基础夯实
1．在下图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是( )
答案：C
2.
如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，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力有关
D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
答案：AB
解析：根据动生电动势的定义，A项正确；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。
3.
某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是( )
A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
答案：AD
解析：感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定：原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则得到感应电流的方向即感生电场的方向是：从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向。所以A、D正确。
4.
如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于( )
A．棒的机械能增加量 B．棒的动能增加量
C．棒的重力势能增加量 D．电阻R上放出的热量
答案：A
解析：棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力。根据功能原理可知力F与安培力做的功的代数和等于棒的机械能的增加量，A正确。
5.
如图所示，内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的静止小球，整个装置处于竖直向下的磁场中，当磁场突然增大时，小球将( )
A．沿顺时针方向运动
B．沿逆时针方向运动
C．在原位置附近往复运动
D．仍然保持静止状态
答案：A
解析：当磁场增大时，由楞次定律和右手螺旋定则知，感生电场沿逆时针方向，带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动。
6.
如图所示，足够长的U型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L，导轨间连有定值电阻R，框架平面与水平面之间的夹角为θ，不计导体框架的电阻。整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向上，磁感应强度大小为B。导体棒ab的质量为m，电阻不计，垂直放在导轨上并由静止释放，重力加速度为g。求：
(1)导体棒ab下滑的最大速度；
(2)导体棒ab以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率。
答案：(1) (2)P＝
解析：(1)mgsinθ＝BIL＝得vm＝
(2)P＝F·vm＝mgsinθ·vm＝
7．(2012·寿光现代中学高二检测)如图(甲)所示，螺线管匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2，导线的电阻r＝1.5Ω，R1＝3.5Ω，R2＝25Ω。穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图(乙)所示规律变化，则R2消耗的电功率是多大？
答案：1W
解析：由(乙)图中可知，磁感应强度随时间均匀变化，那么在(甲)图的线圈中会产生恒定的感应电动势。
由(乙)图可知，磁感应强度的变化率ΔB/Δt＝2T/s，由法拉第电磁感应定律可得螺线管中感应电动势E＝nΔΦ/Δt＝nSΔB/Δt＝1500×20×10－4×2V＝6V
电路中的感应电流I＝E/(r＋R1＋R2)＝6/(1.5＋3.5＋25)A＝0.2A
R2消耗的电功率P＝I2R2＝0.22×25W＝1W
能力提升
1．如图所示，两个比荷相同的都带正电荷的粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从B1区运动到B2区，已知B2>B1；b开始在磁感应强度为B1的磁场中做匀速圆周运动，然后磁场逐渐增加到B2。则a、b两粒子的动能将( )
A．a不变，b增大 B．a不变，b变小
C．a、b都变大 D．a、b都不变
答案：A
解析：a粒子一直在恒定的磁场中运动，受到的洛伦兹力不做功，动能不变；b粒子在变化的磁场中运动，由于变化的磁场要产生感生电场，感生电场会对它做正功，所以，A选项是正确的。
2．(2013·哈尔滨第十二中学高二质检)粗细均匀的电阻丝围成的正方形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平移出磁场，如下图所示，则在移出过程中线框的一边ab两点间电势差绝对值最大的是( )
答案：B
解析：上述四个图中，切割边所产生的电动势大小均相等(E)，回路电阻均为4r(每边电阻为r)，则电路中的电流亦相等，即I＝，只有B图中，ab为电源，故Uab＝I·3r＝E。其他情况下，Uab＝I·r＝E，故B选项正确。
3.
如图所示，用铝制成?型框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为F，则( )
A．F＝mg B．F>mg
C．F答案：A
解析：当金属框架向左侧移动时，切割磁感线产生感应电动势E＝BLv，在上下极板间产生电势差，进而形成向上的匀强电场E0＝＝Bv。
若小球带正电荷q，其电场力向上大小为qE0＝qvB，而洛伦兹力由左手定则可判断出方向向下，大小为qvB，两者相互抵消相当于只受重力和拉力作用，所以F＝mg，A选项正确。
4．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t发生如图乙所示变化时，下图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是( )
答案：A
解析：在第1s内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势E1＝＝S；在第2s和第3s内，磁场B不变化，线圈中无感应电流；在第4s和第5s内，B减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势E2＝＝，由ΔB1＝ΔB2，Δt2＝2Δt1，故E1＝2E2，由此可知，A项正确。
5．如图甲所示，截面积为0.2m2的100匝圆形线圈A处在变化的磁场中。磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，设向外为B的正方向。R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说明正负。
答案：7.2×10－6C 上极板带正电
解析：E＝nS＝100××0.2V＝0.4V
电路中的电流I＝＝A＝0.04A
所以UC＝U2＝IR2＝0.04×6V＝0.24V
Q＝CUC＝30×10－6×0.24C＝7.2×10－6C
由楞次定律和安培定则可知，电容器的上极板带正电。
6．如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝1m，上端接有电阻R＝3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m＝0.1kg、电阻r＝1Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图象如图乙所示。(取g＝10m/s2)求：
(1)磁感应强度B；
(2)杆在磁场中下落0.1s的过程中电阻R产生的热量。
答案：(1)2T (2)0.075J
解析：(1)由图象可知，杆自由下落0.1s进入磁场以v＝1.0m/s做匀速运动产生的电动势E＝BLv
杆中的电流I＝
杆所受安培力F安＝BIL
由平衡条件得mg＝F安
代入数据得B＝2T
(2)电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝0.075J
课件68张PPT。成才之路·物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 · 选修3-2 课堂情景切入 方法警示探究 知识自主梳理 重点难点突破 考点题型设计课后强化作业 知识体系构建
