4.5 电磁感应现象的两类情况 同步练习 Word版含解析

5　电磁感应现象的两类情况
?(多选)下列说法中正确的是 (　　)
A.感生电场是由变化的磁场产生的
B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场
C.感生电场的方向可以用楞次定律来判定
D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定沿逆时针方向
?(多选) 如图4-5-1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 (　　)
图4-5-1
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静电力有关
D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
?在如图4-5-2所示的四种磁场变化情况中能产生恒定的感生电场的是 (　　)
图4-5-2
?如图4-5-3所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将 (　　)
图4-5-3
A.不变 B.增大 C.减小 D.以上情况都有可能
?德国《世界报》曾报道个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹.若一枚原始脉冲波功率为10 kMW、频率为5 kMHz的电磁炸弹在不到100 m的高空爆炸,它将使方圆400~500 m2范围内电场强度达到每米数千伏,使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软件均遭到破坏.电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是 (　　)
A.电磁脉冲引起的电磁感应现象
B.电磁脉冲产生的动能
C.电磁脉冲产生的高温
D.电磁脉冲产生的强光
?(多选)如图4-5-4所示,一金属半圆环置于匀强磁场中,关于M、N两端点的电势,下列说法正确的是 (　　)
图4-5-4
A.若磁场突然减弱,则N点电势高
B.若磁场突然减弱,则M点电势高
C.若磁场不变,将半圆环以M、N连线为轴旋转180°,则N点电势高
D.若磁场不变,将半圆环以M、N连线为轴旋转180°,则M点电势高
?英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场.如图4-5-5所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场,环上套一带电荷量为+q的小球.已知磁感应强度B随时间均匀增大,其变化率为k.若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做的功大小是 (　　)
图4-5-5
A.0 B.12r2qk C.2πr2qk D.πr2qk
? (多选)某空间出现了如图4-5-6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 (　　)
图4-5-6
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
?如图4-5-7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,当磁场突然增强时,小球将 (　　)
图4-5-7
A.沿顺时针方向运动
B.沿逆时针方向运动
C.在原位置附近做往复运动
D.仍然保持静止状态
如图4-5-8所示,比荷相同且都带正电的两个粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动,a从磁感应强度为B1的区域运动到磁感应强度为B2的区域,已知B2>B1;b开始在磁感应强度为B1的匀强磁场中做匀速圆周运动,然后磁感应强度逐渐增强到B2.a、b两粒子的动能变化情况是 (　　)
图4-5-8
A.a的动能不变,b的动能变大
B.a的动能不变,b的动能变小
C.a、b的动能都变大
D.a、b的动能都不变
(多选) 如图4-5-9所示,水平放置的平行金属导轨间距为l,导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连,导轨电阻不计.导轨间有方向竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B.金属杆ab垂直于导轨放置,杆ab的电阻为r,与导轨间无摩擦.现对杆ab施加向右的拉力,使杆ab以速度v向右匀速运动,则 (　　)
图4-5-9
A.金属杆中的电流方向由a到b
B.金属杆a端的电势高于b端的电势
C.拉力F=B2l2vR
D.定值电阻上消耗的功率P=BlvR+r2R
(多选)现代科学研究中常用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备.电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成.当电磁铁绕组通以变化的电流时,产生变化的磁场,穿过真空盒所包围的区域的磁通量也随时间变化,这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场,电子将在涡旋电场作用下得到加速.如图4-5-10所示(上图为侧视图,下图为真空室的俯视图),若电子被“约束”在半径为R的圆周上运动,当电磁铁绕组通有图示方向的电流时,则 (　　)
图4-5-10
A.电子沿逆时针方向运动
B.保持电流的方向不变,当电流增大时,电子将加速
C.保持电流的方向不变,当电流减小时,电子将加速
D.被加速时电子做圆周运动的周期不变
如图4-5-11所示,空间存在垂直于纸面的匀强磁场,在半径为a的圆形区域内部及外部,磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B.一半径为b(b>a)、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合.当内、外磁场的磁感应强度同时由B均匀地减小到零的过程中,通过导线截面的电荷量为 (　　)
图4-5-11
A.πB|b2-2a2|R B.πB(b2+2a2)R
C.πB(b2-a2)R D.πB(b2+a2)R
如图4-5-12所示,有一用铝制成的U形框,将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上表面,若使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向以速度v向左匀速运动,细线的拉力为F,重力加速度为g,则 (　　)
图4-5-12
A.F=mg B.F>mg C.F1.AC　[解析] 磁场变化时在空间激发感生电场,感生电场的方向可以用楞次定律来判定,A、C正确,B、D错误.
