2012高中物理 第1、2章 電磁感應(yīng) 楞次定律和自感現(xiàn)象 25單元測試 魯科版選修3-2

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1、 第1、2章《電磁感應(yīng)》《楞次定律和自感現(xiàn)象》單元測試 l a v0 v 1.如圖所示，在光滑水平面上有一個豎直向上的勻強磁場，分布在寬度為l的區(qū)域內(nèi)。現(xiàn)有一個邊長為a的正方形閉合導(dǎo)線框（a< l），以初速度v0垂直于磁場邊界沿水平面向右滑過該磁場區(qū)域，滑出時的速度為v。下列說法中正確的是 A.導(dǎo)線框完全進(jìn)入磁場中時，速度大于(v0+ v)/2 B.導(dǎo)線框完全進(jìn)入磁場中時，速度等于(v0+ v)/2 C.導(dǎo)線框完全進(jìn)入磁場中時，速度小于(v0+ v)/2 D.以上三種都有可能 F a b 電阻 2.如圖所示，位于一水平面內(nèi)的、兩根平行的光滑金屬導(dǎo)

2、軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在的平面，導(dǎo)軌的一端與一電阻相連；具有一定質(zhì)量的金屬桿ab放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直?，F(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F拉ab，使它由靜止開始向右運動。桿和導(dǎo)軌的電阻、感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場均可不計。用E表示回路中的感應(yīng)電動勢，i表示回路中的感應(yīng)電流，在i隨時間增大的過程中，電阻消耗的功率 A.等于F的功率 B.等于安培力的功率的絕對值 C.等于F與安培力合力的功率 D.小于iE 3.兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面。質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、c

3、d與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ，導(dǎo)軌電阻不計，回路總電阻為2R0。整個裝置處于磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場中。當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v1沿導(dǎo)軌勻速運動時，cd桿也正好以速度v2向下勻速運動。重力加速度為g。以下說法正確的是 F B L L a b c d A.ab桿所受拉力F的大小為 B.cd桿所受摩擦力為零 C.回路中的電流強度為 D.μ與v1大小的關(guān)系為 A V 4.如圖所示，電動機牽引一根長l=1.0m，質(zhì)量為m=0.10kg，電阻為R=1.

4、0Ω的導(dǎo)體棒MN，沿寬度也是l的固定導(dǎo)線框，在磁感應(yīng)強度為B=1T的勻強磁場中從靜止開始上升。當(dāng)導(dǎo)體棒上升了h=3.8m時達(dá)到了一個穩(wěn)定的速度。該過程中導(dǎo)體產(chǎn)生的電熱為2.0J。已知電動機牽引導(dǎo)體棒過程中電壓表、電流表的示數(shù)分別穩(wěn)定在7.0V和1.0A，電動機內(nèi)阻為r=1.0Ω。不計導(dǎo)線框的電阻及一切摩擦。求：⑴導(dǎo)體棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v。⑵導(dǎo)體棒從靜止到達(dá)到穩(wěn)定速度所經(jīng)歷的時間t。 t/s 0.1 0.2 0.3 B/T 0.2 0.1 B O 5.如圖所示，一只橫截面積為S=0.10m2，匝數(shù)為120匝的閉合線圈放在平行于線圈軸線的勻強磁場中，線圈的

5、總電阻為R=1.2Ω。該勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如右圖所示。求：⑴從t=0到t=0.30s時間內(nèi)，通過該線圈任意一個橫截面的電荷量q為多少？⑵這段時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電熱Q為多少？ B d c a b e f 6.如圖所示，固定在絕緣水平面上的的金屬框架cdef處于豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab電阻為r，跨在框架上，可以無摩擦地滑動，其余電阻不計。在t=0時刻，磁感應(yīng)強度為B0，adeb恰好構(gòu)成一個邊長為L的正方形。⑴若從t=0時刻起，磁感應(yīng)強度均勻增加，增加率為k(T/s)，用一個水平拉力讓金屬棒保持靜止。

