层作业9楞次定律的应用
分层作业9楞次定律的应用A组必备知识基础练题组一楞次定律的应用1.(多选)如图所示,导体棒AB、CD可在水平轨道上自由滑动,且两水平轨道在中央交叉处互不相通。
当导体棒AB向左移动时()A.AB中感应电流的方向为A到BB.AB中感应电流的方向为B到AC.CD向左移动D.CD向右移动2.(多选)(2024宁夏吴忠中学高二期中)用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的直径。
如图所示,在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,方向如图,磁感应强度随时间的变化规律为B=kt(k>0),则()A.圆环有扩张的趋势B.圆环有收缩的趋势C.圆环有向左滑动的趋势D.圆环有向右滑动的趋势3.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈。
当一竖直放置的条形磁体从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力F N及在水平方向运动趋势的判断正确的是()A.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向右4.(多选)(2024湖南郴州高二期末)一种简化的物理模型如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去,则下列说法正确的是()A.合上开关的瞬间,从左侧看金属环中产生逆时针方向的感应电流B.金属环向左运动的瞬间有扩大趋势C.增加线圈的匝数,将会增大金属环启动时的加速度D.若将电源的正负极对调,则金属环将不能弹射出去5.如图所示,MN是一根固定在光滑水平面上的通电细长直导线,电流方向向上,今将一矩形金属线框abcd放在导线上,ab边平行于MN,让导线的位置偏向线框的右边,两者彼此绝缘,当导线上的电流突然增大时,线框整体受力情况为()A.受力向右B.受力向左C.受力向上D.受力为零题组二“三定则一定律”的综合应用6.(2024安徽合肥高二期中)如图所示,一载流长直导线和一线框在同一水平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。
新教材 人教版高中物理选择性必修第二册全册各章节课时练习题及章末测验 含解析
选择性必修第二册全册课时练习题第一章安培力与洛伦兹力...................................................................................................... - 2 -1.磁场对通电导线的作用力........................................................................................... - 2 -2.安培力的综合应用....................................................................................................... - 6 -3.磁场对运动电荷的作用力......................................................................................... - 10 -4.带电粒子在匀强磁场中的运动................................................................................. - 14 -5.质谱仪与回旋加速器................................................................................................. - 23 -章末综合测验................................................................................................................ - 28 - 第二章电磁感应 ................................................................................................................... - 42 -1.楞次定律 .................................................................................................................... - 42 -2.法拉第电磁感应定律................................................................................................. - 49 -3.电磁感应定律的综合应用......................................................................................... - 56 -4.涡流、电磁阻尼和电磁驱动..................................................................................... - 63 -5.互感和自感 ................................................................................................................ - 68 -章末综合测验................................................................................................................ - 72 - 第三章交变电流 ................................................................................................................... - 84 -1.