2020学年高二物理上学期 寒假作业（4）电磁感应

2020学年高二物理上学期 寒假作业（4）电磁感应

高二物理寒假作业（四）电磁感应 ‎ ‎1．如下图所示为用导线做成的圆形回路与一直导线构成的几种位置组合(A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，D中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合)，其中当切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是(　　)‎ ‎2．在空间某处存在一变化的磁场，则(　　)‎ A．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流 B．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定产生感应电流 C．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场 D．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场 ‎3.如右图所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有(　　)‎ A．Φ1>Φ2　　　　　　B．Φ1<Φ2 C．Φ1＝Φ2 D．无法确定 ‎4．根据楞次定律知：感应电流的磁场一定是(　　)‎ A．阻碍引起感应电流的磁通量 B．与引起感应电流的磁场方向相反 C．阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化 D．与引起感应电流的磁场方向相同 ‎5．闭合线圈abcd运动到如下图所示的位置时，bc边所受到的磁场力的方向向下，那么线圈的运动情况是(　　)‎ A．向左平动进入磁场 B．向右平动进入磁场 C．向上平动 D．向下平动 ‎6．‎ 两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L的平面跟纸面平行，现将线圈从位置A沿M、N连线中垂线迅速平移到位置B，则在平移过程中，线圈中的感应电流(　　)‎ A．沿顺时针方向，且越来越小 B．沿逆时针方向，且越来越大 C．始终为零 D．先顺时针，后逆时针 ‎7．在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很大的自感电动势，使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全．为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，在下列设计的方案中(如图所示)可行的是(　　)‎ ‎8．如下图所示，由均匀导线制成的，半径为R的圆环，以v的速度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.BRv B.BRv C.BRv D.BRv ‎9．如右图所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xy平面(纸面)向里．具有一定电阻的矩形线框abcd位于xy平面内，线框的ab边与y轴重合．令线框从t＝0的时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I(取逆时针方向的电流为正)随时间t的变化图线I－t 图可能是下图中的哪一个(　　)‎ ‎10．如右图所示，当磁场的磁感应强度B增强时，内、外金属环上的感应电流的方向应为(　　)‎ A．内环顺时针，外环逆时针 B．内环逆时针，外环顺时针 C．内、外环均为顺时针 D．内、外环均为逆时针 ‎11．‎ 如右图所示，“U”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab与框架间无摩擦，整个装置处于竖直方向的磁场中．若因磁场的变化，使杆ab向右运动，则磁感应强度(　　)‎ A．方向向下并减小　　　　 B．方向向下并增大 C．方向向上并增大 D．方向向上并减小 ‎12．如右图所示，平行导轨间距离为L，导轨间接有电阻R，其余电阻不计，匀强磁场与轨道平面垂直，磁场的磁感应强度为B.金属杆ab长为‎2L，金属杆与导轨密切接触．在杆以a端为轴紧靠导轨由图示竖直位置转过90°的过程中，通过电阻R的感应电荷量为(　　)‎ A．0　　　　　　　　　　　B. C. D. ‎13．如下图所示，A为用细绳悬吊着的圆形铜环，B为可绕其中心支点为轴转动的条形磁铁．B在A的正下方，其极性不清楚．当磁铁绕轴O以角速度ω在水平面内匀速旋转时，则铜环将会以角速度ω′转动，下列判断正确的是(　　)‎ A．ω′＝ω，两者转向相同 B．ω′＞ω，两者转向相反 C．ω′＜ω，两者转向相同 D．ω′＜ω，两者转向相反 ‎14．如右图所示，线框放置在光滑的水平面上，在其中放一个矩形线圈abcd，线圈的三个边平行于线框的三条边，且相对应的两边间距相等．当线框A端接远处电源的正极，B端接电源的负极的瞬间，线圈中感应电流的方向和线圈的运动情况是(　　)‎ A．沿abcd，向右运动 B．