中小学教育资源及组卷应用平台
第二章电磁感应易错精选题-高中物理人教版选择性必修第二册
一、单选题
1.下列关于互感现象的说法不正确的是( )
A.一个线圈中的电流变化时,与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象
B.互感现象的实质是电磁感应现象,同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律
C.利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈,所以人们制造了收音机的“磁性天线”
D.在电力工程以及电子电路中不会出现互感现象而影响电路的正常工作
2.如图所示,A、B是相同的白炽灯,L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,下面说法正确的是( )
A.闭合开关S时,A、B灯立刻达到相同的亮度
B.闭合开关S时,A灯立刻变亮,B灯逐渐变亮
C.断开开关S时,A灯逐渐熄灭,B灯立即熄灭
D.断开开关S时,A、B灯逐渐变暗,同时熄灭
3.如图所示,匀强磁场垂直于圆形金属线圈向里,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点上,将线圈拉成正方形。设线圈不可伸长,且线圈仍处于原先所在的平面内,则在线圈发生形变的过程中( )
A.线圈中将产生adcba方向的感应电流
B.线圈中将产生abcda方向的感应电流
C.线圈中产生感应电流的方向先是abcda,后是adcba
D.线圈中无感应电流产生
4.如图所示,一水平放置的矩形闭合线圈abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ,Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ、在这个过程中,线圈中感应电流( )
A.沿abcda流动
B.沿adcba流动
C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcda流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿adcba流动
D.由Ⅰ到Ⅱ是沿adcba流动,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcda流动
5.如图所示,螺线管CD的导线绕法不明,当磁铁AB插入螺线管时,闭合电路中有图示方向的感应电流产生,下列关于螺线管极性的判断正确的是( )
A.C端一定是N极
B.D端一定是N极
C.C端的极性一定与磁铁B端的极性相同
D.C端的极性一定与磁铁B端的极性相反
6.如图甲所示,线圈ab中通有如图乙所示的电流,电流正方向为从a到b,在0~t0这段时间内,用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流,则( )
A.从左向右看,感应电流的方向先为顺时针,后为逆时针
B.从左向右看,感应电流的方向先为逆时针,后为顺时针
C.从左向右看,感应电流的方向始终为顺时针
D.铝环与线圈之间一直有磁场力的作用,作用力先向左后向右
二、多选题
7.关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动,下列说法正确的是( )
A.金属探测器可用于大米装袋,防止细小的砂石颗粒混入大米中
B.金属探测器应用于安检场所,探测器与被测物体相对静止时也可以得出探测效果
C.电磁炉利用电磁阻尼工作,录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作
D.磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
8.如图所示电路,自感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,LA、LB是两个相同的灯泡,则( )
A.S闭合瞬间,LA不亮,LB很亮
B.S闭合瞬间,LA、LB同时亮,然后LA逐渐变暗到熄灭,LB变得更亮
C.S断开瞬间,LA闪亮一下才熄灭,LB立即熄灭
D.S断开瞬间,LA、LB立即熄灭
9.闭合回路由电阻R与导线组成,其内部磁场大小按B﹣t图象变化,方向如图所示,则回路中( )
A.电流方向为顺时针方向 B.电流强度越来越大
C.产生的感应电动势越来越大 D.磁通量的变化率恒定不变
10.如图所示,用一根横截面积为S的硬导线做成一个半径为r的圆环,把圆环部分置于均匀变化的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间的变化率(k>0),ab为圆环的一条直径,导线的电阻率为ρ.则( )
A.圆环中产生顺时针方向的感应电流
B.圆环具有扩张的趋势
C.圆环中感应电流的大小为
D.图中ab两点间的电压大小为
三、实验题
11.在“研究电磁感应现象”实验中,将灵敏电流计G与线圈L连接,线圈上导线绕法,如图所示.已知当电流从电流计G左端流入时,指针向左偏转.
(1)将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时,灵敏电流计的指针将 偏转(选填“向左”“向右”或“不”).
(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时,a点电势 b点电势(填“高于”、“等于”或“低于”).
四、解答题
12.在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.2 T,有一水平放置的光滑框架,宽度为l=0.4 m,如图所示,框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd,框架电阻不计。若cd杆以恒定加速度a=2 m/s2由静止开始做匀变速运动,则:
(1)在5 s内平均感应电动势是多少?
(2)第5 s末,回路中的电流多大?
13.如图所示,一半径r的光滑绝缘细圆管固定在水平面上,在圆心处绝缘固定电荷量为的点电荷,一质量为m、电荷量为q的小球在细圆管中运动。垂直细圆管平面、以细圆管为边界的圆柱形区域内存在方向竖直向上的匀强磁场,其磁感应强度大小随时间的变化规律如图2所示(竖直向上为正)。已知变化的磁场在细圆管处产生环形感生电场,其电场强度,静电力常量为k.