交变电流 .................................................................................................................... - 84 -2.交变电流的描述......................................................................................................... - 91 -3.变压器 ........................................................................................................................ - 98 -4.电能的输送 .............................................................................................................. - 105 -章末综合测验.............................................................................................................. - 111 - 第四章电磁振荡与电磁波.................................................................................................. - 123 -1.电磁振荡 .................................................................................................................. - 123 -2.电磁场与电磁波....................................................................................................... - 126 -3.无线电波的发射和接收........................................................................................... - 130 -4.电磁波谱 .................................................................................................................. - 133 -章末综合测验.............................................................................................................. - 136 - 第五章传感器 ..................................................................................................................... - 146 -5.1认识传感器 ........................................................................................................... - 146 -5.2常见传感器的工作原理及应用............................................................................ - 146 -章末综合测验.............................................................................................................. - 154 -第一章安培力与洛伦兹力1.磁场对通电导线的作用力一、单项选择题1．关于通电导线所受安培力F的方向，磁场B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是( )A．F、B、I三者必须保持相互垂直B．F必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直C．B必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直D．I必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直2．某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系如下列选项图所示，其中正确的是( )3．如图所示，一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间．电键闭合后导体棒受到的安培力方向( )A．向上 B．向下 C．向左 D．向右4.如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接．已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为( )A．2F B．1.5F C．0.5F D．05.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示．过c点的导线所受安培力的方向( )A．与ab边平行，竖直向上B．与ab边垂直，指向左边C．与ab边平行，竖直向下D．与ab边垂直，指向右边二、多项选择题6．如图所示，纸面内的金属圆环中通有电流I，圆环圆心为O、半径为R，P、Q为圆环上两点，且OP垂直于OQ，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里，则( )A．