1、1第四章 电磁感应章末提升训练(一)(时间:60 分钟 分值:100 分)一、选择题(本题共 7 小题,每小题 8 分,共 56 分 .每小题给出的四个选项中,至少有一项是正确的,全部选对得 8 分,部分选对得 4 分,有选错或不选的得 0 分)如图 4-T-1 所示的实验中,表示有感应电流产生的是 ( )图 4-T-12017衡水中学高二期末在南半球地磁场的竖直分量向上,飞机 MH370 最后在南印度洋上空消失,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞机左方机翼末端处的电势为 1,右方机翼末端处的电势为 2,则在南印度洋上空飞行时 ( )A.若飞机从西往东飞, 1比 2高B.若飞机从东往西
2、飞, 1比 2高C.若飞机从北往南飞, 2比 1低D.若飞机从南往北飞, 2比 1高2017陕西宝鸡中学高二期末如图 4-T-2 所示,在无限大的磁场中,有一个矩形线圈abcd 做下述运动,其中能使线圈中产生感应电流的是 ( )图 4-T-2A.以 bc 为轴转动 B.以 ab 为轴转动C.垂直于纸面向内运动 D.在纸面内向下运动2017广东实验中学高二期中 如图 4-T-3 所示, MN、 GH 为平行导轨, AB、 CD 为跨放在导轨上的两根杆,导轨和杆均为导体,匀强磁场垂直于导轨所在的平面,方向如图所示 .用 I表示回路中的电流,则 ( )2图 4-T-3A.当 AB 不动而 CD 向右
3、滑动时, I0 且沿顺时针方向B.当 AB 向左、 CD 向右滑动且速度相等时, I=0C.当 AB、 CD 都向右滑动且速度相等时, I=0D.当 AB、 CD 都向右滑动且 AB 速度大于 CD 时, I0 且沿逆时针方向在如图 4-T-4 所示的电路中,开关 S 原先闭合,电路处于稳定状态,通过 R1、 R2的电流分别为 I1、 I2.在某一时刻突然断开开关 S,则通过电阻 R1的电流 I 随时间 t 变化的图像可能是图 4-T-5 中的 ( )图 4-T-4图 4-T-52017湖北宜昌长阳二中高二月考如图 4-T-6 所示,闭合直角三角形线框的一边长为 l,现将它匀速拉过宽度为 d
4、的匀强磁场( ld).若以逆时针方向为电流的正方向,则图 4-T-7 的四个 I-t 图像中正确的是 ( )图 4-T-6图 4-T-7(多选)在如图 4-T-8 甲所示的电路中,螺线管的线圈匝数 n=1500 匝,螺线管的横截面积S=20cm2,螺线管导线的电阻 r=1.0,定值电阻 R1=4.0, R2=5.0,电容 C=30F .在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度 B 按如图乙所示的规律变化 .闭合开关 S 一段时间后,电路中电流稳定,此时 ( )3甲 乙图 4-T-8A.螺线管中产生的感应电动势为 1VB.R1的电功率为 7.1110-2WC.电容器下极板带正电D.断开开关 S
5、,流经 R2的电荷量为 1.810-5C二、实验题(共 10 分)2017南昌二中高二月考在研究“电磁感应现象”的实验中,所需的实验器材如图 4-T-9 所示 .现已用导线连接了部分实验电路 .图 4-T-9(1)请把电路补充完整 .(2)实验时,将线圈 A 插入线圈 B 中,合上开关瞬间,观察到电流计的指针发生偏转,这个现象揭示的规律是 . (3)已知线圈 A、 B 绕向相同,某同学想使线圈 B 中获得与线圈 A 中相反方向的电流,可行的实验操作是 . A.抽出线圈 AB.插入软铁棒C.使变阻器滑片 P 左移 D.断开开关三、计算题(本题共 2 小题,共 34 分,解答应写出必要的文字说明、
