2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第2章 电磁感应课后习题有答案
人教2019选择性必修第二册第2章 电磁感应
一、选择题。
1、如图所示,紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在电子秤的非磁性材料托盘(图中未画出)上,一条形磁铁(N极向下)从圆筒正上方由静止释放后插入圆筒。空气阻力不计。对磁铁插入圆筒且未碰到托盘的过程,下列说法正确的是( )
A.磁铁的机械能守恒
B.磁铁的加速度恒定
C.通过电阻的电流方向如图中箭头所示
D.与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数增大
2、如图所示, MN,PQ为两条平行的水平放置的金属导轨,左端接有定值电阻R,金属棒ab 斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l,金属棒与导轨间夹角为60°,以速度v 水平向右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为( )
A.I= B.I= C.I= D.I=
3、电磁炉是利用涡流加热的,它利用交变电流通过线圈产生变化磁场,当磁场内的磁感线通过锅底时,即会产生无数小涡流,使锅体本身高速发热,从而达到烹饪食物的目的。下列的锅具或容器中,适用于电磁炉的是( )
A.煮中药的瓦罐 B.不锈钢锅
C.玻璃茶杯 D.塑料盆
4、如图所示,两个电阻的值都为R,多匝线圈的电阻和电池的内阻均可忽略,电键原来断开,电路中的电流为I0,现将S闭合,线圈产生自感电动势,它的作用为( )
A.使电路中电流减小,最后减小为零
B.阻碍电路中电流增大,使之保持不变
C.阻碍电路中电流增大,最后电流小于I0
D.阻碍电路中电流增大,最后电流等于2I0
5、如图所示,两个线圈的绕向相同,其中右侧线圈与电流表构成闭合回路,要使得右侧线圈中产生的感应电流由c到d流过电流表,且电流表示数恒定,则左侧线圈中的电流随时间变化的图像可能是(规定左侧线圈中从a到b的电流方向为正方向)( )
6、如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是( )
A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向
B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向
C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向
D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向
7、如图所示,一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间,可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止,转动磁铁,观察铝框的运动,可以观察到( )
A.从上往下看,当磁铁顺时针转动时,铝框会随之顺时针转动
B.从上往下看,当磁铁顺时针转动时,铝框会随之逆时针转动
C.无论磁铁向哪个方向转动,铝框都不会转动
D.当磁铁停止转动后,如果忽略空气阻力和摩擦阻力,铝框将保持匀速转动
8、如图所示,A1、A2为两只相同灯泡,A1与一理想二极管D连接,线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S后,A1会逐渐变亮
B.闭合开关S稳定后,A1、A2亮度相同
C.断开S的瞬间,A1会逐渐熄灭
D.断开S的瞬间,a点的电势比b点低
9、某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律,当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时( )
A.N极从上向下靠近线圈时,将受到线圈的吸引力
B.S极从上向下远离线圈时,将受到线圈的排斥力
C.通过电流表的感应电流方向是先 a→→b,后 b→→a
D.通过电流表的感应电流方向是先 b→→a,后 a→→b
10、如图所示,竖直平面内有一金属环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面,与环的最高点A铰链连接的长度为2a、电阻为的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则这时AB两端的电压大小为( )
A. B. C. D.Bav
11、如图所示,使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动,且假设摩擦等阻力不计,转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘,则( )
A.铜盘转动将变慢
B.铜盘转动将变快
C.铜盘仍以原来的转速转动
D.铜盘转动速度是否变化,要根据磁铁的上、下两端的极性来决定
12、如图所示的电路中,S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A,流过灯泡的电流是1 A,将S突然断开,S断开前后,能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是( )
二、简答题。
13、如图所示,试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向。
(1)开关S闭合时;
(2)开关S闭合后;
(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器使电流增强;
(4)开关S断开时。
三、计算类题。
14、如图所示,在竖直面内有两平行金属导轨AB、CD。导轨间距为L,电阻不计。一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动。棒与导轨垂直,并接触良好。导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。导轨右边与电路连接。电路中的三个定值电阻阻值分别为2R、R和R。在BD间接有一水平放置的电容为C的平行板电容器,板间距离为d,电容器中质量为m的带电微粒电量为q。
(1)当ab以速度v0匀速向左运动时,带电微粒恰好静止。试判断微粒的带电性质和电容器的电量Q。
(2)ab棒由静止开始,以恒定的加速度a向左运动。求带电微粒q所受合力恰好为0的时间t。(设带电微粒始终未与极板接触)
15、如图所示,在光滑的水平面上有一半径r=10 cm、电阻R=1 Ω、质量m=1 kg的金属圆环,以速度v=10 m/s向一有界匀强磁场滑去。匀强磁场方向垂直于纸面向里,B=0.5 T。从环刚开始进入磁场算起,到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32 J的热量,求:
(1)此时圆环中电流的瞬时功率。
(2)此时圆环运动的加速度。
16、(计算类综合题)如图所示,线圈电感系数L=2.4 H,电源电动势ε=10 V。在调节滑动变阻器R的瞬时,由于电流变化,在线圈上产生的自感电动势为3 V,其极性为下正上负(Ub>Ua)。求:
(1)此时电流变化率多大?变阻器滑动头向哪个方向滑动?
