電磁感應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)檢測(cè)題

■河南省鞏義市一中 翟平平

電磁感應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)檢測(cè)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(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間變化。下列說法中正確的是( )。

①當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大時(shí),線框中的感應(yīng)電流可能減小

②當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大時(shí),線框中的感應(yīng)電流一定增大

③當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小時(shí),線框中的感應(yīng)電流一定增大

④當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小時(shí),線框中的感應(yīng)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(huán)R沿螺線管的軸線加速下落。銅環(huán)在下落過程中環(huán)面始終保持水平,先后經(jīng)過軸線上1、2、3位置時(shí)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(dǎo)線ab共面的輕質(zhì)閉合金屬圓環(huán)豎直放置,二者的接觸點(diǎn)處彼此絕緣,環(huán)心位于直導(dǎo)線ab的上方。在直導(dǎo)線ab中的電流大小不斷增大的過程中,下列關(guān)于圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況中正確的是( )。

A.向下平動(dòng)

B.向上平動(dòng)

C.轉(zhuǎn)動(dòng):上半部向紙內(nèi),下半部向紙外

D.轉(zhuǎn)動(dòng):下半部向紙內(nèi),上半部向紙外

4.一個(gè)彈性閉合線圈處于磁場(chǎng)中,當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí),觀察到線圈的面積增大了,那么可以判斷磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的變化情況是( )。

A.磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B不斷減弱

B.磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B不斷增強(qiáng)

C.磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度B不斷增強(qiáng)

D.磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)磁場(chǎng)分布在寬度為d的區(qū)域內(nèi),一個(gè)邊長(zhǎng)為l(d＞l)的正方形線框,以初速度v0沿垂直于磁場(chǎng)邊界方向滑過磁場(chǎng)后速度變?yōu)関(v＜v0),那么線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)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(nèi)足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌處在垂直于水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間接觸良好,且摩擦不計(jì),導(dǎo)體棒、導(dǎo)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。現(xiàn)給導(dǎo)體棒一個(gè)向右的初速度v0,則導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是( )。

圖4

A.甲、丙圖中,導(dǎo)體棒最終將以相同速度做勻速運(yùn)動(dòng);乙圖中,導(dǎo)體棒最終靜止

B.甲、丙圖中,導(dǎo)體棒最終將以不同速度做勻速運(yùn)動(dòng);乙圖中,導(dǎo)體棒最終靜止

C.三幅圖中,導(dǎo)體棒最終均做勻速運(yùn)動(dòng)

D.三幅圖中,導(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng)分布在寬度為L(zhǎng)的區(qū)域內(nèi)。現(xiàn)有一邊長(zhǎng)為a(a＜L)的正方形閉合線框剛好能穿過磁場(chǎng),則線框在滑進(jìn)磁場(chǎng)過程中產(chǎn)生的熱量Q1與在滑出磁場(chǎng)過程中產(chǎn)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(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)的寬度大于線框的邊長(zhǎng)。在線框從開始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全進(jìn)入磁場(chǎng)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(yīng)電流I、發(fā)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(shí)間t的變化關(guān)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(dǎo)線圈的電阻為R,虛線是圓的一條弦,虛線左、右兩側(cè)導(dǎo)線圈內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化圖像如圖8乙所示。設(shè)垂直導(dǎo)線圈平面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎?求導(dǎo)線圈中0～t0時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流的大小和方向。

圖8

圖9

10.如圖9所示,一個(gè)足夠長(zhǎng)的U形光滑導(dǎo)軌固定在水平面上,導(dǎo)軌左端接有一個(gè)阻值為R的電阻,整個(gè)導(dǎo)軌處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)在導(dǎo)軌上將一根金屬棒以初速度v0釋放,已知金屬棒的質(zhì)量為m,長(zhǎng)度等于導(dǎo)軌寬度L,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻均不計(jì),則金屬棒可在導(dǎo)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?qū)Ь€圈被固定放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且線圈平面與磁感線垂直。一長(zhǎng)度等于D、電阻為R的導(dǎo)體棒緊貼線圈平面以恒定速度v向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)體棒行經(jīng)線圈圓心處時(shí),導(dǎo)體棒的中心恰與線圈的圓心重合,求此時(shí)線圈中的電流。

圖11

12.如圖11所示,寬度為L(zhǎng)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(gè)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(shù)。框架上離地面高為h處有一質(zhì)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于框架平面向里。現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放使其沿框架向下運(yùn)動(dòng),不計(jì)金屬棒及導(dǎo)軌的電阻,重力加速度為g。求:

