1、1 2020 届一轮复习人教版 电磁感应现象的两类情况 课时作业 一、选择题 1. (多选 )如图所示 ， 一金属半圆环置于匀强磁场中 ， 当磁场突然减弱时 ， 则 ( ) A N 端电势高 B M 端电势高 C. 若 磁 场 不 变 ， 将 半 圆 环 绕 MN 轴旋转 180的 过 程 中 ， N 端电势高 D. 若磁场不变 ， 将半圆环绕 MN 轴旋转 180的过程中 ， M 端电势高 答案 BD 解析 将半圆环补充为圆形回路，由楞次定律可判断圆环中产生的感应电动 势方向在半圆环中由 N 指向 M， 即 M 端电势高， B 正确；若磁场不变，半圆环绕 MN 轴旋转 180的过程中，由 楞
2、次定律可判断， 半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由 N 指向 M， 即 M 端电势高， D 正确。 2. 如 图 所 示 ， 两 个 相 同 导 线 制 成 的 开 口 圆 环 ， 大 环 半 径 为 小 环 半 径 的 2 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 间 电 压 为 U1，若将小环放入 这个磁场中 ，大环在磁场外 ， a、 b 两 点 间 电 压 为 U2， 则 ( ) U1 U1 A. U 1 B. 2 U2 2 U1 U1
3、 1 2 C.U 4 D. 2 2 4 答案 B U 3 解析 根据题意设小环的电阻为 R， 则大环的电阻为 2R， 小环的面积为 S， 则大环的面积为 4S， 且 B t k ， 当 大 环 放 入 该 均 匀 变 化 的 磁 场 中 时 ， 大 环 相 当 于 E1R 电 源 ， 小 环 相 当 于 外 电 路 ， 所 以 E1 4kS， U1 R 4 3kS；当小环放入磁场中时， 同理可得 E2kS，U2 E2 2R 2 kS， 故 U1 2。选项 B 正确。 R2R 3 U2 3. (多选 )如图所示 ， 导体 AB 在做切割磁感线运动时 ，将产生一个感应电动势 ， 因而在电路中有电流
4、通 过 ， 下列说法中正确的是 ( ) A. 因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B. 动生电动势的产生与洛伦兹力有关 C. 动生电动势的产生与电场力有关 D. 动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 答案 AB 解析 根据动生电动势的定义， A 正确；动生电动势中的非静电力与洛伦兹 2R 4 力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关， B 正确，C、 D 错误。 4 (多 选 )我 国 处 在 地 球 的 北 半 球 ， 飞 机 在 我 国 上 空 匀 速 地 巡 航 ， 机 翼 保 持 水 平 ， 飞 机 高 度 不 变 ， 由 于 地 磁 场 的 作 用 ， 金 属 机 翼
5、 上 有 电 势 差 。 设 左 侧 机 翼 末 端 处 的 电 势 为 1，右侧机翼末端处电势为 2， 则 ( ) A. 若 飞 机 从 西 向 东 飞 ， 1 比 2 高 B. 若 飞 机 从 东 向 西 飞 ， 2 比 1 高 C. 若 飞 机 从 南 向 北 飞 ， 1 比 2 高 D. 若飞机从北向南飞 ， 2 比 1 高 答案 AC 解析 在北半球，地磁场有竖直向下的分量，飞机在水平飞行过程中，机翼 5 切割磁感线，产生感应电动势，应用右手定则可以判断不管飞机向哪个方向飞行， 都是左边机翼末端电势 高，即 A、 C 正确。 5 用相同导线绕制的边长为 L 或 2L 的四个闭合导线框
6、 ，以相同的速度匀速 进入右侧匀强磁场 ，如图所示 。 在每个线框进入磁场的过程中 ， M、N 两点间的电 压分别为 Ua、 Ub、 Uc 和 Ud。 下列判断正确的是 ( ) A Ua Ub Uc Ud BU a Ub Ud Uc CU a Ub Uc Ud D Ub Ua Ud Uc 答案 B 解析 MN 两端电压为路端电压， Ua 3 5 ，Ub 3 ，Uc 3 2Lv ， 4BLv 4 4 6BLv 4B 2BLv Ud 6B2Lv 3BLv，故选 B。 6. 如图所示 ， 宽度为 d 的有界匀强磁场 ， 方向垂直于纸面向里 。 在纸面所在平 面内有一对角线 长也为 d 的正方形闭合线
7、圈 ABCD， 沿 AC 方向垂直磁场边界匀速穿过该磁场 区域 。 规定逆时针方向为感应电流的正方向 ，t 0 时 C 点恰好进入磁 场 ， 则从 C 点进入磁 场开始到 A 点离开磁场为止 ， 闭合线圈中感应电流随时间的变化图象正确的是 ( ) 6 答案 A 解析 线圈在进磁场的过程中， 根据楞次定律可知， 感应电流的方向为 CBADC 方 向， 即为正值， 在出磁场的过程中，根据楞次定律知， 感应电流的方向为 ABCDA， 即 为负值。在线圈匀速进入磁场直到进入一半的过程中，切割磁感线的有效长度 均匀增大，感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，在线圈继续运动至全部 进 入 磁 场 的 过
