电磁感应现象的两类情况试题及答案

2020-06-27试题

　　（40分钟 50分）

　　一、选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分）

　　1.如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，且B逐渐增加，则（）

　　A.小球速度变大

　　B.小球速度变小

　　C.小球速度不变

　　D.以上三种情况都有可能

　　2.（多选）如图所示，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（）

　　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电场力有关

　　D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的

　　3.如图所示，两个比荷相同的都带正电荷的粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从B1区运动到B2区，已知B2>B1；b开始在磁感应强度为B1的磁场中做匀速圆周运动，然后磁场逐渐增加到B2。则a、b两粒子的动能将（）

　　A.a不变，b增大 B.a不变，b变小

　　C.a、b都变大 D.a、b都不变

　　4.（2013上海高考）如图，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘。当MN中电流突然减小时，线圈所受安培力的合力方向（）

　　A.向左 B.向右

　　C.垂直纸面向外 D.垂直纸面向里

　　5.（多选）（2013临沂高二检测）如图所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计。斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。质量为m、电阻可以不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升高度h，在这一过程中（）

　　A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

　　B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和

　　C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零

　　D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热

　　二、非选择题（本题共2小题，共 20分。需写出规范的解题步骤）

　　6.（8分）（2013玉溪高二检测）如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直，求将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的`过程中，

　　（1）拉力的大小F；

　　（2）线圈中产生的电热Q。

　　7.（12分）（能力挑战题）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0. 02kg，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s2，问：

　　（1）通过cd棒的电流I是多少？方向如何？

　　（2）棒ab受到的力F多大？

　　（3）棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？

　　答案解析

　　1.【解析】选A。磁场的变化使空间产生感应电场。根据楞次定律得出如图所示感应电场，又因小球带正电荷，电场力与小球速度同向，电场力对小球做正功，小球速度变大，A项正确。

　　2.【解析】选A、B。根据动生电动势的定义，A项正确；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项正确，C、D项错误。

　　3.【解析】选A。a粒子在磁场中运动，受到的洛伦兹力不做功，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，感生电场会对它做正功，所以A选项是正确的。

　　4.【解析】选B。当MN中电流突然减小时，单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小，根据楞次定律，单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知，线圈所受安培力的合力方向向右，选项B正确。

　　【变式备选】如图所示，在一均匀磁场中有一导线框abcd，导线框处于水平面内，磁场与导线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一段导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及导线框中导线的电阻都可不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则（）

　　A.ef将减速向右运动，但不是匀减速

　　B.ef将匀减速向右运动，最后停止

　　C.ef将匀速向右运动

　　D.ef将往返运动

　　【解析】选A 。ef向右运动，在闭合回路中产生感应电流，根据楞次定律，ef杆受安培力将阻碍其向右运动，即ef要克服安培力做功而使动能减少，故ef是向右做减速运动。由F=BIL= =ma知，随速度v的减小，加速度减小，故不可能做匀减速运动，A正确，B、C错误；当速度为零时，安培力为零，合外力为零，杆静止，故D错误。

　　5.【解析】选A、D。金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对棒做功：恒力F做正功、重力做负功、安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功。匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A项正确，B、C项错误；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R上产生的焦耳热，故恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确。

　　6.【解题指南】由电磁感应定律确定安培力的表达式，利用平衡条件确定拉力F的大小；由焦耳定律直接求得电热Q。

　　【解析】（1）线圈出磁场时：F=BIL2

　　E=BL2v

　　有：F=

　　（2）t=

　　所以：Q=I2Rt

　　答案：（1）（2）

　　7.【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：

　　（1）对棒cd 受力分析，列平衡方程，求安培力，求解电流；

　　（2）对棒ab受力分析，根据平衡条件求力F；

　　（3）根据焦耳定律及功能关系求解力F所做的功。

　　【解析】（1）棒cd受到的安培力Fcd=IlB ①