電磁感應基礎知識檢測題

■河南省鞏義市一中 翟平平

電磁感應基礎知識檢測題

■河南省鞏義市一中 翟平平

圖1

1.如圖1所示,閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻強磁場中,勻強磁場的磁感應強度B的大小隨時間變化。下列說法中正確的是( )。

①當磁感應強度B增大時,線框中的感應電流可能減小

②當磁感應強度B增大時,線框中的感應電流一定增大

③當磁感應強度B減小時,線框中的感應電流一定增大

④當磁感應強度B減小時,線框中的感應電流可能不變

A.只有②④正確 B.只有①③正確C.只有②③正確 D.只有①④正確

圖2

2.如圖2所示,通有恒定電流的螺線管豎直放置,銅環R沿螺線管的軸線加速下落。銅環在下落過程中環面始終保持水平,先后經過軸線上1、2、3位置時的加速度分別為a1、a2、a3,位置2處于螺線管中心,位置1、3與位置2等距離。則( )。

A.a1＜a2=g

B.a3＜a1＜g

C.a1=a3＜a2

D.a3＜a1＜a2

圖3

3.如圖3所示,與直導線ab共面的輕質閉合金屬圓環豎直放置,二者的接觸點處彼此絕緣,環心位于直導線ab的上方。在直導線ab中的電流大小不斷增大的過程中,下列關于圓環的運動情況中正確的是( )。

A.向下平動

B.向上平動

C.轉動:上半部向紙內,下半部向紙外

D.轉動:下半部向紙內,上半部向紙外

4.一個彈性閉合線圈處于磁場中,當磁場變化時,觀察到線圈的面積增大了,那么可以判斷磁場方向和磁感應強度B大小的變化情況是( )。

A.磁場方向垂直于線圈平面向里,磁感應強度B不斷減弱

B.磁場方向垂直于線圈平面向里,磁感應強度B不斷增強

C.磁場方向垂直于線圈平面向外,磁感應強度B不斷增強

D.磁場方向垂直于線圈平面向外,磁感應強度B不斷減弱

5.在光滑的水平面上有一方向豎直向下的勻強磁場分布在寬度為d的區域內,一個邊長為l(d＞l)的正方形線框,以初速度v0沿垂直于磁場邊界方向滑過磁場后速度變為v(v＜v0),那么線框完全進入磁場中時的速度( )。

D.以上情況中A、B均有可能,而C是不可能的

6.在如圖4所示的甲、乙、丙三幅圖像中,MN、PQ是固定在同一水平面內足夠長的平行金屬導軌,導體棒ab垂直放在導軌上,導軌處在垂直于水平面向下的勻強磁場中。導體棒和導軌間接觸良好,且摩擦不計,導體棒、導軌和直流電源E的電阻均可忽略,甲圖中的電容器C原來不帶電?，F給導體棒一個向右的初速度v0,則導體棒在磁場中的最終運動狀態是( )。

圖4

A.甲、丙圖中,導體棒最終將以相同速度做勻速運動;乙圖中,導體棒最終靜止

B.甲、丙圖中,導體棒最終將以不同速度做勻速運動;乙圖中,導體棒最終靜止

C.三幅圖中,導體棒最終均做勻速運動

D.三幅圖中,導體棒最終都靜止

圖5

7.如圖5所示,在光滑的水平面上,一方向豎直向下的勻強磁場分布在寬度為L的區域內。現有一邊長為a(a＜L)的正方形閉合線框剛好能穿過磁場,則線框在滑進磁場過程中產生的熱量Q1與在滑出磁場過程中產生的熱量Q2之比為( )。

A.1∶1

B.2∶1

C.3∶1

D.4∶1

圖6

8.如圖6所示,一等邊三角形金屬線框在拉力F的作用下,以恒定速度通過勻強磁場區域,磁場的寬度大于線框的邊長。在線框從開始進入磁場到完全進入磁場的過程中,線框平面始終垂直于磁感線,線框下邊始終保持水平。在如圖7所示的反映線框中的感應電流I、發熱功率P、通過線框每條邊橫截面的電荷量q,以及外力F隨時間t的變化關系圖像中,正確的是( )。

圖7

9.如圖8甲所示,半徑為a的圓形導線圈的電阻為R,虛線是圓的一條弦,虛線左、右兩側導線圈內磁場的磁感應強度隨時間的變化圖像如圖8乙所示。設垂直導線圈平面向里的磁場方向為正,求導線圈中0～t0時間內感應電流的大小和方向。

圖8

圖9

10.如圖9所示,一個足夠長的U形光滑導軌固定在水平面上,導軌左端接有一個阻值為R的電阻,整個導軌處于方向豎直向下、磁感應強度為B的勻強磁場中?，F在導軌上將一根金屬棒以初速度v0釋放,已知金屬棒的質量為m,長度等于導軌寬度L,導軌和金屬棒的電阻均不計,則金屬棒可在導軌上滑行的距離為多少?

