2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律
能力提升练习
一、单选题
1. 有一变化的匀强磁场与图甲所示的圆形线圈平面垂直。规定磁场方向向里为正方向,从经流向为电流的正方向。已知中的感应电流随时间变化的图象如图乙,则磁场的变化规律可能与下图中一致的是( )
A. B.
C. D.
2. 将一根粗细均匀的导线折成如图所示的闭合线框,线框上C、D连线的左侧是半径为r的半圆,右侧与C、D连线形成等边三角形。将线框放在光滑水平面上,其右侧为磁感应强度为B、方向垂直水平面向下的匀强磁场(虚线为磁场边界),现用外力拉着线框以速度v匀速向右进入该磁场,且运动过程中C、D连线与磁场边界始终平行,下列说法正确的是( )
A.线框进入磁场的过程中产生的感应电动势均匀增大
B.线框感应电流方向为顺时针方向
C.线框进入磁场的过程中
D.C、D连线到达磁场边界时,C、D两端的电压为
3. 关于单匝线圈中的感应电动势,下列说法正确的是( )
A.穿过线圈的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势越大
B.穿过线圈的磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势越大
C.线圈中的感应电动势只与磁通量的变化快慢有关,与电路性质无关
D.若断开的电路中穿过线圈的磁通量在变化,则线圈中无感应电动势产生
4. 如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。交流电源接充电板,对充电板供电,充电板内的送电线圈可产生交变磁场,从而使手机内的受电线圈产生交变电流,再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究,现将问题做如下简化:设受电线圈的匝数为n,面积为S,若在到时间内,磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈,其磁感应强度由均匀增加到。下列说法正确的是( )
A.c点的电势高于d点的电势
B.受电线圈中感应电流方向由d到c
C.c、d之间的电势差为
D.若想增大c、d之间的电势差,可以仅增加送电线圈中的电流的变化率
5. 如图,若x轴表示时间,y轴表示位移,则该图像反映了质点从某时刻起做匀速直线运动时,位移与时间的关系。若令x轴和y轴分别表示其它的物理量,则该图像又可以反映在某种情况下,相应的物理量之间的关系。下列说法中正确的( )
A.若x轴表示长度,y轴表示力的大小,则该图像可以反映在弹性限度内,一根可以拉伸和压缩的轻弹簧,其弹力的大小与弹簧长度之间的关系
B.若x轴表示时间,y轴表示感应电动势,则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路,当磁感应强度随时间均匀增大时,闭合回路的感应电动势与时间的关系
C.若x轴表示频率,y轴表示动能,则该图像可以反映光电效应中,光电子最大初动能与入射光频率之间的关系
D.若x轴表示距离,y轴表示势能,则该图像可以反映两个分子间,分子势能随分子间距离变化的关系
6. 如图所示,磁场中有一导线MN与“匸”形光滑的金属框组成闭合电路,当给导线向右的初速度时,下列说法正确的是( )
A.电路中将有顺时针方向的电流 B.导线将做匀速直线运动
C.导线的N端相当于电源的正极 D.导线受到的安培力向左
7. 发电机和电动机的发明使人类步入电气化时代.其中电动机工作依据的物理原理是
A.磁场对电流的作用
B.磁场对运动电荷的作用
C.电磁感应原理
D.库仑定律
8. 如图,已知某螺线管的匝数n=100,横截面积S=0.2m2,穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度均匀增大,其变化率=8.0×102T/s,则下列说法正确的是( )
A.螺线管中无感应电动势产生
B.螺线管中产生的感应电动势大小保持不变,为1.6V
C.螺线管中产生的感应电动势均匀增大,每秒增加1.6V
D.螺线管中产生的感应电动势均匀减小,每秒减小1.6V
9. 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ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是( )
A.Ua>Uc,金属框中无电流
B.Ub>Uc,金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣a
C.Ubc=﹣Bl2ω,金属框中无电流
D.Ubc=Bl2ω,金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a
10.下列说法正确的是( )
A.电流通过导体的热功率与电流大小成正比
B.力对物体所做的功与力的作用时间成正比
C.电容器所带电荷量与两极板间的电势差成正比
D.弹性限度内,弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比
二、多选题
11.矩形导线框abcd放在匀强磁场中处于静止状态,如图甲所示.一磁场的磁感线方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度的大小B随时间t变化的图象如图乙所示.t=0时刻,磁感应强度的方向垂直导线框平面向里,在0~4 s时间内,导线框ad边所受安培力F安随时间t变化的图象(规定向左为安培力的正方向)及导线框中的感应电流I随时间t变化的图象(规定顺时针方向为电流的正方向)可能是图中的( )