8、 程 中 ， 切 割 磁 感 线 的 有 效 长 度 均 匀 减 小 ， 感 应 电 动 势 均 匀 减 小 ， 则 感 应 电 流 均 匀 减 小 ； 在 线 圈 匀 速 出 磁 场 直 到 离 开 一 半 的 过 程 中 ， 切 割 磁 感 线 的 有 效 长 度 均 匀 增 大 ， 感 应 电 流 均 匀 增 大 ， 在 线 圈 全 部 出 磁 场 的 过 程 中 ， 切 割 磁 感 线 的 有 效 长 度 均 匀 减 小 ， 7 感 应 电 流 均 匀 减 小 。 故 A 正 确 ， B、 C、 D 错误。 7. (多选 )如图所示 ， 水平放置的平行光滑金属导轨间距为 l， 左端与一
9、阻值为 R 的电 阻相连 ，导轨电阻不计 。 导轨间有竖直向下的匀强磁场 ，磁场的磁感应强度为 B。 金属杆 ab 垂直于两导轨放置 ，金属杆在两导轨间的部分的电阻为 r。 现对金属杆 ab 施加向右 的拉力 F， 使金属杆 ab 向右以速度 v 匀速运动 ， 则 ( ) A. 金属杆 ab 中的电流方向为由 a 到 b B. 金属杆 a 端 的 电 势 高 于 b 端的电势 8 C. 拉 力 F B2l2v R Blv 2 D. 电 阻 R 上 消 耗 的 功 率 P 答案 BD R r R 解析 金属杆 ab 切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可判断电流的方向为由 b 到 a， A 错误
10、； 把金属杆 ab 等效成电源，由于在电源内部，电流的方向为 从 b 到 a， 则 a 端电势比 b 端的电势高， B 正确；产生的感应电动势 E Blv， 电流 I E R r Blv Rr ，所以 FF 安BIl B2l 2v Rr ， C 错误；电阻上消耗的功率 P I 2R Blv Rr 2R，D 正确。 8. (多选 )两根足够长的光滑导轨竖直放置 ，间距为 L， 底端接阻值为 R 的电阻 。 将质量为 m 的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端 ， 金属棒和导轨接触良好 。 导 轨所在平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直 ，如图所示 。 除电阻 R 外其余电阻不计 。 现将金属棒 9
11、 从弹簧原长位置由静止释放 ， 则 ( ) A. 释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B. 金 属 棒 向 下 运 动 时 ， 流 过 电 阻 R 的 电 流 方 向 为 a b C. 金属棒的速度为 v 时 ，所受的安培力大小为 B2L2v F 安 R D. 电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 答案 AC 解析 在金属棒释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力， A 正确。由右手定则可得，电流的方向从 b 到 a，B 错误。当速度为 v 时，产生的感 10 应电动势为 E BLv， 受到的安培力为 F 安 BIL， 计算可得 F 安 B2L2v R ， C 正
12、确。 将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，金属棒的重力势能转化为弹簧的弹性势能、 金属棒的动能和电能， 金属棒的重力势能最终的减少量等于弹性势能最终的增加 量和电能，电能等于电阻 R 上产生的总热量， D 错误。 9. (多选 )如图所示 ， 阻值为 R 的金属棒从图示 ab 位置分别以 v1、 v2 的速度沿光 滑导轨 (电阻不计 )匀速滑到 ab位置， 若 v1v2 12， 则在这两次过程中 ( ) A. 回 路 电 流 I 1I 2 1 2 B. 产 生 的 热 量 Q1Q2 12 C. 通过任一截面的电荷量 q1q212 D. 外 力 的 功 率 P1P21 2 答案 AB 解析 回路中
13、感应电流为： I E BLv ， I v，则得： I I v v 12， 故 A R 2 BLv2 R s B2L2sv 1 2 1 2 正确；产生的热量为： QI Rt R Rv R ，Q v， 则 得 ： Q1Q2 v1v2 1 2， 故 B 正确；通过任一截面的电荷量为： q It BLv R t BLs R ，q 与 v 无关，则得： 11 q1q2 11， 故 C 错误；由于棒匀速运动，外力的功率等于回路消耗的电功率，即 2 BLv2 2 得：P I R R R， Pv ， 则 得 ： P1P2 14， 故 D 错误。 10. (多选 )如图所示 ，两根光滑的金属导轨 ，平行放置在倾
