2021—2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第二册2.2法拉第电磁感应定律同步练习(Word版含答案)

文档属性

名称 2021—2022学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第二册2.2法拉第电磁感应定律同步练习(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 238.6KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-12-23 09:52:12

图片预览

文档简介

2021—2022学年高二上学期物理选择性必修第二册第二章电磁感应2.2法拉第电磁感应定律
一、单选题(本大题共7小题,每小题4分,共28分)
如图所示,、是间距为的平行光滑金属导轨,置于磁感应强度为、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,、间接有一阻值为的电阻一根与导轨接触良好、有效阻值为的金属棒垂直导轨放置,并在水平外力作用下以速度向右匀速运动,不计导轨电阻,则
A. 通过电阻的电流方向为
B. 端电势比端高
C. 、两点间电压为
D. 外力做的功等于电阻产生的焦耳热
如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中,有长为的导体棒恰好能架在金属框架上并以的速度向右滑动,导体棒与金属框架始终垂直且接触良好。磁场方向垂直金属框架平面向外,电阻,导体棒的电阻,其他电阻不计。下列说法正确的是
A. 感应电动势的大小为
B. 导体棒上的电流方向从到
C. 电路的总电阻为
D. 通过导体棒的电流是
如下图甲所示,匝的线圈两端,与一个理想电压表相连。线圈内有垂直指向纸内方向的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示规律变化,则电压表的读数应该是
A. B. C. D.
如图所示,在水平面内平行放置的光滑金属导轨和的左端接有阻值为的电阻,导轨间距为,导轨间虚线左、右两侧分别有磁感应强度大小均为、方向相反的匀强磁场,磁场方向垂直于导轨所在平面。金属棒垂直放在导轨上,棒和导轨的电阻均不计。金属棒在水平恒力的作用下,从虚线左侧向右运动,在左侧区域中恰好以速度做匀速运动,则
A. 金属棒在虚线左侧运动时通过金属棒的电流方向从到
B. 金属棒在虚线右侧运动时通过电阻的电流为
C. 水平恒力的大小为
D. 金属棒在虚线右侧先做减速运动,最后以的速度做匀速运动
如图所示,边长为、电阻值为的正方形线圈处于磁感应强度为的匀强磁场中,将线圈以速度匀速拉出磁场的过程中,下列结论不正确的是( )
A. 线圈中感应电流的大小为
B. 线圈中产生的热量为
C. 外力对线圈做的功为
D. 移动线圈的外力的功率为
如图甲所示,水平放置的平行金属导轨连接一平行板电容器和一电阻,导体棒放在导轨上且与导轨接触良好,导体棒的电阻为,其余部分电阻不计。整个装置放于垂直于导轨平面的磁场中,磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示垂直导轨平面向外为时的磁感应强度的方向,导体棒始终保持静止。则在时间内( )
A. 导体棒所受安培力的大小始终不变
B. 导体棒两端的电势差先增大后减小
C. 电容器所带的电荷量先减小后增大
D. 流经电阻的电流始终不变
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向上、向下、向左、向右分别平移出磁场,如图所示,则线框移出磁场的整个过程中下列说法不正确的是
A. 四种情况下流过边的电流的方向都相同
B. 四种情况下两端的电势差都相等
C. 四种情况下流过线框的电量都相等
D. 四种情况下磁场力对线框做的功率都相等
二、多选题(本大题共3小题,每小题6分,选不全3分,共18分)
多选如图所示,在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈,在水平外力作用下以大小为的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场,第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场,则下列说法正确的是( )
A. 第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为:
B. 第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为:
C. 第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为:
D. 第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为:
如图所示,在光滑水平的平行导轨、左端接一阻值为的电阻导轨电阻不计,两轨道之间有垂直纸面向里的匀强磁场。一电阻也为的金属杆,垂直两导轨放在轨道上。现让金属杆在外力作用下分别以速度、由图中位置匀速运动到位置,两次运动过程中杆与导轨接触良好,若两次运动的速度之比为,则在这两次运动中下列说法正确的是
A. 两端的电压之比为
B. 回路中产生的总热量之比
C. 外力的功率之比
D. 通过导体横截面的电荷量
如图所示,一“”形光滑导轨与水平面成角倾斜放置,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,现长度等于导轨宽度的导体棒在平行于导轨向下的拉力作用下,由静止开始沿导轨向下做匀加速运动,其加速度,导体棒与导轨始终接触良好。用表示导体棒下滑的时间,则到达导轨底端前拉力、安培力、通过导体棒任意截面的电量以及定值电阻上消耗的功率与或之间的关系图象正确的是
A. B. C. D.
三、填空题(本大题共2小题,共14分)
(8分)法拉第发明了世界上第一台发电机。如图所示,圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间,两电刷、分别与盘的边缘和中心点接触良好,且与灵敏电流计相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动,则
电刷的电势________填“高于”或“低于”电刷的电势;
若只将电刷移近,灵敏流计的示数________填“变大”或“变小”;
若只提高金属盘转速,灵敏电流计的示数________填“变大”或“变小”;
若只将变阻器滑片向左滑动,灵敏电流计的示数________填“变大”或“变小”。
(6分)如下图甲所示,环形线圈的匝数,它的两个端点和间接有一理想电压表,线圈内磁感应强度的变化规律如图乙所示,线圈面积,则________,电压表示数为________.
四、计算题(本大题共4小题,每小题各10分,共40分)
如图甲所示,一个电阻值为,匝数为的圆形金属线圈与阻值为的电阻连接成图甲所示闭合电路。圆形线圈内存在垂直于线圈平面向里的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。导线的电阻不计。求:
金属线圈中产生的感应电动势;
时间内电阻两端的电压及电阻上产生的热量;
时间内通过电阻的电量。
如图所示,和为固定在水平面上的平行光滑金属轨道,轨道间距为。质量为的金属杆置于轨道上,与轨道垂直。整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度,在平行于导轨的拉力作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速度。电路中除了电阻之外,杆的电阻,其余电阻不计。求:
感应电动势的大小;
判断流过电阻的电流方向并计算电流的大小;
杆两端的电压及外力的大小。
如图所示,两根平行且光滑的金属轨道固定在斜面上,斜面与水平面之间的夹角,轨道上端接一只阻值为的电阻器,在导轨间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁场的磁感应强度,两轨道之间的距离为,且轨道足够长,电阻不计.现将一质量为,有效电阻为的金属杆放在轨道上,且与两轨道垂直,然后由静止释放,求:
金属杆下滑过程中可达到的最大速率;
金属杆达到最大速率以后,电阻器每秒内产生的电热.
如图俯视图,虚线右侧有竖直向下的磁感应强度为的匀强磁场,边长为,质量为的正方形导线框起初静止在光滑水平地面上。从时刻起,用水平恒力向右拉线框从图示位置开始运动,此后线框运动的图像如图所示。求:
恒力的大小;
线框进入磁场过程中感应电流的大小;
线框进入磁场过程中线框产生的热量。
2.2法拉第电磁感应定律参考答案
1.【答案】
解析A、根据右手定则可知:中产生的感应电流方向为,则通过电阻的电流方向为,故A错误;
B、金属导线相当于电源,端相当于电源的正极,电势较高,故B正确;
C、金属导线相当于电源,两点间的电压是路端电压,即是两端的电压;根据闭合电路欧姆定律得知,两点间的电压为,故C错误;
D、棒向右做匀速直线运动,根据能量守恒得知:外力做的功等于电路中产生的焦耳热,故D错误;故选:。
2.【答案】
解析A.感应电动势,故A错误;
B.根据右手定则知导体棒上的电流方向从到,故B错误。
C.电路的总电阻,故C错误;
D.通过的电流,故D正确;
故选D。
3.【答案】
4.【答案】
解析A.根据右手定则可以判断金属棒在虚线左侧运动时通过金属棒的电流方向从到,故A错误;