整个圆环受到的安培力大小为2πBIRB．整个圆环受到的安培力大小为0C．圆弧PQ受到的安培力大小为BIRD．圆弧PQ受到的安培力大小为2BIR7．如图甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音．俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中( )A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外8．图中装置可演示磁场对通电导线的作用．绕有导线的两铁芯之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动，下列说法正确的是( )A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案及解析1．解析：安培力F总是与磁场B方向和电流I方向决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直，通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确．答案：B2．解析：A图中磁场方向和电流方向平行，导线不受安培力作用，根据左手定则可知，B图中安培力的方向应垂直于磁场方向向上，C图中安培力的方向应垂直于导线向下，D图中安培力的方向垂直于导线向右．故选项D 正确．答案：D3．解析：根据图中的电流方向，由安培定则知U 形铁芯下端为N 极，上端为S 极，ab 中的电流方向由a →b ，由左手定则可知导体棒受到的安培力方向向右，选项D 正确．答案：D4．解析：设三根相同的导体棒的电阻均为R ，长度均为l ，其中ML 和LN 为串联关系，总电阻为2R . 由并联电路特点可知，通过MN 的电流为通过ML 和LN 中的电流的两倍，若MN 受到的安培力F ＝BIl ，则ML 和LN 受到的安培力的合力F 1＝BIl2，MN 受到的安培力与ML 和LN受到的安培力的合力的方向相同，故线框受到的安培力为F 合＝F ＋F 1＝1.5F ，故选B.答案：B5．解析：等边三角形的三个顶点a 、b 、c 处均有一通电直导线，且导线中通有大小相等的恒定电流．由安培定则可得：导线a 、b 的电流在c 处的合磁场方向竖直向下．再由左手定则可得：安培力的方向是与ab 边垂直，指向左边，故选B.也可以根据同向电流相互吸引，导线a 、b 对c 的引力大小相等，合力沿角平分线方向，即与ab 边垂直，指向左边．B 项正确．答案：B6．解析：根据左手定则可知，整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向，受到的合力为0，选项A 错，B 对；圆弧PQ 受到的安培力大小等于直线段PQ 受到的安培力大小，为2BIR ，选项C 错，D 对．答案：BD7．解析：将线圈看作由无数小段直导线组成，由左手定则可以判断，当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外，选项B 正确，A 错误；当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里，选项C 正确，D 错误．答案：BC8．解析：若a 接正极，b 接负极，由安培定则知两铁芯间磁场方向向上、若e 接正极，f 接负极，由左手定则知L 受到的安培力向左；若e 接负极，f 接正极，L 受到的安培力向右，选项A 错误，选项B 正确．同理，若a 接负极，b 接正极，两铁芯间磁场方向向下、e 接负极，f 接正极，L 所受的安培力向左；e 接正极，f 接负极，L 所受的安培力向右，选项C 错误，选项D 正确．答案：BD2.安培力的综合应用一、单项选择题1．通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定光滑转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生( )A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动C．L2绕轴O按顺时针方向转动D．L2绕轴O按逆时针方向转动2.条形磁铁固定在水平面上，其正上方有一根通电导线，电流方向向左．不考虑导线的重力，在条形磁铁磁场的作用下，关于导线运动情况的说法正确的是( )A．从上向下看逆时针转90°，同时向上运动B．从上向下看逆时针转90°，同时向下运动C．从上向下看顺时针转90°，同时向下运动D．从上向下看顺时针转90°，同时向上运动3．如图，一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，通有电流I的金属细杆水平静止在斜面上．若电流变为0.5I，磁感应强度大小变为3B，电流和磁场的方向均不变，则金属细杆将( )A．沿斜面加速上滑B．沿斜面加速下滑C．沿斜面匀速上滑 D．仍静止在斜面上二、多项选择题4.如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零( )A．适当增大电流IB．使电流反向并适当增大IC．保持电流I不变，适当增大BD．使电流I反向，适当增大B5．在某次科技活动中，有人做了一个电磁“小车”实验：如图所示，用裸露的铜导线绕制成一根长螺线管，将螺线管固定在水平桌面上．用一节干电池和两个磁铁制成一个“小车”，两磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上．将这辆“小车”推入螺线管中(磁铁与电极和铜线均能良好导电)，“小车”就加速运动起来．关于“小车”的运动，以下说法正确的是( )A．图中“小车”加速度方向向右B．图中“小车”加速度方向向左C．只将“小车”上某一磁铁改为S极与电池粘连，“小车”就不能加速运动D．只将“小车”上两磁铁均改为S极与电池粘连，“小车”的加速度方向不变三、非选择题6．如图所示，两根平行、光滑的斜金属导轨相距L＝0.1 m，与水平面间的夹角为θ＝37°，有一根质量为m＝0.01 kg的金属杆ab垂直导轨搭在导轨上，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B＝0.2 T，当杆中通以从b到a的电流时，杆可静止在导轨上，取g＝10 m/s2.