(1),细圆管壁水平方向受力为零,求小球的运动速度大小;
(2)在期间,求小球运动一周所获得的动能增量;
(3),求小球对管壁的水平作用力。
14.如图所示,两平行金属导轨MN、PQ的间距为d,且与水平面夹角为,导轨与定值电阻和相连,磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面向上,导轨上有一质量为m、电阻为r的金属棒ab以某一速度沿导轨匀速下滑。已知金属棒ab与导轨之间的动摩擦因数为,,金属棒与导轨始终接触良好。求:
(1)流过金属棒ab的电流I。
(2)金属棒ab两端的电压。
(3)金属棒ab沿导轨下滑距离L的过程中,通过电阻的电荷量。
15.当磁场相对于导体运动时,会带动导体一起运动,这种作用称为“电磁驱动”。“电磁驱动”在生产生活中有着非常广泛的应用。
(1)如图1所示,两条相距L=1m的平行金属导轨位于同一水平面内,其左端接一阻值为的电阻。矩形匀强磁场区域的磁感应强度大小为、方向竖直向下,金属杆ab位于磁场区域内且静置在导轨上。若磁场区域以速度匀速向右运动,金属杆会在安培力的作用下运动起来。除外其它电阻不计。请判断金属杆中的感应电流方向,并计算金属杆初始时电流的大小。
(2)某种磁悬浮列车的驱动系统可简化为如下模型:固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长为l的MN边平行于y轴,宽为d的NP边平行于x轴,如图2所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布,其空间周期为,最大值为,如图3所示,且金属框同一长边上各处的磁感应强度均相同。当整个磁场以速度v沿Ox方向匀速平移时,磁场对金属框的作用力充当驱动力,使列车沿Ox方向加速行驶。某时刻,列车速度为,MN边所在位置的磁感应强度恰为。设在短暂时间内,MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略,并忽略一切阻力。
a.若,求此刻列车的驱动力F的大小;
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力,请写出与d之间应满足的关系式,并计算最大驱动力的瞬时功率。
参考答案:
1.D
【详解】A.一个线圈中的电流变化时,与之靠近的线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象,故A正确,不符合题意;
B.互感现象的实质是电磁感应现象,同样遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律,故B正确,不符合题意;
C.利用互感现象能够将能量由一个线圈传递到另一个线圈,所以人们制造了收音机的“磁性天线”,故C正确,不符合题意;
D.互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间,会影响电力工程以及电子电路中电路的正常工作,故D错误,符合题意。
故选D。
2.D
【详解】AB.闭合开关S瞬间,由于自感线圈阻碍电流变化,电流几乎不从线圈通过,线圈所在支路可看作断路,B灯瞬间变亮,之后线圈对电流的阻碍越来越小,A灯逐渐变亮,通过B的电流越来越小,B逐渐变暗,最终,线圈可看作导线,两灯一样亮,故AB错误;
CD.断开开关S瞬间,由于自感线圈阻碍电流变化,线圈和两灯组成回路,回路中仍有和初始稳定时相同的电流大小,之后线圈对电流的阻碍越来越小,回路电流越来越小,最终电流为零,则A、B灯逐渐变暗,同时熄灭,故C错误,D正确。
故选D。
3.B
【详解】将线圈拉成正方形,其面积减小,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律可知线圈中产生顺时针方向即沿abcda方向的感应电流。
故选B。
4.A
【详解】根据题意,由条形磁铁的磁场分布情况可知,线圈在Ⅱ位置时穿过线圈的磁通量最少,线圈从Ⅰ位置到Ⅱ位置,穿过线圈自下而上的磁通量减少,由楞次定律可知,感应电流的磁场阻碍其减少,则在线圈中产生的感应电流的方向为abcda,线圈从Ⅱ位置到Ⅲ位置,穿过线圈自上而下的磁通量在增加,感应电流的磁场阻碍其增加,由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcda。
故选A。
5.C
【详解】由“来拒去留”法可知,磁铁与螺线管之间产生相斥的作用力,即螺线管的C端一定与磁铁的B端极性相同,与螺线管导线的绕法无关,因为磁铁两端的极性不明,所以螺线管两端的极性也不能确定。
故选C。
6.C
【详解】ABC.由于电流正方向为从a到b,当电流从a流向b时,由安培定则可知,铝环M中磁场水平向右,由于电流减小,所以磁通量变小,根据楞次定律可知,铝环M的感应电流沿顺时针(从左向右看);当电流从b流向a时,由安培定则可知,铝环M中磁场水平向左,由于电流增大,所以磁通量变大,根据楞次定律可知,感应电流沿顺时针(从左向右看),故AB错误,C正确;