C.导体棒在水平恒力作用下在左磁场中匀速直线运动,,,又导体棒切割磁感线运动时产生的电动势为,根据闭合电路欧姆定律有:,联立解得:,故C正确;
导体棒以进入右侧磁场时,导体棒所受安培力向左,棒所受合力为,继续匀速直线运动,此时通过电阻的电流为,故BD错误。
故选C。
5.【答案】
解析A.根据切割得出感应电动势为,得出感应电流为,故A正确;
B.线框中产生的热量为:,故B正确;
C.外力对线圈做的功,故C正确;
D.移动线圈的外力的功率等于安培力做功的功率,故D错误;
本题选择错误的,故选D。
6.【答案】
解析磁感应强度随时间均匀变化,感应电动势恒定,流经电阻和导体棒的电流始终保持不变;导体棒两端的电势差不变,电容器两极板间的电势差保持不变;电容器所带的电荷量保持不变;磁感应强度变化,导体棒所受安培力的大小先减小后增大。故D正确。ABC错误。
故选D。
7.【答案】
解析A.四种情况线圈的磁通量均减小,根据楞次定律判断可知线圈中感应电流方向均为顺时针方向,所以流过边的电流的方向都相同,故A正确,不符合题意;
B.设正方形线框边长为,电阻为,磁感应强度为,则得:
左边第一幅图中,两端的电势差为;第二幅图中,两端的电势差为;第三、四幅图中,两端的电势差均为,故B错误,符合题意;
C.由法拉第电磁感应定律,电荷量,可知流过线框的电量都相等,故C正确,不符合题意;
D.安培力对线框做功的功率为,可知安培力对线框做功的功率都相等,故D正确,不符合题意。故选B。
8.【答案】
解析设磁感应强度为,边长度为,边长为,线圈电阻为;
A.线圈进入磁场过程中,产生的感应电动势,感应电流为:,感应电流与速度成正比,第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比:,故A正确;
B.线圈进入磁场时受到的安培力为:,线圈做匀速直线运动,由平衡条件得,外力为:,外力功率为:,功率与速度的平方成正比,第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为:,故B错误;
C.线圈进入磁场过程中产生的热量为:,产生的热量与速度成正比,第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比:,故C正确;
D.通过导线横截面电荷量为:,电荷量与速度无关,电荷量之比为:,故D错误;故选AC。
9.【答案】
解析A.两种情况下杆产生的电动势分别为、,回路中的总电阻为。回路中两次的电流分别为、,故电流之比为,根据欧姆定律有,故选项A正确;
B.两次运动所用的时间为,故产生的热量之比为,故选项B错误;
C.由于棒做匀速直线运动,故外力的功率等于回路中的功率,故,故选项C错误。
D.两种情况下磁通量的变化量相同,则通过导体横截面的电荷量为,故通过电阻横截面的电荷量为,故选项D正确。故选AD。
10.【答案】
解析金属棒做匀加速直线运动,,根据,可知金属棒产生的感应电动势是均匀增大,由上分析得:,又,,安培力均匀增加,则得:,拉力均匀增加,故A错误,C正确
B.,可知,图象为开口向上的抛物线,,故B错误,
D.电阻的发热功率等于,可知是一条过原点的直线,故D正确。
故选CD。
11.【答案】低于变小变大变小
解:根据安培定则可知,穿过金属盘的磁场方向向右,由右手定则判断可知,金属盘产生的感应电流方向从到,则电刷的电势高于电刷的电势;若仅将电刷移近,使电刷、之间距离减小,切割磁感线的有效长度减小,产生的感应电动势减小,感应电流减小,则灵敏电流计的示数变小;若只提高金属盘转速,感应电动势增大,感应电流增大,故灵敏电流计的示数变大;若仅将滑动变阻器滑片向左滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路电流减小,磁场减弱,感应电动势减小,感应电流减小,灵敏电流计的示数将减小。
12.【答案】;
解析由图象可知,由得:,即电压表示数为。
故答案为:;.
13.解:由法拉第电磁感应定律结合图像乙有
根据闭合电路欧姆定律有:
所以
根据焦耳定律有:
时间内通过电阻的电量
14.解:当杆速度为,感应电动势为;
根据右手定则可知导体棒中的电流方向为到,则流过的电流方向为到;
感应电流;
金属杆两端电压为路端电压,即,因金属杆做匀速运动,故合外力与安培力等大反向,故外力大小为。
15.解:当达到最大速率时,金属感受力平衡:
根据法拉第电磁感应定律有:
根据闭合电路欧姆定律有:
根据安培力公式有:
解得:;
根据能的转化和守恒定律,达到最大速度后,电路中每秒钟产生的热量为:
电阻器每秒钟产生的热量为:。
16.解:由图可知,在内线框在拉力作用下,做初速度为的匀加速度直线运动
由图得:加速度
由牛顿第二定律得: ;
线框以速度为匀速进入磁场,由平衡条件得:
解得: ;
线框匀速进入磁场过程中,由能量守恒定律得: 。
第2页,共6页
第1页,共6页