沿abcd，向左运动 C．沿dcba，向左运动 D．沿dcba，向右运动 ‎15．半径为R的圆形线圈，两端A、B接有一个平行板电容器，线圈垂直放在随时间均匀变化的匀强磁场中，如右图所示，则要使电容器所带电荷量Q增大，可以采取的措施是(　　)‎ A．增大电容器两极板间的距离 B．增大磁感应强度的变化率 C．减小线圈的半径 D．改变线圈所在平面与磁场方向间的夹角 ‎16.如图所示，多匝线圈L的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来是断开的，电流I0＝，今合上电键S将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势(　　)‎ A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零 B．有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0‎ C．有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I0不变 D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0‎ ‎17．如图甲，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场变化规律如图乙所示，面积为S的单匝金属线框处在磁场中，线框与电阻R相连．若金属框的电阻为，则下列说法正确的是(　　)‎ A．流过电阻R的感应电流由a到b B．线框cd边受到的安培力方向向下 C．感应电动势大小为 D．ab间电压大小为 ‎18．两根相距为L的足够长的金属直角导轨如右图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动．重力加速度为g.以下说法正确的是(　　)‎ A．ab杆所受拉力F的大小为μmg＋ B．cd杆所受摩擦力为零 C．回路中的电流强度为 D．μ与v1大小的关系为μ＝‎ eq f(2Rmg,B2L2v1)‎ ‎19．如图所示，质量m1＝‎0.1 kg，电阻R1＝0.3 Ω，长度l＝‎0.4 m的导体棒ab横放在U型金属框架上．框架质量m2＝‎0.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，相距‎0.4 m 的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2＝0.1 Ω 的MN垂直于MM′.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5 T．垂直于ab施加F＝2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取‎10 m/s2.求框架开始运动时ab速度v的大小；‎ ‎20．如右图所示，在竖直平面内有一个“日”字形线框，线框总质量为m，每条短边长度均为l.线框横边的电阻均为r，竖直边的电阻不计．在线框的下部有一个垂直“日”字平面方向向里的磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的高度也为l.让线框自空中一定高处自由落下，当线框下边刚进入磁场时立即做匀速运动．重力加速度为g.求：‎ ‎(1)“日”字形线框做匀速运动的速度v的大小．‎ ‎(2)“日”字形线框从开始下落起，至线框上边离开磁场的过程中所经历的时间t.‎ ‎21．如图所示，在两条平行光滑的导轨上有一金属杆ab，外加磁场跟轨道平面垂直，导轨上连有两定值电阻(R1＝5 Ω，R2＝6 Ω)和滑动变阻器R0，电路中的电压表量程为0～10 V，电流表的量程为0～‎3 A，把R0调至30 Ω，用F＝40 N的力使ab杆垂直导轨向右平移，当杆达到稳定状态时，两块电表中有一块表正好满偏，而另一块表还没有达到满偏，求此时ab杆的速度(其他电阻不计)．‎ ‎22．在光滑绝缘水平面上，电阻为0.1 Ω、质量为‎0.05 kg的长方形金属框abcd，以‎10 m/s的初速度向磁感应强度B＝0.5 T、方向垂直水平面向下、范围足够大的匀强磁场滑去．当金属框进入磁场到达如上图所示位置时，已产生1.6 J的热量．‎ ‎(1)在图中ab边上标出感应电流和安培力方向，并求出在图示位置时金属框的动能．‎ ‎(2)求图示位置时金属框中感应电流的功率．(已知ab边长L＝‎0.1 m)‎ 高二物理寒假作业（四）电磁感应 参考答案 ‎1．解析：　在B、C中，穿过圆形回路的磁通量不为零，当切断导线中的电流时，磁通量减少，所以有感应电流产生；而A、D中穿过圆形回路的磁通量为零且无变化，所以没有感应电流产生．‎ 答案：　BC ‎2．解析：　根据感应电流的产生条件，只有穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中才产生感应电流，A错，B对；变化的磁场产生感生电场，与是否存在闭合线圈无关，C错，D对．‎ 答案：　BD ‎3．解析：　大环和小环在磁场中的有效面积等于在磁场区域范围内的一部分，两环的有效面积相同，故Φ1＝Φ2.‎ 答案：　C ‎4．