圖10

11.如圖10所示,一電阻為2R、直徑為D的均勻導線圈被固定放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,且線圈平面與磁感線垂直。一長度等于D、電阻為R的導體棒緊貼線圈平面以恒定速度v向左運動,當導體棒行經線圈圓心處時,導體棒的中心恰與線圈的圓心重合,求此時線圈中的電流。

圖11

12.如圖11所示,寬度為L的U形金屬框架豎直固定在絕緣地面上,框架的上端接有一個電子元件,阻值與其兩端所加的電壓成正比,即R=kU,式中k為已知常數。框架上離地面高為h處有一質量為m的金屬棒,金屬棒與框架始終接觸良好無摩擦,且保持水平。磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直于框架平面向里?，F將金屬棒由靜止釋放使其沿框架向下運動,不計金屬棒及導軌的電阻,重力加速度為g。求:

(1)金屬棒在運動的過程中,流過金屬棒的電流大小和方向。

(2)金屬棒落到地面上時的速度大小。(3)在金屬棒從開始運動到落到地面上的過程中,通過電子元件的電荷量。

1.D 提示:由法拉第電磁感應定律可知,當磁感應強度B增大時,磁通量可能均勻增加,也可能增加得越來越快,還可能增加得越來越慢,所以感應電動勢可能不變、增大、減小。由感應電流可知,感應電流可能不變,也可能增加,還可能減小。同理,當磁感應強度B減小時,感應電流可能不變,也可能增加,還可能減小。

2.ABD 提示:銅環經過位置1時,環面中的磁通量增加產生感應電流,銅環受到的磁場力方向向上,阻礙磁通量的增加,因此;銅環經過位置2時,環面中的磁通量最大,變化率為零,不產生感應電流,銅環只受重力mg,因此a2=g;銅環經過位置3時的速度大于經過位置1時的速度,因此銅環經過位置3時的磁通量變化率比經過位置1時的大,產生的感應電流較大,銅環受到的磁場力也較大,且該磁場力仍然是阻礙銅環與磁場的相對運動的,方向向上。綜上所述a3＜a1＜g。

3.A 提示:因為圓環中感應電流所受安培力的方向既跟直線電流產生的磁場方向垂直,又跟圓環中感應電流的方向垂直,所以圓環各部分所受的安培力的合力應在豎直面內,圓環只可能在豎直面內運動,不可能轉動。如果圓環左右平動,那么將不影響圓環在垂直磁場方向上的凈面積,也不影響穿過圓環的凈磁通。如果圓環向上平動,那么將使圓環在垂直磁場方向上的凈面積增加,引起凈磁通增加,與楞次定律相悖。如果圓環向下平動,那么將使圓環在垂直磁場方向上的凈面積減小,引起凈磁通減少,滿足楞次定律。

4.AD

5.C 提示:設線框的質量為m,電阻為R,則線框在進入磁場的過程中,有E=Blv,由牛頓第二定律得F=ma,解得故在極短時間Δt內速度的變化量對線框在進入磁場的過程取和得說明線框在進入磁場的過程中線框的速度變化量與在離開磁場的過程中線框的速度變化量是相等的。因此v0-vx=vx-v,解得

6.B 提示:甲圖中,導體棒做切割磁感線運動,產生的感應電動勢為電容器充電,當電容器兩極板間的電壓與感應電動勢相等時,電路中無電流,導體棒不受安培力作用,將向右做勻速運動;丙圖中,導體棒先受向左的安培力作用向右做減速運動,在其速度減為零后再在安培力的作用下向左做加速運動,直至感應電動勢與電源電動勢相等時,電路中無電流,導體棒不受安培力作用,將向左做勻速運動。乙圖中,導體棒做切割磁感線運動,產生感應電流,通過電阻R轉化為內能,導體棒的速度逐漸減小,當導體棒的動能全部轉化為電阻的內能時,導體棒靜止。

7.C 提示:線框全部進入磁場時的速度為線框剛進入磁場時的速度的一半,利用能量守恒定律即可求得Q1∶Q2=3∶1。

8.AD 提示:設磁感應強度為B,線框的速度為v、電阻為R、切割磁感線的有效長度為L,則,感應電動勢E=BLv,感應電流線框的發熱功率通過線框每條邊橫截面的電荷量A正確,B、C錯誤。線框做勻速直線運動,由平衡條件得F=D正確。

9.設虛線左側的面積為S1,右側的面積為S2,則根據法拉第電磁感應定律和楞次定律可得,虛線左側的變化磁場產生的感應電動勢感應電流方向沿逆時針,虛線右側的變化磁場產生的感應電動勢感應電流方向沿逆時針。由B-t圖像得故感應電流的大小方向沿逆時針。

10.金屬棒切割磁感線,當速度為v時,產生的感應電動勢E=BLv,閉合回路中的感應電流,金屬棒受安培力的阻礙作用,做加速度減小的變減速運動。根據牛頓第二定律得BIL=ma,解得因此在極短時間Δt內速度的變化量Δv=aΔt=對金屬棒從開始運動到靜止的過程取和得即解得金屬棒可在導軌上滑行的距離

圖12

11.導體棒切割磁感線,產生感應電動勢,則導體棒行經線圈圓心處時產生的感應電動勢E感=BDv。將研究對象轉化為如圖12所示的電路,則因此所求線圈中的電流大小即為支路電流I1或I2的大小,則根據右手定則判斷知,在導體棒左側線圈中電流沿順時針方向,在導體棒右側線圈中電流沿逆時針方向。

12.(1)流過電子元件的電流大小I=,由串聯電路特點知流過金屬棒的電流大小也為,由右手定則判斷知流過金屬棒的電流方向為a→b。(2)金屬棒在運動過程中受到的安培力,則mg-F安=ma,解得為定值,故金屬棒做勻加速運動。由v2=2ax得金屬棒落到地面上時的速度大小

(責任編輯 張 巧)