2019年高中物理第四章电磁感应分层训练进阶冲关4.5电磁感应现象的两类情况新人教版选修3_2.doc

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1、- 1 -分层训练 进阶冲关A 组 基础练(建议用时 20 分钟)1.如图所示,在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆 MN 在平行金属导轨上以速度 v 向右匀速滑动,MN 中产生的感应电动势为 E1;若磁感应强度增为 2B,其他条件不变,MN 中产生的感应电动势变为 E2。则通过电阻 R 的电流方向及 E1与 E2之比 E1E 2分别为 (C)A.ca,21 B.ac,21C.ac,12 D.ca,122.如图,直角三角形金属框 abc 放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为 B,方向平行于 ab 边向上。当金属框绕 ab 边以角速度 逆时针转动时,a、b、c 三点的电势分别为

2、 a、 b、 c。已知 bc 边的长度为 l。下列判断正确的是 (C)A. a c,金属框中无电流B. b c,金属框中电流方向沿 abcaC.Ubc=- Bl2,金属框中无电流D.Ubc= Bl2,金属框中电流方向沿 acba3.如图所示,边长为 a 的导线框 ABCD 处于磁感应强度为 B0的匀强磁场中,BC 边与磁场右边界重合。现发生以下两个过程:一是仅让线框以垂直于边界的速度 v 匀速向右运动;二是仅使磁- 2 -感应强度随时间均匀变化。若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相等,则磁感应强度随时间的变化率为 (B)A. B. C. D.4.(多选)矩形线圈 abcd,长 ab=2

3、0 cm,宽 bc=10 cm,匝数 n=200,线圈回路总电阻 R=5 。整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过。若匀强磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图所示,则 ( B、D )A.线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B.线圈回路中产生的感应电流为 0.4 AC.当 t=0.3 s 时,线圈的 ab 边所受的安培力大小为 0.016 ND.在 1 min 内线圈回路产生的焦耳热为 48 J5.如图所示,电阻 Rab=0.1 的导体 ab 沿光滑导线框向右做匀速运动,线框中接有电阻,R=0.4 线框放在磁感应强度 B=0.1 T 的匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,导体

4、ab 的长度 L=0.4 m,运动速度 v=10 m/s。线框的电阻不计。- 3 -(1)电路 abcd 中相当于电源的部分是_ab_,相当于电源的正极是_a_端。 (2)导体切割磁感线所产生的感应电动势 E=_0.4_V,流过电阻 R 的电流 I=_0.8_A。 (3)导体 ab 向右匀速运动所需的外力 F=_0.032_N。 (4)电阻 R 上消耗的功率 P=_0.256_W。 (5)外力的功率 P=_0.32_W。 6.如图所示,两个用相同导线制成的开口圆环,大环半径为小环半径的 1.5 倍。现用电阻不计的导线将两环连接在一起,若将大环放入一均匀变化的磁场中,小环处在磁场外,a、b 两点

5、间电压为 U1,若将小环放入这个磁场中,大环处于磁场外,a、b 两点间电压为 U2,则U1U 2=_32_。 7.半径为 r=0.4 m 的圆形区域内有均匀磁场,磁感应强度 B=0.2 T,磁场方向垂直纸面向里边长为 L=1.2 m 的金属正方形框架 ABCD 在垂直磁场的平面内放置,正方形中心与圆心 O 重合。金属框架 AD 与 BC 边上分别接有 L1、L 2两灯,两灯的电阻均为 R=2 ,一金属棒 MN 平行 AD 边搁在框架上,与框架接触良好,棒与框架的电阻均忽略不计。(1)若棒以匀速率向右水平滑动,如图所示。当滑过 AB 与 DC 边中点 E、F 时,灯 L1中的电流为0.4 A,求

6、棒运动的速率。- 4 -(2)撤去金属棒 MN,将右半框架 EBCF 以 EF 为轴向下翻转 90,若翻转后磁场随时间均匀变化,且灯 L1的功率为 1.2810-2W,求磁场的变化率 。【解析】(1)当导体棒滑过 AB 与 DC 边中点 E、F 时,产生感应电动势相当于电源,由于棒没有电阻,则感应电动势等于路端电压,即有 E=U=IR=0.42 V=0.8 V由 E=B2rv 得 v= =m/s=5 m/s。(2)由题,灯 L1的功率为 1.2810-2 W,则有 P= ;得 U= =0.16 V,E=2U=0.32 V而根据法拉第电磁感应定律得:E= = ,所以 = T/s=1.27 T/s