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(1)求此时通过ab杆的电流；(2)若保持其他条件不变，只是突然把磁场方向改为竖直向上，求此时杆的加速度．7．如图所示，在水平放置的平行导轨一端架着一根质量m＝0.04 kg的金属棒ab，导轨另一端通过开关与电源相连．该装置放在高h＝20 cm的绝缘垫块上．当有竖直向下的匀强磁场时，闭合开关，金属棒ab会被抛到距导轨右端水平距离s＝100 cm处，试求开关闭合后安培力对金属棒做的功．(g取10 m/s2)答案及解析1．解析：由右手螺旋定则可知导线L1上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1的距离越远的地方，磁感应强度越弱，导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕轴O按逆时针方向转动，D选项对．答案：D2．解析：根据条形磁铁的磁场分布，并结合左手定则，可知通电导线左半部分受到的安培力方向垂直纸面向里，右半部分受到的安培力方向垂直纸面向外，因此通电导线从上向下看顺时针转90°，且随着转动会受到向下的安培力，即同时向下运动，故C正确．答案：C3．解析：设斜面倾角为θ，当磁场的磁感应强度大小为B ，通过金属细杆的电流为I 时，金属细杆处于静止状态．其受力分析如图所示，根据平衡条件和安培力公式可得F ＝BIL ＝mg sin θ.当磁场的磁感应强度大小变为3B ，电流变为0.5I 时，此时的安培力大小变为F ′＝3B ×0.5I ×L ＝1.5BIL ，金属细杆将沿斜面向上加速运动，故A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A4．解析：A 、C 对：根据左手定则，判断导线受到的安培力方向向上，增大安培力，可使悬线中张力为零，根据公式F ＝BIL 知，适当增大电流I 或者保持电流I 不变，适当增大B ，可使悬线中张力为零．B 、D 错：若使电流I 反向，则安培力向下，悬线中的张力不可能为零．答案：AC5．解析：两磁极间的磁感线如答图甲所示，干电池与磁铁及中间部分线圈组成了闭合回路，在两磁极间的线圈中产生电流，左端磁极的左侧线圈和右端磁极的右侧线圈中没有电流．其中线圈中电流方向的左视图如答图乙所示，由左手定则可知中间线圈所受的安培力有向右的分力，根据牛顿第三定律有“小车”向左加速，A 错误，B 正确；如果只改变某一磁铁S 极与电池粘连，则磁感线不会向外发散，两部分受到方向相反的力，合力为零，“小车”不能加速运动，C 正确；将“小车”上两磁铁均改为S 极与电池粘连，磁感线会向里聚集，受到的力与答图中方向相反，故“小车”的加速度方向将发生改变，D 错误．答案：BC6．解析：(1)杆静止在导轨上，受力平衡，杆受到重力、导轨的支持力以及安培力，根据平衡条件得：BIL ＝mg sin θ，解得：I ＝mg sin θBL ＝0.01×10×0.60.2×0.1A ＝3 A. (2)若把磁场方向改为竖直向上，对杆受力分析，根据牛顿第二定律得：F 合＝mg sin θ－BIL cos θ＝mg sin θ－mg sin θcos θ＝ma解得：a ＝g sin θ－g sin θcos θ＝(10×0.6－10×0.6×0.8) m/s 2＝1.2 m/s 2，方向沿导轨向下．答案：(1)3 A (2)1.2 m/s 2，方向沿导轨向下7．解析：设在闭合开关到金属棒离开导轨的短时间内，安培力对金属棒做的功为W ，由动能定理得W ＝12mv 2， 设平抛运动的时间为t ，则竖直方向有h ＝12gt 2， 水平方向有s ＝vt ，将数据代入解得W ＝0.5 J.答案：0.5 J3.磁场对运动电荷的作用力一、单项选择题1.带电粒子(重力不计)穿过饱和蒸汽时，在它走过的路径上饱和蒸汽便凝成小液滴，从而显示粒子的径迹，这是云室的原理，如图所示是云室的拍摄照片，云室中加了垂直于照片向外的匀强磁场，图中Oa 、Ob 、Oc 、Od 是从O 点发出的四种粒子的径迹，下列说法中正确的是( )A ．四种粒子都带正电B ．四种粒子都带负电C ．打到a 、b 点的粒子带正电D ．打到c 、d 点的粒子带正电2．如图所示，方形玻璃管中有NaCl 的水溶液，沿x 轴正方向流动，沿y 轴正向加恒定的匀强磁场B .图中a 、b 是垂直于z 轴方向上玻璃管的前后两内侧面，则( )A．a处电势低于b处电势B．a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度C．溶液上表面的电势高于下表面的电势D．溶液上表面处的氯离子浓度大于下表面处的氯离子浓度3.图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是( )A．向上 B．向下C．向左 D．向右4．下列有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是( )A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现C．带电粒子在匀强磁场中运动，受到的洛伦兹力做正功D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行5．如图所示是电子射线管的示意图．电子射线由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )A．加一电场，电场方向沿z轴负方向B．加一电场，电场方向沿y轴正方向C．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向D．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向二、多项选择题6．一带电粒子(重力不计，图中已标明粒子所带电荷的正负)进入磁场中，下列关于磁场方向、速度方向及带电粒子所受的洛伦兹力方向的标示正确的是( )7．如图所示，一质量为m、电荷量为＋q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的v t图像可能是图中的( )8．如图所示，带电平行板中匀强电场E的方向竖直向上，匀强磁场B的方向水平(垂直纸面向里)．某带电小球从光滑绝缘轨道上的A点自由滑下，经过轨道端点P进入板间后恰好沿水平方向做直线运动．