A. B.
C. D.
12.如图所示,两条平行虚线间存在一垂直纸面向外的匀强磁场,磁场宽度为0.2m,磁感应强度为0.4T。边长为0.1m的正方形导线框(粗细均匀)abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行。已知导线框在磁场左边以3m/s的速度向右匀速运动,导线框完全穿出磁场时的速度为1m/s。下列说法正确的是( )
A.导线框中感应电流的方向一直沿着abcda
B.c、d两点间的最大电压为0.09V
C.导线框进入磁场的过程,受到的安培力逐渐减小
D.导线框进入磁场和离开磁场的过程通过导线框横截面的电荷量不同
13.如图甲所示,一个边长为L的正方形线框固定在匀强磁场(图中未画出)中,磁场方向垂直于导线框所在平面,规定向里为磁感应强度的正方向,向右为导线框ab边所受安培力F的正方向,线框中电流i沿abcda方向时为正,已知在0~4 s时间内磁场的磁感应强度的变化规律如图乙所示,则下列图像所表示的关系正确的是( )
A. B.
C. D.
14.如图,abcd是一个质量为m、边长为L的正方形金属线框,从图示位置自由下落,在下落h后进入磁感应强度为B的匀强磁场,恰好做匀速直线运动,该磁场的宽度也为L。在这个磁场的正下方2h+L处还有一个未知的匀强磁场(图中未画出),金属线框abcd在穿过这个磁场时也恰好做匀速直线运动,那么下列说法正确的是( )
A.未知磁场的磁感应强度是
B.未知磁场的磁感应强度是
C.线框在穿过这两个磁场的过程中产生的焦耳热是4mgL
D.线框在穿过这两个磁场的过程中产生的焦耳热是2mgL
15.两个完全相同的正方形匀质金属框,边长为,通过长为的绝缘轻质杆相连,构成如图所示的组合体。距离组合体下底边处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平,高度为,左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出,设置合适的磁感应强度大小使其匀速通过磁场,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.与无关,与成反比
B.通过磁场的过程中,金属框中电流的大小和方向保持不变
C.通过磁场的过程中,组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等
D.调节、和,只要组合体仍能匀速通过磁场,则其通过磁场的过程中产生的热量不变
三、解答题
16.如图甲所示,两根与水平面成=30°角的足够长的光滑金属导轨平行放置,导轨间距为L,导轨的电阻忽略不计。整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中,磁感应强度为B。现将质量均为m、电阻均为R的金属棒a、b垂直于导轨放置,不可伸长的绝缘细线一端系在金属棒b的中点。另一端N通过轻质小滑轮与质量为M的物体相连,细线与导轨平面平行。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好,不计一切摩擦,物体始终未与地而接触,重力加速度g取10m/s2:
(1)若金属棒a固定,M=m,由静止释放b,求释放瞬间金属棒b的加速度大小;
(2)若金属棒固定,L=1m,B=1T,m=0.2kg,R=1 ,改变物体的质量M,使金属棒b沿斜面向上运动,请推导出金属棒b获得的最大速度v与物体质量M的关系式,并在乙图中画出v—m图像;
(3)若将N端的物体去掉,并对细线的这一端施加竖直向下的恒力F=mg,同时将金属棒a、b由静止释放。从静止释放到棒a恰好开始匀速运动的过程中,棒a的位移大小为x。求这个过程中棒a产生的焦耳热。
17.如图甲所示,在铁芯上绕着两个线圈A和C,线圈A两端接一电源,线圈C两端接一阻值为10Ω的电阻R。已知线圈A的匝数为11;线圈C的电阻为5Ω,匝数为7,横截面积为0.3m2.
(1)若A接的是一电动势为11V的电池组,则电阻R两端的电压等于多少?
(2)若A接某电源(电源上端为正极)使铁芯中的磁感应强度B随时间变化如图乙所示,求电阻R两端的电压值并指出流经电阻R的电流方向;
(3)求(2)中t=0.35s时刻穿过线圈C的磁通量大小。
2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律(参考答案)
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D C D C D A B C C
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AD BC AD AC CD
三、解答题
16.(1);(2)见解析所示;(3)
17.(1)零;(2)0.4V,方向向下;(3)0.03Wb
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