7、。答案:(1)5 m/s (2)1.27 T/sB 组 提升练(建议用时 20 分钟)8.如图所示,从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区,如果两次拉出的速度之比为 12,则两次线圈所受外力大小之比 F1F 2、线圈发热之比 Q1Q 2、则以下关系正确的是 (A)A.F1F 2=12,Q 1Q 2=12- 5 -B.F1F 2=21,Q 1Q 2=21C.F1F 2=12,Q 1Q 2=14D.F1F 2=12,Q 1Q 2=419.如图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 B 中,圆盘顺时针

8、旋转(从上往下看),下列说法正确的是 (B)A.穿过圆盘的磁通量发生变化B.圆盘中心电势比边缘要高C.R 上的热功率与圆盘转动角速度成正比D.产生的电动势大小与圆盘半径成正比10.面积为 0.4m2的 5 匝圆形线圈垂直磁场方向放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=2+0.5t(T),则(C)A.线圈有扩张的趋势B.线圈中磁通量的变化率为 1 Wb/sC.线圈中的感应电动势为 1 VD.t=4 s 时,线圈中的感应电动势为 8 V11.(多选)一个面积 S=410-2m2,匝数 n=100 匝的线圈,放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图所示,则下列

9、判断正确的是 ( A、C )- 6 -A.在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于 0.08 Wb/sB.在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C.在开始的 2 s 内线圈中产生的感应电动势等于 8 VD.在第 3 s 末线圈中的感应电动势等于零12.(多选)如图所示,两水平放置的平行金属导轨 AB 和 CD 相距 0.5 m,AC 间接阻值为 1 的电阻,导体棒 MN 到 AC 的距离为 0.4 m,整个装置放在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中,导体棒 MN 垂直放在导轨上,导轨和导体棒 MN 的电阻可忽略不计,则下列说法正确的是 ( A、C )A.若导体棒 MN 向右滑动,

10、则 M 端电势高B.若匀强磁场的磁感应强度大小为 0.2 T,导体棒 MN 以 5 m/s 的速度水平向右匀速滑动时,则其所受水平外力的大小是 0.25 NC.若导体棒 MN 固定,图中磁场的磁感应强度随时间均匀增大,则导体棒中有 N 到 M 的电流D.若导体棒 MN 固定,磁场的磁感应强度随时间变化的规律为 B=(5+0.5t)T,则通过导体棒的电流为 0.125 AC 组 培优练(建议用时 15 分钟)13.如图甲所示,间距为 L、足够长的光滑平行金属导轨 MN 和 PQ 放置在绝缘水平桌面上,M、P 间接有阻值为 R 的电阻 R0,导体棒 ab 垂直放置在导轨上,接触良好。导轨间直径为

11、L 的- 7 -圆形区域内有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度 B 的大小随时间 t 的变化规律如图乙所示,导体棒和导轨的电阻不计,导体棒 ab 静止。求:(1)在 0t 0时间内,回路中的感应电动势 E。(2)在 0t 0时间内,电阻 R0产生的热量 Q。(3)若从 t=t0时刻开始,导体棒以速度 v 向右匀速运动,则导体棒通过圆形区域过程中,导体棒所受安培力 F 的最大值。【解析】(1)在 0t 0时间内,回路中的磁感应强度的变化率为 =圆形区域的面积:S=( )2=回路中的感应电动势:E= S= 。(2)在 0t 0时间内,电阻 R 上的电流 :I= =电阻 R 产生的热量 :Q=I 2Rt0= 。(3)导体棒进入圆形磁场区域,保持匀速直线运动,说明水平拉力和安培力二力平衡,当有效切割长度为 L 时,安培力最大,水平拉力 F 的最大值电动势:E=B 0Lv回路中的电流:I=导体棒受到的安培力:F=B 0IL- 8 -水平拉力 F 的最大值 :F m= 。答案:(1) (2) (3)