现使球从较低的B点开始滑下，经P点进入板间，则球在板间运动的过程中( )A．动能将会增大B．电势能将会增大C．所受的磁场力将会增大D．所受的电场力将会增大答案及解析1．解析：由左手定则知打到a、b点的粒子带负电，打到c、d点的粒子带正电，D正确．答案：D2．解析：A错，B对：溶液中的正负离子沿x轴正向移动，由左手定则可知运动的正离子受到沿z轴正向的洛伦兹力，运动的负离子受到沿z轴负向的洛伦兹力，故正离子都会偏向a处，负离子都会偏向b处，a处电势高于b处电势，a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度．C、D错：正离子都会偏向a处，负离子都会偏向b处，并没有上下之分，所以溶液上表面的电势等于下表面的电势，溶液上表面处的离子浓度也等于下表面处的离子浓度．答案：B3．解析：a、b、c、d四根导线上电流大小相同，它们在O点形成的磁场的磁感应强度B的大小相同，方向如图甲所示．O点合磁场方向如图乙所示，则据左手定则可以判定由O点垂直纸面向外运动的带正电的粒子所受洛伦兹力方向向下．B选项正确．答案：B4．解析：当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培力，故A错误；导线中定向移动的电荷受到的洛伦兹力在宏观上表现为导线受到的安培力，所以说安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，B正确；洛伦兹力的方向与电荷运动方向始终垂直，因此洛伦兹力对电荷不做功，C错误；通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向垂直，D错误．答案：B5．解析：电子由阴极沿x轴正方向射出，要使电子的径迹向下(z轴负方向)偏转，则应使电子受到向下的力．若加一电场，由于电子带负电，所受电场力与电场方向相反，因此电场方向应沿z轴正方向；若加一磁场，根据左手定则可知，所加磁场应沿y轴的正方向(注意电子带负电，四指应指向电子运动的反方向)．故选项D正确．答案：D6．解析：A中，带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的方向向下，选项A正确；B中，带正电的粒子向下运动，掌心向里，四指所指的方向向下，拇指的方向向左，选项B正确；C中，带正电粒子的运动方向与磁感线平行，此时不受洛伦兹力的作用，选项C错误；D中，带负电的粒子向右运动，掌心向外，四指所指的方向向左，拇指所指的方向向下，选项D错误．答案：AB7．解析：由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力、垂直杆的弹力及向左的摩擦力，当洛伦兹力初始时刻小于重力时，弹力方向竖直向上，圆环向右减速运动，随着速度减小，洛伦兹力减小，垂直杆的弹力越来越大，故做加速增大的减速运动，直到速度为零而处于静止状态，选项中没有对应图像；当洛伦兹力初始时刻等于重力时，垂直杆的弹力为零，摩擦力为零，故圆环做匀速直线运动，故选项A正确；当洛伦兹力初始时刻大于重力时，弹力方向竖直向下，圆环做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，垂直杆的弹力减小，在弹力减小到零的过程中，摩擦力逐渐减小到零，故做加速度逐渐减小的减速运动，摩擦力为零时，开始做匀速直线运动，故选项D正确．答案：AD8．解析：根据受力情况判断，小球带的只能是正电荷．当带电小球从A点自由滑下时，G＝F1＋F2＝qvB＋qE.小球从B点开始滑下，进入板间时的速度v′＜v，因此洛伦兹力F′1<F1，三力在竖直方向不平衡，小球在板间开始做加速曲线运动，速度将增大，从而动能将会增大，洛伦兹力也将会增大．另外，由于小球向下运动，克服电场力做功，因此电势能也将增大．答案：ABC4.带电粒子在匀强磁场中的运动一、单项选择题1．一质子在匀强磁场中运动，不考虑其他场力(重力)作用，下列说法正确的是( ) A．可能做类平抛运动B．一定做匀变速直线运动C．可能做匀速直线运动D．只能做匀速圆周运动2．两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的( ) A．轨迹半径增大，角速度增大B．轨迹半径增大，角速度减小C．轨迹半径减小，速度增大D．轨迹半径减小，速度不变3．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运动的半圆轨迹如图中虚线所示．下列表述正确的是( )A．M带负电，N带正电B．M的速率小于N的速率C．洛伦兹力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间4．如图所示，某两相邻匀强磁场区域以MN为分界线，磁感应强度分别为B1、B2，磁场方向均垂直于纸面．有甲、乙两个电性相同的粒子同时分别以速率v1和v2从边界的a、c点垂直于边界射入磁场，经过一段时间后甲、乙两粒子恰好在b点相遇(不计重力及两粒子间的相互作用力)，O1和O2分别位于所在圆的圆心，其中R1＝2R2则( )A．B1、B2的方向相反B．v1＝2v2C．甲、乙两粒子做匀速圆周运动的周期不同D．若B1＝B2，则甲、乙两粒子的比荷不同5．用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹，如图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图．励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强．图乙中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场．下列关于实验现象的分析正确的是( )A．仅增大励磁线圈中的电流，电子束径迹的半径变小B．仅升高电子枪加速电场的电压，电子束径迹的半径变小C．仅升高电子枪加速电场的电压，电子做圆周运动的周期将变小D．要使电子形成如图乙中的运动径迹，励磁线圈中应通以逆时针方向的电流6.如图所示，以O为圆心的圆形区域内，存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界上的A点有一粒子发射源，沿半径AO方向发射出速率不同的同种粒子(重力不计)，垂直进入磁场，下列说法正确的是( )A．速率越大的粒子在磁场中运动的时间越长B．