(2)若S断开瞬间,电流在0.1 s内由5 A减小到零,在开关S两端的电压多大?哪端电势高?
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第2章 电磁感应课后习题有答案
人教2019选择性必修第二册第2章 电磁感应
一、选择题。
1、如图所示,紧绕有闭合线圈的绝缘圆筒放在电子秤的非磁性材料托盘(图中未画出)上,一条形磁铁(N极向下)从圆筒正上方由静止释放后插入圆筒。空气阻力不计。对磁铁插入圆筒且未碰到托盘的过程,下列说法正确的是( )
A.磁铁的机械能守恒
B.磁铁的加速度恒定
C.通过电阻的电流方向如图中箭头所示
D.与磁铁尚未运动时相比电子秤的示数增大
【答案】D
2、如图所示, MN,PQ为两条平行的水平放置的金属导轨,左端接有定值电阻R,金属棒ab 斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l,金属棒与导轨间夹角为60°,以速度v 水平向右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为( )
A.I= B.I= C.I= D.I=
【答案】B
3、电磁炉是利用涡流加热的,它利用交变电流通过线圈产生变化磁场,当磁场内的磁感线通过锅底时,即会产生无数小涡流,使锅体本身高速发热,从而达到烹饪食物的目的。下列的锅具或容器中,适用于电磁炉的是( )
A.煮中药的瓦罐 B.不锈钢锅
C.玻璃茶杯 D.塑料盆
【答案】B
4、如图所示,两个电阻的值都为R,多匝线圈的电阻和电池的内阻均可忽略,电键原来断开,电路中的电流为I0,现将S闭合,线圈产生自感电动势,它的作用为( )
A.使电路中电流减小,最后减小为零
B.阻碍电路中电流增大,使之保持不变
C.阻碍电路中电流增大,最后电流小于I0
D.阻碍电路中电流增大,最后电流等于2I0
【答案】D
5、如图所示,两个线圈的绕向相同,其中右侧线圈与电流表构成闭合回路,要使得右侧线圈中产生的感应电流由c到d流过电流表,且电流表示数恒定,则左侧线圈中的电流随时间变化的图像可能是(规定左侧线圈中从a到b的电流方向为正方向)( )
【答案】A
6、如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是( )
A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向
B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向
C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向
D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向
【答案】B
7、如图所示,一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间,可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止,转动磁铁,观察铝框的运动,可以观察到( )
A.从上往下看,当磁铁顺时针转动时,铝框会随之顺时针转动
B.从上往下看,当磁铁顺时针转动时,铝框会随之逆时针转动
C.无论磁铁向哪个方向转动,铝框都不会转动
D.当磁铁停止转动后,如果忽略空气阻力和摩擦阻力,铝框将保持匀速转动
【答案】A
8、如图所示,A1、A2为两只相同灯泡,A1与一理想二极管D连接,线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S后,A1会逐渐变亮
B.闭合开关S稳定后,A1、A2亮度相同
C.断开S的瞬间,A1会逐渐熄灭
D.断开S的瞬间,a点的电势比b点低
【答案】D
9、某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律,当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时( )
A.N极从上向下靠近线圈时,将受到线圈的吸引力
B.S极从上向下远离线圈时,将受到线圈的排斥力
C.通过电流表的感应电流方向是先 a→→b,后 b→→a
D.通过电流表的感应电流方向是先 b→→a,后 a→→b
【答案】D
10、如图所示,竖直平面内有一金属环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面,与环的最高点A铰链连接的长度为2a、电阻为的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则这时AB两端的电压大小为( )
A. B. C. D.Bav
【答案】A