解析：　本题考查了对楞次定律的理解及应用，感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的原磁通量的变化，故C对A、B、D错．‎ 答案：　C ‎5．解析：　当bc受力向下时，说明感应电流方向由b指向c，当向左进入磁场时，磁通量增加，感应电流的磁场方向应该与原磁场方向相反，垂直纸面向里，用右手螺旋定则可以判断感应电流方向为顺时针方向．‎ 答案：　A ‎6．答案：　C ‎7．解析：选D.断开开关S，A图中由于电容器被充电，开关S处仍将产生电弧；B、C图中闭合开关时，电路发生短路；而D图是利用二极管的单向导电性使线圈短路可避免开关处电弧的产生，故D正确．‎ ‎8．解析：　整个圆环电阻是R，其外电阻是圆环的3/4，即磁场外的部分，而磁场内切割磁感线有效长度是R，其相当于电源，E＝B·R·v，根据欧姆定律可得U＝E＝BRv，D正确．‎ 答案：　D ‎9．解析：　cd棒切割磁感线E＝Blv，I＝＝＝与t成正比，由楞次定律(或右手定则)可知感应电流为顺时针方向，故D正确．‎ 答案：　D ‎10．解析：　磁场增强，则穿过回路的磁通量增大，故感应电流的磁场向外，由安培定则知电流对整个电路而言应沿逆时针方向；若分开讨论，则外环逆时针，内环顺时针．‎ 答案：　A ‎11．解析：　因磁场变化，发生电磁感应现象，杆ab中有感应电流产生，而使杆ab受到磁场力的作用，并发生向右运动．而ab向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加的趋势，说明原磁场的磁通量必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关．‎ 答案：　AD ‎12．解析：　金属杆由图示位置转过90°的过程中，ΔΦ＝，‎ 所以，q＝＝.‎ 答案：　B ‎13．解析：　磁铁转动时，在图示情况下，设铜环不动，则铜环的左、右两侧分别与磁铁左、右两端做相对远离的运动．根据楞次定律的广义描述，铜环中的感应电流的效果将要阻碍这种相对运动，因此两者转向应相同；又因只能阻碍不是阻止，相对远离的现象仍然存在，故ω′＜ω，两者转向相同，故选C.‎ 答案：　C ‎14．解析：　A端接电源的正极，B端接电源的负极的瞬间，在线圈abcd中形成向里的磁场，由楞次定律可以判断感应电流的方向沿a→b→c→d→a方向，再根据“同向电流相吸引，异向电流相排斥”的结论可知线框给线圈abcd的作用力向左，故应向左运动，B正确．‎ 答案：　B ‎15．解析：　由Q＝CU，C＝知，增大极板距离d，电容C减小，因此Q也减小，故A错误；由U＝E＝n＝nS，分析可得增大磁感应强度变化率或增大线圈在垂直磁场方向的投影面积可增大A、B间电压，从而使Q增大，所以B正确，C、D错误．‎ 答案：　B ‎16．解析：选D.电键S由断开到闭合瞬间，回路中的电流要增大，因而在L上要产生自感电动势．根据楞次定律，自感电动势总是要阻碍引起它的电流的变化，这就是说由于电流增加引起的自感电动势，要阻碍原电流的增加．而阻碍不是阻止，电流仍要增大，而达到稳定后其电流为2I0，故选项D正确．‎ ‎17．答案：　ABD ‎18．解析：　由法拉第电磁感应定律可得，ab杆在切割磁感线时产生的感应电动势为BLv1，cd杆运动方向与磁场平行，无感应电动势，所以闭合回路中的感应电流I＝＝，对ab杆，由平衡可知，F＝Ff＋BIL，所以F＝μmg＋；同理对cd杆，由平衡可知，Ff′＝mg，又Ff′＝μBIL，所以μ＝，因此A、D正确．‎ 答案：　AD ‎19．解析：　ab对框架的压力F1＝m‎1g 框架受水平面的支持力FN＝m‎2g＋F1‎ 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到的最大静摩擦力为F2＝μFN ab中的感应电动势E＝Blv MN中电流I＝ MN受到的安培力F安＝IlB 框架开始运动时 F安＝F2‎ 由上面各式代入数据解得v＝‎6 m/s.‎ 答案：　‎6 m/s ‎20．解析：　(1)进入磁场时的速度为v，据题意有：IBl＝mg，‎ I＝＝，‎ 解得：v＝.‎ ‎(2)线框下边进入磁场区域前做自由下落运动，设下落的时间为t1，从线框下边进入磁场到上边离开磁场下边界做匀速运动，设此过程的下落时间为t2，据题意有：v＝gt1　t1＝　t2＝ 解得：t2＝ 由两式解得全过程所用时间：t＝t1＋t2＝＋.‎ 答案：　(1)　(2)＋ ‎21．解析：　假如电压表满偏，则通过电流表的电流是I2＋I0＝ A＋ A＝‎2 A，小于电流表‎3 A的量程，符合题意．‎ ab切割磁感线产生的电动势E＝BLv①‎ ab相当于电源有：E＝U＋(I2＋I0)R1②‎ ab达到稳定速度时，F＝F安＝(I2＋I0)LB③‎ ‎①②③联立得v＝‎1 m/s.‎ 答案：　‎1 m/s ‎22．解析：　(1)ab边上感应电流的方向b→a，安培力方向向左，金属框从进入磁场到图示位置能量守恒得：mv02＝mv2＋Q，Ek＝mv2＝mv02－Q＝×0.05×102 J－1.6 J＝0.9 J.‎ ‎(2)金属框在图示位置的速度为v＝＝ m/s＝‎6 m/s.E＝Blv，‎ I＝＝＝ A＝‎3 A．感应电流的功率P＝I2R＝32×0.1 W＝0.9 W.‎ 答案：　(1)电流的方向b→a.　安培力的方向向左　0.9 J　(2)0.9 W