速率越小的粒子在磁场中运动的时间越长C．速率越大的粒子在磁场中运动的角速度越大D．速率越小的粒子在磁场中运动的角速度越大二、多项选择题7.如图所示，若粒子(不计重力)能在图中所示的磁场区域内做匀速圆周运动，则可以判断( )A．粒子在运动过程中机械能不变B．若粒子带正电，则粒子沿顺时针方向运动C．在其他量不变的情况下，粒子速度越大，运动周期越大D．在其他量不变的情况下，粒子速度越大，做圆周运动的半径越大8.如图所示，截面为正方形的容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a垂直磁场方向射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，则下列叙述中正确的是( ) A．从两孔射出的电子速率之比v c:v d＝2:1B．从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比t c:t d＝1:2C．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比a c:a d＝2:1D．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比a c:a d＝2:1三、非选择题9.如图所示，一个带负电的粒子以速度v由坐标原点射入磁感应强度为B的匀强磁场中，速度方向与x轴、y轴正方向均成45°角．已知该粒子带电荷量为q，质量为m，则该粒子通过x轴和y轴的坐标分别是多少？10.一个电子(电荷量e ，质量m )以速率v 从x 轴上某点垂直x 轴进入上方匀强磁场区域，如图所示，已知上方匀强磁场的磁感应强度为B ，且大小为下方匀强磁场的磁感应强度的12，那么(1)电子运动一个周期所用的时间是多少？ (2)电子运动一个周期沿x 轴上移动的距离是多少？ 11.一个重力不计的带电粒子，电荷量为q ，质量为m ，从坐标为(0，L )的a 点平行于x 轴射入磁感应强度为B 的圆形匀强磁场区域，又从x 轴上b 点射出磁场，速度方向与x 轴正方向夹角为60°，如图所示．试求：(1)带电粒子的速度大小； (2)粒子由a 点运动到b 点的时间． 12.如图所示，在长方形区域ABCD 内存在垂直纸面向外的匀强磁场，AB :BC ＝3:2.比荷相同的两个粒子a、b从CD边的中点E垂直磁场及磁场边界进入磁场．已知粒子a从D点射出磁场，粒子b从B点射出磁场，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，粒子重力不计，求：(1)粒子a、b进入磁场时的速率之比v a:v b.(2)粒子a、b在磁场中运动的时间之比t a:t b.答案及解析。
2024-2025学年高二物理选择性必修第二册(配人教版)分层作业1磁场对通电导线的作用力
分层作业1磁场对通电导线的作用力A组必备知识基础练题组一安培力的方向1.(2024江苏昆山高二期中)下列四图中标出了磁场中磁感应强度B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是()2.如图所示,D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里。
在开关S闭合后,导线D所受安培力的方向是()A.向上B.向下C.向左D.向右3.(2024山东潍坊安丘高二月考)如图为一种新型电磁船的俯视图,MN、PQ为固定在船上的平行金属板,直流电源接在M、P之间。
船上装有产生强磁场的装置,可在两平行金属板间海水中的虚线框内产生强磁场。
闭合开关S后,电流通过海水从N流向Q,若船在海水的反冲作用下水平向左运动,虚线框中的磁场方向应该()A.垂直虚线框向下B.垂直虚线框向上C.水平向左D.水平向右题组二安培力的大小4.如图所示,金属杆MN中电流为I,与导轨CD夹角为θ,导轨垂直于磁场放置,磁感应强度为B,AK与CD相距为d,则MN所受安培力大小为()A.IdBB.IdB sinθC.IdBsinθD.IdB cosθ5.(多选)一根长为0.2 m、电流为2 A的通电直导线,放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中,受到安培力的大小可能是()A.0.4 NB.0.2 NC.0.1 ND.06.如图所示,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,且与磁场方向垂直。
导线ab、bc和cd的长度均为l,且∠abc=∠bcd=135°。
流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。
则导线abcd所受的磁场的作用力的合力为()A.方向沿纸面向上,大小为(√2+1)IlBB.方向沿纸面向上,大小为(√2-1)IlBC.方向沿纸面向下,大小为(√2+1)IlBD.方向沿纸面向下,大小为(√2-1)IlB7.(2024江苏镇江高二期末)一不可伸长直导线垂直于匀强磁场B放置,通过电流I时导线受到的安培力为F,将该导线做成半圆环,半圆环平面仍垂直于匀强磁场放置,如图所示,要保持安培力不变,则半圆环中电流大小应为()A.IB.π2I C.πI D.2π3I题组三磁电式电流表8.(2024江苏扬州高二开学考试)磁电式电流表的优点是灵敏度很高,可以测出很弱的电流,蹄形磁体和铁芯间的磁场如图乙所示。
2024-2025学年高二物理选择性必修第二册(配人教版)分层作业4带电粒子在匀强磁场中的运动
分层作业4带电粒子在匀强磁场中的运动A组必备知识基础练题组一带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题1.(2024辽宁沈阳东北育才学校高二校考)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(+q,m)、(+q,2m)、(+3q,3m)、(-q,m),它们先后以相同的速度从坐标原点O沿x轴正方向射入一匀强磁场中,磁场方向垂直于xOy平面。