14、角为 的斜面上 ， 导轨 12 的下端接有电阻 R， 导轨自身的电阻可忽略不计 。 斜面处在一个匀强磁场中 ， 磁场 方向 垂直于斜面向上 。 质量为 m、 电阻可以不计的金属棒 ab， 在沿着斜面与棒垂直的恒力 F 作用下沿 导轨匀速上滑 ， 并上升高度 h， 在这一过程中 ( ) A. 作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零 B. 作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于 mgh 与电阻 R 上产生的焦 耳热之 和 C. 恒 力 F 与安培力的合力所做的功等于零 D. 恒力 F 与重力的合力所做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热 答案 AD 解析 金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析
15、可知，有三个力对金属棒做功，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，B 错误；恒力 F 与 安培力的合力与重力沿导轨向下的分力大小相等、方向相反，该合力所做的功等 于棒的重力势能的增加量 mgh， C 错误；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，恒力 F 与重力的合力可 分解 为垂直导轨向下和沿导轨向上两个力，沿导轨向上的分力与棒受到的安培力 大小相等、方向相反，故恒力 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。 二、非选择题
16、11. 如图所示 ， 用质量为 m、 电阻为 R 的均匀导线做成边长为 l 的单匝正方形线框 MNPQ，线框每一边的电阻都相等 。 将线框置于光滑绝缘的水平面上 。在线框的右侧存在垂直水 平面向里的有界匀强磁场 ， 磁场边界间的距离为 2l ， 磁感应强度为 B。 在垂直 MN 边的水平拉力作用下 ，线框以垂直磁场边界的速度 v 匀速穿过磁场 。 13 R v 在运动过程中线框平面水平 ，且 MN 边与磁场的边界始终平行 。 求： (1)线 框 MN 边 刚 进 入 磁 场 时 ， 线 框 中 感 应 电 流 的 大 小 ； (2)线 框 MN 边 刚 进 入 磁 场 时 ， M、 N 两 点
17、 间 的 电 压 UMN ； (3)在线框从 MN 边刚进入磁场到 PQ 边刚穿出磁场的过程中 ， 水平拉力对线 框所做的功 W。 Blv 3 2B2l3v 答案 (1) R (2)4Blv (3) R 解析 (1)线框 MN 边刚进入磁场时， 感应电动势 EBlv 线框中的感应电流 I E Blv R 。 3 3 (2)M、 N 两 点 间 的 电 压 UMN 4E 4Blv。 (3)只有 MN 边在磁场中时，线框运动的时间 t l 此过程线框中产生的焦耳热 Q I2Rt B 2l 3v R B2l 3 同理，只有 PQ 边在磁场中运动时线框中产生的焦耳热 Q R 根据能量守恒定律得水平拉力
18、做功为 2B2l3v W 2Q R 。 v 14 12. 如图所示 ， 一矩形金属框架与水平面成 37角 ， 宽 L 0.4 m，上 、 下两端各有一个电阻 R02 ，框架的其他部分电阻不计 ，框架足够长 ， 有一垂直于金属 框架平面向上的匀强磁场 ，磁感 应强度 B 1.0 T。 ab 为金属杆 ， 与框架良好接触 ， 其质量 m 0.1 kg， 电阻 r1 .0 ， 杆与框架间的动摩擦因 数 0 .5。 杆由静止开始下滑， 从开始下滑到速度达到最大的过程中 ， 上端电 阻 R0 产生的热量 Q0 0.5 J(g 15 2 I2 取 10 m/s2 sin37 0.6， cos37 0.8)
19、。 求 ： (1)流 过 R0 的最大电流； (2)从开始运动到速度达到最大的过程中 ab 杆沿框架下滑的距离； (3)在 1 s时间内通过 ab 杆横截面的最大电荷量 。 答案 (1)0.25 A (2)11.5625 m (3)0.5 C 解析 (1)当速度达到最大时，杆受力平衡，有 BImL mgos mgsin， 此时 ab 杆中有最大电流，则 Im sinc osmg BL 0.60.50.8 0.110 1.00.4 A 0.5 A Im 流 过 R0 的 最 大 电 流 I0 2 0.25 A。 R0 (2)Em ImR 总 Im r 2 0 .52 V1.0 V Em 1.0 此时杆的速度 vm BL 1.00.4 m/s2.5 m/s 因为 QI Q0 Rt，Q 00.5 J， Q杆 0R0 I杆 r 1 2， 即 Q 杆 2Q0，所以 Q 总 4Q 02 J。 ， 2 16 2 1 2 由动能定理得 mgssin mgcsosQ 总 2mvm 0 解得杆下滑的距离 mvm2Q 总 s 2mg sin cos 0.12.52 22 20.110 0.6 0.50.8 m11.5625 m。 17 (3)1 s 内通过 ab 杆的最大电荷量 q R总 BS R总 BLvmt R总 1.00.42.51 2 C 0.5 C。