6、表达式和重要的演算步骤 .有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)(16 分)如图 4-T-10 所示,间距 L=0.40m 的足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,导轨的一端接有阻值 R=2.0 的电阻 .导轨所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度 B=0.40T.一根质量 m=0.1kg 的导体棒 MN 放在导轨上且与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计 .现用平行于导轨的拉力拉导体棒使其向右运动,当导体棒的速度v=0.50m/s 时,闭合开关 S,此时导体棒恰好匀速运动,在运动的过程中保持导体棒与导轨垂直 .(1)求在闭合回路中产生的感应电流的大小 .(2)求
7、导体棒匀速运动时作用在导体棒上的拉力的大小及拉力的功率 .(3)闭合开关后,当导体棒移动 50cm 时撤去拉力,求整个运动过程中电阻 R 上产生的热量 .4图 4-T-10(18 分 )如图 4-T-11 甲所示,在光滑、绝缘的水平面上,虚线 MN 的右侧存在磁感应强度大小为 B=2T、方向竖直向下的匀强磁场, MN 的左侧有一个质量 m=0.1kg、 bc 边的长度L1=0.2m、总电阻 R=2 的矩形线圈 abcd.t=0 时,用恒定拉力 F 拉线圈,使其由静止开始向右做匀加速直线运动,经过 1s,线圈的 bc 边到达磁场边界 MN,此时立即将拉力 F 改为变力,又经过 1s,线圈恰好完全
8、进入磁场 .整个运动的过程中,线圈中的感应电流 I 随时间 t 变化的图像如图乙所示 .求:(1)线圈 bc 边刚进入磁场时的速度 v0和线圈在第 1s 内运动的距离 x;(2)线圈 ab 边的长度 L2;(3)线圈 ad 边刚进入磁场时拉力的功率 .图 4-T-111.D 解析产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化,选项 D 正确 .2.D 解析当飞机在南半球飞行时,由于地磁场的存在,且地磁场的竖直分量向上,由右手定则可判断出,在南半球,不论沿什么方向水平飞行,都是飞机的左方机翼电势低,右方机翼电势高,即总有 2比 1高,故 D 正确,A、B、C 错误.3.A 解析线圈以 bc 为
9、轴转动时,穿过线圈的磁通量发生变化,所以有感应电流,故 A 正确;线圈以 ab 为轴转动时,穿过线圈的磁通量始终为 0,即磁通量不变,无感应电流,故 B 错误;线圈垂直于纸面向内运动时,穿过线圈的磁通量始终为 0,无感应电流,故 C 错误;线圈在纸面内向下运动时,穿过线圈的磁通量始终为 0,无感应电流,故 D 错误 .54.C 解析当 AB 不动而 CD 向右滑动时,产生感应电动势,在整个回路中产生感应电流,其方向沿逆时针方向,A 错误;当 AB 向左、 CD 向右滑动时,穿过回路的磁通量增加,产生感应电动势,有沿逆时针方向的感应电流,B 错误;当 AB、 CD 都向右滑动且速度相等时,穿过回
10、路的磁通量不变,无感应电动势,无感应电流,C 正确;当 AB、 CD 都向右滑动且 AB 速度大时,穿过回路的磁通量减小,有沿顺时针方向的感应电流,D 错误 .5.D 解析开关 S 原先闭合,电路处于稳定状态时,流过 R1的电流方向向左,大小为 I1,与R1并联的 R2和线圈 L 支路的电流 I2的方向也向左 .当某一时刻开关 S 突然断开时, L 中向左的电流 I2要减小,因自感现象,线圈 L 产生自感电动势,在回路“ L R1A R2”中形成感应电流,通过 R1的电流方向与原来相反,变为向右,并从 I2开始逐渐减小到零,选项 D 正确 .6.D 解析线框向右运动的距离 x 在 0d 范围内