不计重力,下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中,可能正确的是()2.(2024北京顺义高二期末)如图所示,质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场区域,带电粒子仅受洛伦兹力的作用,运动的轨迹如图中虚线所示,下列说法正确的是()A.M带负电,N带正电B.M的速率大于N的速率C.洛伦兹力对M、N都做正功D.M、N在磁场中运动的周期相等3.(2024四川成都高二期末)一带电粒子(不计重力)在匀强磁场中沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动,当它运动到某个位置时,磁场突然发生变化(不考虑磁场变化产生电场),磁感应强度大小变为,方向与原磁场方向相反,则磁场发生变化后粒子的运动轨迹为()原来的124.(2024湖南高二期末)如图所示,光滑绝缘水平桌面xOy的第一象限内存在匀强磁场B,方向垂直桌面向里。
从P点垂直Ox轴滚入一个带电小球甲,随后沿着轨迹b离开磁场,在磁场中经历的时间为t。
现在Q点放置一个不带电的同种小球乙,再次从P点垂直Ox轴滚入带电小球甲,二者发生碰撞后结合在一起,则()A.二者将继续沿着轨迹b离开磁场,经历的时间同样为tB.二者将继续沿着轨迹b离开磁场,经历的时间大于tC.二者将沿着轨迹a离开磁场,经历的时间大于tD.二者将沿着轨迹c离开磁场,经历的时间小于t题组二带电粒子在有界匀强磁场中的运动5.(多选)如图所示,在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成θ=30°角的方向以相同的速度v射入磁场中,则关于正、负电子,下列说法正确的是()A.在磁场中的运动时间相同B.在磁场中运动的轨道半径相同C.出边界时两者的速度相同D.出边界点到O点的距离相等6.(2024山西运城高二期末)如图所示,半径为R的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。
人教版高中物理选择性必修第二册《2.4 互感和自感》练习题(解析版)
2.3 互感和自感【三大题型】【人教版2019】【题型1 互感现象】 (1)【题型2 自感现象】 (4)【题型3 自感系数和磁场的能量】 (5)知识点1：互感现象1．互感和互感电动势：两个相互靠近且没有导线相连的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势．2．应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器就是利用互感现象制成的．3．危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间．在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作．知识点2：自感现象1．当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感．由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势．2．对自感电动势的理解(1)产生原因通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在线圈上产生感应电动势．(2)自感电动势的方向当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即：增反减同)．(3)自感电动势的作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．3．对电感线圈阻碍作用的理解(1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻碍电路中电流的变化，使通过电感线圈的电流不能突变．(2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的． (3)线圈通电和断电时线圈中电流的变化规律如图．知识点3：自感系数1．自感电动势：E ＝L ΔI Δt ，其中ΔIΔt 是电流的变化率；L 是自感系数，简称自感或电感．单位：亨利，符号：H.2．自感系数与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关．知识点4：磁场的能量1．线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中． 2．线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能． 3．自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质．【题型1 互感现象】【例1】(多)目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统．这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力，两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示．利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电．下列说法正确的是( )A．只要A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C．A中电流越大，B中感应电动势越大D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大【变式1-1】(多)下列关于互感现象的说法正确的是()A．一个线圈中的电流变化时，与之靠近的另一线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象B．互感现象的实质是电磁感应，同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律C．利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈，人们制造了收音机的“磁性天线”D．在电力工程以及电子电路中，互感现象不会影响电路的正常工作【变式1-2】(多)如图所示，线圈P、Q同轴放置，P与开关S、电源和滑动变阻器R组成回路，Q与电流计G相连，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有()A．