D.当电流从a流向b时,线圈上的电流方向与铝环M的感应电流方向相同,可知铝环受到的安培力向左,铝环向左运动,当电流从b流向a时,线圈上的电流方向与铝环M的感应电流方向相反,可知铝环受到的安培力向右,铝环向右运动,当线圈中的电流为零的瞬间,线圈与铝环之间没有相互作用,故D错误。
故选C。
7.BD
【详解】A.金属探测器只能探测金属,大米中的砂石不是金属,不能产生涡流,所以不能防止细小的砂石颗粒混入大米中,故A错误;
B.因为探测器产生的磁场是变化的,所以探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报,故B正确;
C.电磁炉利用涡流工作,录音机在磁带上录制声音时,利用了电流的磁效应,故C错误;
D.磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流,能起电磁阻尼的作用,故D正确。
故选BD。
8.BC
【详解】AB.闭合S时,电源的电压同时加到两灯上,LA、LB同时亮,且亮度相同;随着L中电流增大,由于线圈L直流电阻可忽略不计,分流作用增大,LA逐渐被短路直到熄灭,外电路总电阻减小,总电流增大,LB变亮,故A错误,B正确;
CD.断开S,LB立即熄灭,线圈中电流减小,产生自感电动势,感应电流流过LA灯,LA闪亮一下后熄灭,故C正确,D错误。
故选BC。
9.AD
【详解】A.穿过回路的磁通量方向垂直纸面向外,有B﹣t图象可知磁感应强度B随时间均匀增加,所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,垂直纸面向里,由安培定则可判断感应电流方向为顺时针方向,A正确;
BC.由B﹣t图象可知,磁感应强度B时间均匀变化,即为一定值,根据法拉第电磁感应定律
可知,产生的感应电动势为定值,则感应电流也是定值,BC错误;
D.由上面的分析可知磁通量变化率
恒定不变,D正确。
故选AD。
10.CD
【详解】AB.由于磁场均匀增大,线圈中的磁通量变大,根据楞次定律可知线圈中电流为逆时针,同时为了阻碍磁通量的变化,线圈将有收缩的趋势,故AB错误;
C.根据法拉第电磁感应定律得电动势为
回路中的电阻为
所以电流为
故选项C正确;
D.ab两端电压为
故D正确。
故选CD。
11. 向左 高于
【详解】(1)[1]将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时,穿过L的磁场向下,磁通量增大,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,感应电流磁场应该向上,由安培定则可知,电流从左端流入电流计,则电流表指针向左偏转;
(2)[2]当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时,穿过L的磁通量向上,磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流磁场应向上,由安培定则可知,电流从b流向a,a点电势高于b点电势;
12.(1)0.4V(2)0.8A
【详解】(1)5s内cd杆的平均速度为
所以5s内的平均电动势为
(2)5s末cd杆的速度为
此时回路中感应电动势为
故回路中的感应电流为
13.(1);(2)或 ;(3) ,方向沿径向向内
【详解】(1)时只有库仑力充当向心力,则
解得
(2)在期间
如果小球顺时针(俯视)方向运动,则
如果小球逆时针(俯视)方向运动,则
(3)如果小球顺时针(俯视)方向运动,则
方向沿径向向内。如果小球逆时针(俯视)方向运动,则
方向沿径向向内
14.(1);(2);(3)
【详解】(1)金属棒ab下滑时受到的安培力
金属棒ab匀速下滑,有平衡方程
则解得流过金属棒ab的电流
(2)由欧姆定律及电路的结构可得金属棒ab两端的电压
(3)金属棒ab沿导轨下滑距离L的过程中,通过金属棒ab的电荷量由法拉第电磁感应定律、电荷量的定义式联立可得
由于两电阻并联,故通过其中的电荷与阻值成反比,可得通过电阻的电荷量
15.(1)电流由a到b,3A;(2)a. ;b. ;
【详解】(1)根据楞次定律和安培定则可知金属杆中的电流由a到b,金属杆初始时电流
(2)a.MN边所在位置的磁感应强度恰为,若,则PQ边所在位置的磁感应强度恰为0,此刻列车的驱动力
b.为使列车在此刻能获得最大驱动力,MN边和PQ边应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方,这会使得金属框受到的安培力最大,因此d应为的奇数倍即
最大驱动力的瞬时功率
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)