2.AB　[解析] 根据动生电动势的定义可知A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正确,C、D错误.
3.C
4.B　[解析] 当垂直于纸面向里的磁场增强时,产生逆时针方向的感生电场,带正电的粒子将受到这个电场对它的作用,动能增大,故B正确.
5.A　[解析] 根据电磁感应可知,变化的磁场产生电场,增大周围电场强度,可以破坏电子设备,A正确.
6.BD　[解析] 将半圆环补充为圆形回路,若磁场减弱,由楞次定律可判断,圆环中产生的感生电场方向在半圆环中由N指向M,即M点电势高,B正确;若磁场不变,圆环以M、N连线为轴旋转180°,由楞次定律可判断,圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M,即M点电势高,D正确.
7.D　[解析] 由法拉第电磁感应定律可知,沿圆环一周的感生电动势E感=ΔΦΔt=ΔBΔt·S=k·πr2,小球绕环一周,受环形电场的作用力而加速,应用动能定理可得W=qE感=πr2qk,选项D正确.
8.AD　[解析] 感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定.当原磁场方向向上且磁感应强度增大时,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,由右手螺旋定则可判断,感应电流的方向即感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向;同理可知,当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,A、D正确.
9.A　[解析] 当磁场增强时,由楞次定律可判断,感生电场的电场线沿逆时针方向,带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动,A正确.
10.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,故a的动能不变;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b做正功,故b的动能变大,选项A正确.
11.BD　[解析] 金属杆ab切割磁感线,产生感应电流,由右手定则可判断,金属杆ab中的电流方向由b到a,A错误;可把金属杆ab等效成电源,所以a端电势高,B正确;产生的感应电动势E=Blv,感应电流I=ER+r=BlvR+r,所以拉力F=F安=BIl=B2l2vR+r,C错误;定值电阻上消耗的功率P=I2R=BlvR+r2R,D正确.
12.AB　[解析] 当电磁铁绕组通有图示方向的电流时,因电子所受洛伦兹力指向圆心,根据左手定则可判断,电子沿逆时针方向运动,选项A正确.若电流增大,根据楞次定律可判断,在真空室中感生出顺时针方向的涡旋电场,电子将加速,选项B正确.若电流减小,则感生出逆时针方向的涡旋电场,电子将减速,选项C错误.被加速时电子做圆周运动的周期减小,选项D错误.
13.A　[解析] 开始时穿过导线环向里的磁通量设为正值,Φ1=Bπa2,向外的磁通量则为负值,Φ2=-B·π(b2-a2),总的磁通量为它们的代数和(取绝对值),即Φ=B·π|b2-2a2|,末态总的磁通量为Φ'=0,由法拉第电磁感应定律得平均感应电动势为E=ΔΦΔt,通过导线截面的电荷量为q=ERΔt=πB|b2-2a2|R,A正确.
14.A　[解析] 当金属框向左运动时,切割磁感线产生的感应电动势E=BLv,在框的上、下表面间产生电势差,进而形成向上的匀强电场,场强E0=EL=Bv.假设小球带电荷量为+q,则电场力方向向上,大小为qE0=qvB,而由左手定则可判断,洛伦兹力方向向下,大小为qvB,两者相互平衡,相当于只受重力和细线的拉力作用,所以拉力F=mg,小球带负电时得出的结论相同,选项A正确.