(1)金屬棒在運(yùn)動(dòng)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(shí)的速度大小。(3)在金屬棒從開始運(yùn)動(dòng)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(yīng)定律可知,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大時(shí),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(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能不變、增大、減小。由感應(yīng)電流可知,感應(yīng)電流可能不變,也可能增加,還可能減小。同理,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小時(shí),感應(yīng)電流可能不變,也可能增加,還可能減小。

2.ABD 提示:銅環(huán)經(jīng)過位置1時(shí),環(huán)面中的磁通量增加產(chǎn)生感應(yīng)電流,銅環(huán)受到的磁場(chǎng)力方向向上,阻礙磁通量的增加,因此;銅環(huán)經(jīng)過位置2時(shí),環(huán)面中的磁通量最大,變化率為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,銅環(huán)只受重力mg,因此a2=g;銅環(huán)經(jīng)過位置3時(shí)的速度大于經(jīng)過位置1時(shí)的速度,因此銅環(huán)經(jīng)過位置3時(shí)的磁通量變化率比經(jīng)過位置1時(shí)的大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大,銅環(huán)受到的磁場(chǎng)力也較大,且該磁場(chǎng)力仍然是阻礙銅環(huán)與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的,方向向上。綜上所述a3＜a1＜g。

3.A 提示:因?yàn)閳A環(huán)中感應(yīng)電流所受安培力的方向既跟直線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直,又跟圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向垂直,所以圓環(huán)各部分所受的安培力的合力應(yīng)在豎直面內(nèi),圓環(huán)只可能在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng),不可能轉(zhuǎn)動(dòng)。如果圓環(huán)左右平動(dòng),那么將不影響圓環(huán)在垂直磁場(chǎng)方向上的凈面積,也不影響穿過圓環(huán)的凈磁通。如果圓環(huán)向上平動(dòng),那么將使圓環(huán)在垂直磁場(chǎng)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(huán)向下平動(dòng),那么將使圓環(huán)在垂直磁場(chǎng)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(shè)線框的質(zhì)量為m,電阻為R,則線框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,有E=Blv,由牛頓第二定律得F=ma,解得故在極短時(shí)間Δt內(nèi)速度的變化量對(duì)線框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過程取和得說明線框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中線框的速度變化量與在離開磁場(chǎng)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(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為電容器充電,當(dāng)電容器兩極板間的電壓與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等時(shí),電路中無電流,導(dǎo)體棒不受安培力作用,將向右做勻速運(yùn)動(dòng);丙圖中,導(dǎo)體棒先受向左的安培力作用向右做減速運(yùn)動(dòng),在其速度減為零后再在安培力的作用下向左做加速運(yùn)動(dòng),直至感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源電動(dòng)勢(shì)相等時(shí),電路中無電流,導(dǎo)體棒不受安培力作用,將向左做勻速運(yùn)動(dòng)。乙圖中,導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,通過電阻R轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,導(dǎo)體棒的速度逐漸減小,當(dāng)導(dǎo)體棒的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能時(shí),導(dǎo)體棒靜止。

7.C 提示:線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)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(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線框的速度為v、電阻為R、切割磁感線的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng),則,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,感應(yīng)電流線框的發(fā)熱功率通過線框每條邊橫截面的電荷量A正確,B、C錯(cuò)誤。線框做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件得F=D正確。

9.設(shè)虛線左側(cè)的面積為S1,右側(cè)的面積為S2,則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律可得,虛線左側(cè)的變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針,虛線右側(cè)的變化磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針。由B-t圖像得故感應(yīng)電流的大小方向沿逆時(shí)針。

10.金屬棒切割磁感線,當(dāng)速度為v時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,閉合回路中的感應(yīng)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(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律得BIL=ma,解得因此在極短時(shí)間Δt內(nèi)速度的變化量Δv=aΔt=對(duì)金屬棒從開始運(yùn)動(dòng)到靜止的過程取和得即解得金屬棒可在導(dǎo)軌上滑行的距離

圖12

11.導(dǎo)體棒切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),則導(dǎo)體棒行經(jīng)線圈圓心處時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E感=BDv。將研究對(duì)象轉(zhuǎn)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(jù)右手定則判斷知,在導(dǎo)體棒左側(cè)線圈中電流沿順時(shí)針方向,在導(dǎo)體棒右側(cè)線圈中電流沿逆時(shí)針方向。

12.(1)流過電子元件的電流大小I=,由串聯(lián)電路特點(diǎn)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?yàn)閍→b。(2)金屬棒在運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。由v2=2ax得金屬棒落到地面上時(shí)的速度大小

(責(zé)任編輯 張 巧)