11、,穿过线框的磁通量不断增大,由楞次定律可知线框产生的感应电流沿逆时针方向,为正值,有效的切割长度 L=xtan ,线框做匀速运动,故 x=vt,感应电流的大小 I= = ,可知 I t;线框向右运动的距离 x 在 dl 范围内,穿BLvR Bv2ttanR过线框的磁通量均匀增大,由楞次定律可知线框产生的感应电流沿逆时针方向,为正值,且感应电流大小不变;线框向右运动的距离 x 在 ll+d 范围内,穿过线框的磁通量不断减小,由楞次定律可知线框产生的感应电流沿顺时针方向,为负值,有效的切割长度为 L=(x-d)tan ,线框做匀速运动,故 x=vt,感应电流的大小 I1= = - ,故感应电流一开
12、始不为 0,之BLvR Bv2ttanR BvdtanR后均匀增大,D 正确 .7.CD 解析根据法拉第电磁感应定律可知,螺线管中产生的感应电动势E=n =nS =1.2V,选项 A 错误;根据闭合电路的欧姆定律有 I= =0.12A,故 R1的电 t B t ER1+R2+r功率 P=I2R1=5.7610-2W,选项 B 错误;由楞次定律可判断,电容器下极板带正电,选项 C 正确;开关 S 断开后,流经 R2的电荷量即为 S 闭合时电容器极板上所带的电荷量,故Q=CU=CIR2=1.810-5C,选项 D 正确 .8.(1)如图所示(2)闭合回路中磁通量发生变化时,产生感应电流(3)BC解
13、析(1)本实验中线圈 A 与电源相连,通过闭合、断开开关或调节滑动变阻器使穿过线圈B 的磁通量发生变化,从而使线圈 B 产生电磁感应现象,故线圈 B 应与电流计相连,电路图如图所示 .(2)电流计的指针发生偏转说明回路中有电流产生,产生的原因是闭合回路中磁通量发生了变化,故结论为:闭合回路中磁通量发生变化时,产生感应电流 .(3)线圈 B 中的感应电流的方向与线圈 A 中的电流方向相反,则它们的磁场也一定相反,由楞次定律可知,线圈 A 产生的磁场应增强,故可以加入铁芯或使变阻器滑片 P 左移,选项 B、C正确 .9.(1)4.010-2A(2)6.410-3N 3.210-3W(3)1.571
14、0-2J6解析(1)感应电动势 E=BLv=8.010-2V感应电流 I= =4.010-2A.ER(2)导体棒匀速运动时,安培力与拉力平衡,设拉力为 F,则有 F=F 安 =BIL=6.410-3N拉力的功率 P=Fv=3.210-3W.(3)导体棒移动 50cm 所需的时间 t= =1.0sxv撤去拉力前,电阻 R 上产生的热量 Q1=I2Rt=3.210-3J撤去拉力后,电阻 R 上产生的热量 Q2= mv2=1.2510-2J12整个运动的过程中,电阻 R 上产生的热量 Q=Q1+Q2=1.5710-2J.10.(1)0.5m/s 0.25m (2)1m (3)0.33W解析(1)线圈
15、在磁场中运动时,感应电流 I= = ,由图乙可知,电流随时间均匀增大,故线ERBL1vR圈在磁场中做匀加速运动 .t1=1s 时,线圈的 bc 边刚进入磁场,感应电流 I1=BL1v0R由图中可读出 I1=0.1A联立解得 v0=0.5m/s故线圈在第 1s 内的位移 x= t1=0.25m.v02(2)t2=2s 时,感应电流 I2= =0.3ABL1v2R解得线圈的速度 v2=1.5m/s故线圈 ab 边的长度 L2= (t2-t1)=1m.v0+v22(3)线圈在磁场中运动的加速度 a= =1m/s2v2-v0t2-t1线圈 ad 边刚进入磁场时,有 F-BI2L1=ma解得拉力 F=0.22N故拉力的功率 P=Fv2=0.33W.7
