高二物理选修3-2达标检测试题27.doc

由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎5　电磁感应现象的两类情况 ‎(时间：60分钟)‎ 知识点一　两种感应电动势的产生 ‎1.某空间出现了如图‎4-5-16‎所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是(　　)．‎ 图‎4-5-16‎ A．沿AB方向磁场在迅速减弱 B．沿AB方向磁场在迅速增强 C．沿BA方向磁场在迅速增强 D．沿BA方向磁场在迅速减弱 解析　感生电场俯视顺时针，假设平行感应电场方向有闭合回路，则回路中的感应电流也是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应磁场向下，由楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB方向减弱，或原磁场方向向上且沿BA方向增强，所以选项A、C正确．‎ 答案　AC ‎2.如图‎4-5-17‎所示，内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场．设运动过程中小球带电荷量不变，那么(　　)．‎ 图‎4-5-17‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大 B．小球所受的磁场力一定不断增大 C．小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动 D．磁场力对小球一直不做功 解析　当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针做加速运动，所以C正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的挤压力FN和磁场的洛伦兹力F，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中F＝qvB，磁场在增强，球速先减小后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大，故B错；向心力F向＝m，其大小随速度先减小后增大，因此挤压力FN也不一定始终增大，故A错，正确答案为C、D.‎ 答案　CD ‎3.‎ 图4－5－18‎ 如图4－5－18所示，导体AB在做切割感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，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有关 D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 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力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B项正确，C、D项错误．‎ 答案　AB ‎4.‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 图4－5－19‎ 如图4－5－19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(　　)．‎ A．不变 B．增大 C．减少 D．以上情况都有可能 解析　当垂直纸面向里的磁场增强时，产生逆时针的涡旋电场，带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用，而使动能增加，故B正确．‎ 答案　B ‎5．(2012·新课标卷)如图4－5－20所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为(　　)．‎ 图4－5－20‎ A. B. ‎ C. D. 解析　设圆的半径为L，电阻为R，当线框以角速度ω匀速转动时产生的感应电动势E1＝B0ωL2.当线框不动，而磁感应强度随时间变化时E2＝πL2，由 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎＝得B0ωL2＝πL2，即＝，故C项正确．‎ 答案　C 知识点二　电磁感应中的能量转化与守恒 ‎6.‎ 图4－5－21‎ 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图4－5－21所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m的小金属块从抛物线y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是(　　)．‎ A．mgb B.mv2‎ C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2‎ 解析　金属块在进入磁场或离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生电流，进而产生焦耳热，最后，金属块在高为a的曲面上做往复运动，减少的机械能为mg(b－a)＋mv2，由能量转化和守恒定律可知，减少的机械能全部转化成焦耳热，即D选项正确．‎ 答案　D ‎7.‎ 图4－5－22‎ 如图4－5－22所示，将匀强磁场中的线圈(正方形，边长为L)以不同的速度v1和v2匀速拉出磁场，线圈电阻为R，那么两次拉出过程中，外力做功之比W1∶W2＝________.外力做功功率之比P1∶P2＝________.‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 解析　线圈匀速拉出磁场，故其动能未变化，线圈中由于电磁感应产生电流，即有电能产生，且电能全部转化为内能，故外力做多少功就有多少内能产生．‎ W＝Q＝I2R·Δt＝2R·＝∝v 故W1∶W2＝v1∶v2‎ 同理：由P＝＝∝v2，可得P1∶P2＝v∶v 答案　v1∶v2　v∶v ‎8.‎ 图4－5－23‎ 如图4－5－23所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动，则外力做功的功率是(　　)．‎ A. B. ‎ C. D. 解析　匀速转动，外力做功的功率与安培力的功率相同，克服安培力做的功转化为系统的内能，即外力做功的功率与发热功率相同．转动OC切割磁感线产生的电动势大小为E＝Br2ω，外力的功率为P＝＝，C项正确．‎ 答案　C ‎9.‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 图4－5－24‎ 如图4－5－24所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO′转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经时间t到达竖直位置，产生热量为Q，若重力加速度为g，则ab边在最低位置所受安培力大小等于(　　)．‎ A. B．BL C. D. 解析　由能量守恒得：mgL＝Q＋mv2 ①‎ F＝BIL ②‎ I＝ ③‎ 由①②③得：F＝ ，故选项D正确．‎ 答案　D 知识点三　电磁感应与力学综合 ‎10．如图4－5－25甲所示，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4－5－25乙为一段时间内金属杆受到的安培力F安随时间t的变化关系，则图中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是(　　)．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 图4－5－25‎ 解析　ab切割磁感线产生感应电动势E＝Blv，感应电流为I＝，安培力F安＝，所以v∝F安，v∝t，金属杆的加速度为定值，又由牛顿第二定律F－F安＝ma，即F＝F安＋ma，故D项正确．‎ 答案　D ‎11．如图4－5－26所示，两根足够长光滑平行金属导轨PP′、QQ′倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好．现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则 ‎(　　)．‎ 图4－5－26‎ A．金属棒ab最终可能匀速下滑 B．金属棒ab一直加速下滑 C．金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势 D．带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动 解析　金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势而对电容器充电，充电电流通过金属棒时受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有mgsin θ－BIl>0，金属棒将一直加速，A错B对；由右手定则可知，金属棒a端(即M板)电势高，C项正确；若微粒带负电，则静电力向上与重力反向，开始时静电力为0，微粒向下加速，当静电力增大到大于重力时，微粒的加速度向上，可以向下减速到零后再向上运动，D项错．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 答案　BC ‎12.‎ 图4－5－27‎ 如图4－5－27所示，正方形闭合线圈边长为0.2 m，质量为0.1 kg，电阻为0.1 Ω，在倾角为30°的斜面上的砝码质量为0.4 kg，匀强磁场磁感应强度为0.5 T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动．(g取10 m/s2)‎ ‎(1)求线圈匀速上升的速度；‎ ‎(2)在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功？‎ ‎(3)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？‎ 解析　(1)设绳子的拉力为F，对砝码：‎ F＝m1gsin 30°＝2 N 对线框：F＝m2g＋F安，F安＝ 代入数据得：v＝10 m/s ‎(2)W＝Fl＝2×0.2 J＝0.4 J.‎ ‎(3)由能量转化守恒定律得：Q＝W－m2gl＝0.4 J－0.1×10×0.2 J＝0.2 J.‎ 答案　(1)10 m/s　(2)0.4 J　(3)0.2 J ‎13．水平面上两根足够长的金属导线平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接，导轨上放一质量为m的金属棒(如图4－5－28甲所示)，金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下，用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动．当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速度v也会变化，v与F的关系如图4－5－28乙所示．(取重力加速度g＝10 m/s2)　‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 图4－5－28‎ ‎(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？‎ ‎(2)若m＝0.5 kg，L＝0.5 m，R＝0.5 Ω，磁感应强度B为多大？‎ 解析　(1)变速运动(或变加速运动或加速度减小的加速运动)．‎ ‎(2)感应电动势E＝Blv，感应电流I＝，安培力F安＝BIL＝，因金属杆受拉力、安培力作用，由牛顿第二定律得：F－＝ma，所以v＝F－，由图线可以得到直线的斜率k＝2，所以B＝ ＝1 T.‎ 答案　(1)变速运动　(2)1 T 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费