2.4电磁感应的案例分析 同步练习（word版含答案）

2.4电磁感应的案例分析同步练习
一、选择题（共15题）
1．如图所示，平行导轨之间有一个矩形磁场区，在相等面积两部分区域内存在着磁感应强度大小相等方向相反的匀强磁场．细金属棒AB沿导轨从PQ处匀速运动到P′Q′的过程中，棒上AB两端的电势差UAB随时间t的变化图象正确的是
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω．一导体棒MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5．在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为（重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6）
A．2.5m/s，1W B．5m/s，1W C．7.5m/s，9W D．15m/s，9W
3．如图所示，倾角为的平行金属导轨宽度L，电阻不计，底端接有阻值为R的定值电阻，处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中．有一质量为m，电阻为r，长度也为L 的导体棒垂直放在导轨上，它与导轨之间的动摩擦因数为现让导体棒从导轨底部以初速度冲上导轨，上滑的最大距离为s，返回到初位置的速度为．下列说法正确的是（ ）
A．在上滑过程中，通过电阻R上的电荷量为
B．导体棒在上滑过程中所用时间为
C．导体棒从开始运动到回到底端，回路产生的焦耳热为
D．导体棒在上滑过程中，R上产生的焦耳热大于下滑过程中R上产生的焦耳热
4．如图所示，在0≤x≤2L的区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直于xy坐标系平面(纸面)向里．具有一定电阻的矩形线框abcd位于xy坐标系平面内，线框的ab边与y轴重合，bc边长为L。设线框从t=0时刻起在外力作用下由静止开始沿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变化的函数图象可能是图中的 ( )
A． B．
C． D．
5．光滑的平行金属导轨轨道平面与水平面的夹角为θ，导轨上端接一阻值为R的电阻，导轨所在空间有垂直导轨平面向上的均匀磁场，有一质量为m、电阻为r的金属棒ab，放在导轨上，其余部分电阻不计．要使金属棒始终处于平衡状态， 则磁场随时间变化的图像可能是：
A． B．
C． D．
6．如图所示，在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，固定着两根水平金属导轨ab和cd，导轨平面与磁场方向垂直，导轨间距离为L，在导轨左端a、c间连接一个阻值为R的电阻，导轨电阻可忽略不计．在导轨上垂直导轨放置一根金属棒MN，其电阻为r，用外力拉着金属棒向右匀速运动，速度大小为v．已知金属棒MN与导轨接触良好，且运动过程中始终与导轨垂直．则在金属棒MN运动的过程中
A．金属棒MN中的电流方向为由M到N
B．电阻R两端的电压为BLv
C．金属棒MN受到的安培力大小为
D．电阻R产生焦耳热的功率为
7．如图所示，A、B为同种金属材料制成的正方形线框，且导线横截面积相同，A的边长是B的二倍，当它们的底边在同一高度时同时开始竖直下落，垂直进入如图所示的磁场中，A恰能匀速下落，那么（　　）
A．B框一定匀速下落
B．刚进入磁场时，A中感应电流是B中感应电流的2倍
C．二框全部进入磁场后将匀速运动
D．二框全部进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量相等
8．如下图所示，有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高H处自由落下，其下边ab进入匀强磁场区后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，则线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )
A．2mgL B．2mgL＋mgH
C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH
9．某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪，测速原理如图所示．在传送带一端的下方固定有间距为、长度为的平行金属电极．电极间充满磁感应强度为、方向垂直传送带平面（纸面）向里、有理想边界的匀强磁场，且电极之间接有理想电压表和电阻，传送带背面固定有若干根间距为的平行细金属条，其电阻均为，传送带运行过程中始终仅有一根金属条处于磁场中，且金属条与电极接触良好．当传送带以一定的速度匀速运动时，电压表的示数为．则下列说法中正确的是（ ）
A．传送带匀速运动的速率为
B．电阻产生焦耳热的功率为
C．金属条经过磁场区域受到的安培力大小为
D．每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做功为
10．如图所示，电阻为R的长方形闭合金属线圈abcd竖直放置，无限长直导线放置在线圈正上方，通有水平向右的恒定电流，电流周围产生磁场，通过线圈中的磁通量为。现线圈绕水平轴线'以角速度为匀速转动，自初始位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．感应电流方向为dcbad B．初始位置的感应电动势最大
C．线圈的平均感应电动势为 D．通过线圈横截面的电荷量为
11．如图所示，水平虚线下方存在大小为B、方向水平向里的匀强磁场．正方形金属线框abcd边长为L，质量为m，电阻为R．将线框在虚线上方一定高度处由静止释放，运动过程中ab边始终水平，线框始终在竖直面内，所受空气阻力恒为f．线框进入磁场的过程做匀速直线运动．重力加速度为g．则线框释放时ab边与水平虚线间的高度差为
A． B．
C． D．
12．如图所示，由粗细均匀的电阻丝制成的边长为l的正方形线框abcd，其总电阻为R，现使线框以水平向右的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域，整个过程中ab、cd两边始终保持与磁场边界平行．令线框的cd边刚好与磁场左边界重合时t=0，电流沿abcda流动的方向为正，U0=Blv。线框中a、b两点间电势差Uab随线框cd边的位移x变化的图象正确的是（ ）