闭合开关S后，把R的滑片右移B．闭合开关S后，把R的滑片左移C．闭合开关S后，把Q靠近PD．无需闭合开关S，只要把Q靠近P即可【变式1-3】如图所示是演示自感现象的电路，A1与A2是完全相同的灯泡，电阻均为R；在开关S2断开、S1闭合并且电路稳定时两灯的亮度一样．现闭合开关S2，待电路稳定后，突然断开开关S1的瞬间，下列说法正确的是()A．A1立即熄灭B．A1先是变得更亮，再逐渐变暗直至熄灭C．有短暂电流流过A2，方向向右D．有短暂电流流过A1，方向向左【题型2 自感现象】【例2】如图所示，电路中电源的内阻不能忽略，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(线圈L的自感系数很大，直流电阻较小)()A．A比B先亮，然后A逐渐熄灭B．B比A先亮，然后B逐渐变暗C．A、B一起亮，然后A逐渐熄灭D．A、B一起亮，然后B逐渐熄灭【变式2-1】如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则()A．开关S闭合时，灯泡A比B先亮B．开关S闭合时，灯泡A、B同时亮，最后一样亮C．开关S闭合后，灯泡A逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮，最后亮度保持不变D．开关S断开瞬间，A、B闪亮一下逐渐熄灭【变式2-2】如图是用于观察自感现象的电路图，设线圈L的自感系数较大，线圈的直流电阻R L与灯泡的电阻R满足R L>R，则在开关S由闭合到断开的瞬间，可以观察到()A．灯泡立即熄灭B．灯泡逐渐熄灭C．灯泡有闪亮现象D．只有在R L>R时，才会看到灯泡有明显的闪亮现象【变式2-3】在如图所示的电路中，开关S闭合且稳定后流过自感线圈的电流是2 A，流过灯泡D的电流是1 A，现将开关S突然断开，能正确反映流过灯泡的电流i在开关S断开前后随时间t变化关系的图像是()【题型3 自感系数和磁场的能量】【例3】关于自感现象、自感系数、自感电动势，下列说法正确的是()A．当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，线圈自感系数为零B．线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大C．自感电动势与原电流方向相反D．对于确定的线圈，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比【变式3-1】如图所示的电路中，L为电感线圈，其电阻与电阻R相等，C为电容器，A、B为两灯泡，电源内阻r不可忽略，当开关S由闭合状态断开时()A．A灯立即熄灭B．A灯突然闪亮一下再熄灭，c点电势比d点高C．B灯无电流通过，不可能变亮D．电容器立即充电，有电流从a点到b点流过B灯【变式3-2】如图，小明做自感现象实验时，连接电路如图所示，其中L是自感系数较大、直流电阻不计的线圈，L1、L2是规格相同的灯泡，D是理想二极管．则()A．闭合开关S，L2逐渐变亮，然后亮度不变B．闭合开关S，L1、L2都逐渐变亮，最后亮度相同C．断开开关S，L1逐渐变暗至熄灭，L2变亮后再与L1同时熄灭D．断开开关S，L1逐渐变暗至熄灭，L2一直不亮【变式3-3】(多选)在如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用i1、i2表示流过D1、D2的电流，则下列图像中能定性描述电流随时间变化关系的是()2.3 互感和自感【三大题型】【人教版2019】【题型1 互感现象】 (1)【题型2 自感现象】 (4)【题型3 自感系数和磁场的能量】 ....................................................................................... 错误!未定义书签。
2024-2025学年高二物理选择性必修第二册(配人教版)分层作业3磁场对运动电荷的作用力
分层作业3磁场对运动电荷的作用力A组必备知识基础练题组一洛伦兹力的方向1.(2024河南新乡高二期末)如图所示,三条长直导线都通有垂直于纸面向外的电流且与D点的距离相等,BD垂直于AC,电流大小均相等,从D点垂直纸面向里射入一带正电的离子,则该离子在D点受到的洛伦兹力方向为()A.从D指向AB.从D指向BC.从D指向CD.DB的反方向2.(2024江西宜春高二期中)如图为电视机显像管的偏转线圈示意图,线圈中心O处的黑点表示电子枪射出的电子,它的方向垂直纸面向外。
当偏转线圈中的电流方向如图所示时,电子束应()A.向左偏转B.向上偏转C.向下偏转D.不偏转3.(多选)(2024广东深圳高二期末)图甲所示,一个立方体空间被对角平面ABCD划分成两个区域,两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反,且与y轴平行的匀强磁场。
一粒子以某一速度从立方体左侧垂直于yOz平面进入磁场,并穿过两个磁场区域。
已知该粒子运动轨迹在xOz平面的投影如图乙所示,则粒子的带电情况与磁场方向可能正确的有()题组二洛伦兹力的大小4.(多选)(2024福建南平高二期末)下列各图中匀强磁场的磁感应强度均为B,带电粒子的速率均为v,电荷量均为q。
以F1、F2、F3、F4依次表示四图中带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的大小,则()A.F1=F2B.F3=F4C.F2=F3D.F1=F45.(2024广东深圳高二期末)宇宙射线中含有大量的高能带电粒子,而地磁场可以有效抵御宇宙射线的侵入。
地磁场的磁感线分布如图所示,可以认为两极处地磁场的方向垂直于地面,赤道处地磁场的方向由地理南极指向地理北极。
(1)对于垂直射向地面的宇宙射线,赤道和两极相比,哪个区域的地磁场阻挡效果更好?(2)若赤道上空某处的磁感应强度为1.1×10-4T,有一速率为5.0×105m/s、电荷量为1.6×10-19C的质子竖直向下运动穿过此处的地磁场,该质子受到的洛伦兹力是多大?向哪个方向偏转?题组三洛伦兹力与现代科技6.(2024浙江嘉兴高二期末)下列结构能成为速度选择器的是()7.(多选)(2024广东梅州高二期末)在医院中需要用到血流计检测患者身体情况,血流计原理可以简化为如图所示模型,血液内含有少量正、负离子,从直径为d的血管右侧流入,左侧流出,流量Q等于单位时间内通过横截面的液体体积。