11、如图所示,使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动,且假设摩擦等阻力不计,转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘,则( )
A.铜盘转动将变慢
B.铜盘转动将变快
C.铜盘仍以原来的转速转动
D.铜盘转动速度是否变化,要根据磁铁的上、下两端的极性来决定
【答案】A
12、如图所示的电路中,S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A,流过灯泡的电流是1 A,将S突然断开,S断开前后,能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是( )
【答案】D
二、简答题。
13、如图所示,试探究在以下四种情况中小磁针N极的偏转方向。
(1)开关S闭合时;
(2)开关S闭合后;
(3)开关S闭合后,调节滑动变阻器使电流增强;
(4)开关S断开时。
【答案】(1)垂直纸面向外 (2)不偏转
(3)垂直纸面向外 (4)垂直纸面向里
【解析】开关S闭合时,左边线圈的电流及磁场情况和穿过右边线圈磁通量方向如图所示。
(1)S闭合时,穿过右边线圈的磁通量Φ增加,由楞次定律可知,感应电流b→a,再由安培定则可知,N极指向垂直纸面向外的方向。
(2)S闭合后,穿过右边线圈的磁通量Φ不变,不产生感应电流,小磁针不偏转。
(3)此种情况同(1)现象相同,即N极指向垂直纸面向外的方向。
(4)此种情况与(1)现象相反,即N极指向垂直纸面向里的方向。
三、计算类题。
14、如图所示,在竖直面内有两平行金属导轨AB、CD。导轨间距为L,电阻不计。一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动。棒与导轨垂直,并接触良好。导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。导轨右边与电路连接。电路中的三个定值电阻阻值分别为2R、R和R。在BD间接有一水平放置的电容为C的平行板电容器,板间距离为d,电容器中质量为m的带电微粒电量为q。
(1)当ab以速度v0匀速向左运动时,带电微粒恰好静止。试判断微粒的带电性质和电容器的电量Q。
(2)ab棒由静止开始,以恒定的加速度a向左运动。求带电微粒q所受合力恰好为0的时间t。(设带电微粒始终未与极板接触)
【答案】(1)负电 (2)
【解析】(1)ab以速度v0匀速向左运动时,由右手定则,a为正极,电容器上极板带正电,微粒带负电,
感应电动势E=BLv0
电容器电压U=,
电容器的电量Q=CU=
(2)带电微粒q所受合力恰好为0时,qE′=mg
E′=
U′===
解得t=
【解题指南】解答本题可按以下思路进行:
(1)根据右手定则,可判断a的正负极,电容器上极板带电正负,可判断微粒带电性质,又根据感应电动势,电容器电量与电压关系可计算电量。
(2)根据带电微粒q所受合力恰好为0,得电场强度,得电容器电压,得感应电动势,得金属棒切割速度,得加速时间。
15、如图所示,在光滑的水平面上有一半径r=10 cm、电阻R=1 Ω、质量m=1 kg的金属圆环,以速度v=10 m/s向一有界匀强磁场滑去。匀强磁场方向垂直于纸面向里,B=0.5 T。从环刚开始进入磁场算起,到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32 J的热量,求:
(1)此时圆环中电流的瞬时功率。
(2)此时圆环运动的加速度。
【答案】(1)0.36 W (2)6×10-2 m/s2,方向向左
【解析】(1)取金属圆环为研究对象,从刚进入磁场至一半进入磁场的过程中,由能量守恒定律可知,环减少的动能全部转化为热能,设此时的速度为v1,则有
Q=mv2-mv,又因为P==,
由以上两式联立,代入数据解得P=0.36 W。
(2)由楞次定律可知环此时受到的安培力方向向左,由牛顿第二定律得
=ma,
即a==6×10-2 m/s2,方向向左。
16、(计算类综合题)如图所示,线圈电感系数L=2.4 H,电源电动势ε=10 V。在调节滑动变阻器R的瞬时,由于电流变化,在线圈上产生的自感电动势为3 V,其极性为下正上负(Ub>Ua)。求:
(1)此时电流变化率多大?变阻器滑动头向哪个方向滑动?
(2)若S断开瞬间,电流在0.1 s内由5 A减小到零,在开关S两端的电压多大?哪端电势高?
【答案】(1)1.25 A/s 向左滑动 (2)120 V a端电势高
【解析】(1)在线圈上产生自感电动势为3 V,根据自感电动势公式为:E=L,
则有:== A/s=1.25 A/s
因极性为下正上负,由楞次定律可知,电路的电流在增大,因此变阻器滑动头向左滑动;
(2)根据自感电动势公式为:
E=L=2.4× V=120 V
因此开关两端a,b的电压为120 V
因电流的减小,根据楞次定律,则有由b到a的感应电流,即有a端电势高。