A． B． C． D．
13．如图所示，一正四边形导线框恰好处于匀强磁场的边缘，如果将导线框以某一速度匀速向右拉出磁场，则在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．如果导线框的速度变为原来的2倍，则外力做的功变为原来的4倍
B．如果导线框的速度变为原来的2倍，则电功率变为原来的2倍
C．如果导线框的材料不变，而边长变为原来的2倍，则外力做的功变为原来的2倍
D．如果导线框的材料不变，而边长变为原来的2倍，则电功率变为原来的2倍
14．如图是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线竖直向下垂直穿过铜盘，在a、b两处用电刷将导线分别与铜盘的边缘和转轴良好接触，逆时针匀速转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流，让小灯泡发光。则（　　）
A．回路中电流从b导线流进小灯泡
B．回路中有大小和方向周期性变化的电流
C．回路中感应电流产生的原因是铜盘内磁通量的变化
D．回路中a处的电势比b处的电势高
15．在如图所示的竖直平面内，在水平线MN的下方有足够大的匀强磁场，一个等腰三角形金属线框顶点C与MN重合，线框由静止释放，沿轴线DC方向竖直落入磁场中．忽略空气阻力，从释放到线框完全进入磁场过程中，关于线框运动的v t图像，可能正确的是(　　)
A．
B．
C．
D．
二、填空题（共4题）
16．在如下情况中，求出金属杆ab上的感应电动势E，回答两端的电势高低．
（1）ab杆沿轨道下滑到速度为v时（图甲），E=_______，____端电势高．（图中α、B、L均为已知）
（2）ab杆绕a端以角速度ω匀速转动时（图乙），E=_______，____端电势高．（图中B、L均为已知）
17．如图所示，电阻不计导体棒ab沿光滑的水平导线框向右做匀速运动，线框宽L=0.5m，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=1.0T，线框接有电阻R=3Ω,线框电阻不计，当ab棒的运动速度v=3.0m/s时，ab棒产生的感应电动势为________ V，通过R的电流为________ A，方向为 _______（填“c→d”或“d→c”）．
18．边长为L=1m、总电阻为R=2Ω的10匝正方形线圈，以速度v=2m/s匀速进入磁感应强度为B=2T的有界匀强磁场。线圈运动方向与磁场边界成θ=45°角，如图所示。当线圈中心经过磁场边界时，穿过线圈的磁通量Φ=______Wb；线圈所受安培力F=______N。
19．磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是________（填“防止”或“利用”）涡流而设计的，起________（填“电磁阻尼”或“电磁驱动”）的作用。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，电阻不计的相同的光滑弯折金属轨道MON与均固定在竖直平面内，二者平行且正对，间距为L=1m，构成的斜面跟水平面夹角均为，两侧斜面均处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B=0.1T．t=0时，将长度也为L=1m，电阻R=0.1Ω的金属杆ab在轨道上无初速释放．金属杆与轨道接触良好，轨道足够长．重力加速度g=10m/s2；不计空气阻力，轨道与地面绝缘．
（1）求t=2s时杆ab产生的电动势E的大小并判断a、b两端哪端电势高
（2）在t=2s时将与ab完全相同的金属杆cd放在MOO'M'上，发现cd杆刚好能静止，求ab杆的质量m以及放上cd杆后ab杆每下滑位移s=1m回路产生的焦耳热Q
21．如图所示，两根倾角为、间距为的足够长的光滑金属导轨，导轨下端连接一个电阻。导轨所在空间有垂直于两导轨平面、方向斜向上的匀强磁场。在导轨下端与导轨垂直放置一个质量为m的导体棒。取导轨下端为坐标原点、沿导轨斜向上建立坐标轴。从0时刻起，导体棒在沿轴正方向的外力作用下由静止开始沿导轨向上运动，拉动过程速度与位移满足（由此可导出），其中为已知常数。导体棒运动至处时，电阻的电功率为。此时撤去外力，导体棒继续运动至某时刻后做匀速运动。运动过程中导体棒始终与导轨垂直，不计其他电阻。求：
(1)磁场磁感应强度的大小；
(2)外力撤去之前，外力与的关系式；
(3)在导体棒的全部运动过程中，电阻上产生的焦耳热。
22．如图所示，边长为和L的矩形线框、互相垂直彼此绝缘，可绕中心轴O1O2转动，将两线框的始端并在一起接到滑环C，末端并在一起接到滑环D，C、D彼此绝缘。通过电刷跟C、D连接。线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中，磁场边缘中心的张角为45°，如图所示（图中的圆表示圆柱形铁芯，它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向，如图箭头所示），不论线框转到磁场中的什么位置，磁场的方向总是沿着线框平面。磁场中线框长为的边所在处的磁感应强度大小恒为B，设线框和的电阻值都是r，两个线框以角速度逆时针匀速转动，电阻R阻值为。
(1)判断线框转到图示位置时，线框与电阻R是串联还是并联？
(2)求图示位置时通过电阻R的电流的大小？
(3)求两线框转动一周的过程中产生的电能？
23．如图所示，导体棒b在匀强磁场中向右运动，请标出导体棒中的感应电流方向及导体棒在磁场中所受安培力的方向.
( )
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参考答案：
1．C
2．B
3．D
4．D
5．D
6．C
7．A
8．C
9．D
10．C
11．B
12．B
13．D
14．A
15．C
16． BLvcosα a BL2ω/2 a
17． 1.5 0.5 d→c
18． 1
19． 利用 电磁阻尼
20．(1) ；端电势高；(2) 0.1kg；
21．(1)(2)(3)
22．（1）并联；（2）；（3）
23．
答案第1页，共2页