6、在t=t1時刻，所施加的對金屬棒的水平拉力大小是多大？⑵若從t=0時刻起，磁感應(yīng)強度逐漸減小，當(dāng)金屬棒以速度v向右勻速運動時，可以使金屬棒中恰好不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁感應(yīng)強度B應(yīng)怎樣隨時間t變化？寫出B與t間的函數(shù)關(guān)系式。 L1 L2 h H 7.如圖所示，長L1=1.0m，寬L2=0.50m的矩形導(dǎo)線框，質(zhì)量為m=0.20kg，電阻R=2.0Ω，其正下方有寬為H（H>L2），磁感應(yīng)強度為B=1.0T，垂直于紙面向外的勻強磁場。現(xiàn)在，讓導(dǎo)線框從下邊緣距磁場上邊界h=0.70m處開始自由下落，當(dāng)其下邊緣進(jìn)入磁場，而上邊緣未進(jìn)入磁場的某一時刻，導(dǎo)線框的速度已經(jīng)達(dá)到了一個

7、穩(wěn)定值。求從開始下落到導(dǎo)線框下邊緣到達(dá)磁場下邊界過程中，導(dǎo)線框克服安培力做的功是多少？ a b θ θ R 8.如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距1.0m，導(dǎo)軌平面與水平面成θ=37o角，下端連接阻值為R的電阻。勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為0.20kg，電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25。⑴求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大小；⑵當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8.0W，求該速度的大小；⑶在上問中，若R=2.0Ω，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強度的大

8、小和方向。（g=10m/s2，sin37o=0.60，cos37o=0.80） R1 R2 l a b M N P Q B v 9.圖中MN和PQ為豎直方向的兩平行長直金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)為0.40m，電阻不計。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度B為0.50T的勻強磁場垂直。質(zhì)量m為6.0×10-3kg、電阻為1.0Ω的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸。導(dǎo)軌兩端分別接有滑動變阻器和阻值為3.0Ω的電阻R1。當(dāng)桿ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時以速率v勻速下滑，整個電路消耗的電功率P為0.27W，重力加速度取10m/s2，試求速率v和滑動變阻器接入電路部分的阻

9、值R2。 N x y M O b a θ v0 10.如圖所示，頂角θ=45o的金屬導(dǎo)軌MON固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌處在方向豎直、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。一根與ON垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌MON向右滑動，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為r。導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點為a和b，導(dǎo)體棒在滑動過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。t=0時，導(dǎo)體棒位于頂角O處。求：⑴t時刻流過導(dǎo)體棒的電流強度I和電流方向。⑵導(dǎo)體棒作勻速直線運動時水平外力F的表達(dá)式。⑶導(dǎo)休棒在0-t時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q。

10、 O I/A t/s 123456 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 M N B 11.如圖所示，邊長L=2.5m、質(zhì)量m=0.50kg的正方形金屬線框，放在磁感應(yīng)強度B=0.80T的勻強磁場中，它的一邊與磁場的邊界MN重合。在力F作用下由靜止開始向左運動，在5.0s內(nèi)從磁場中拉出。測得金屬線框中的電流隨時間變化的圖象如下圖所示。已知金屬線框的總電阻R=4.0Ω。⑴試判斷金屬線框從磁場中拉出的過程中，線框中的感應(yīng)電流方向，并在圖中標(biāo)出。⑵t=2.0s時金屬線框的速度和力F的大小。⑶已知在5.0s內(nèi)力F做功1.92J，那么金屬線框從磁場拉出的過程中，線

11、框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？ 12.如圖(a)所示，一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧，導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在磁場B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B(t)，如圖(b)所示。兩磁場方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開始計時，經(jīng)過時間t0滑到圓弧頂端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g。⑴問金屬棒在圓弧內(nèi)滑動時，回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？⑵求0到時間t0內(nèi)，回

12、路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。⑶探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強磁場B0的一瞬間，回路中感應(yīng)電流的大小和方向。 a b B(t) B0 L L H H (a) t t0 2t0 2B0 B0 O B(t) (b) 答案 1.B（進(jìn)入、穿出過程穿過線圈的磁通量變化量相同，因此通過導(dǎo)線截面的電量q相同；而進(jìn)入、穿出過程線圈受到的安培力沖量為I=Blit=Blq，也相同，因此動量變化相同，即速度變化相同。） 2.B（安培力的功率就是電功率；F和安培力的合力做功增加ab

13、的動能。） 3.D（只有ab產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；F應(yīng)等于安培力和ab所受摩擦力之和；由cd重力與摩擦力平衡得D。） 4.⑴v=2m/s（電動機輸入功率P入=IU=7W，內(nèi)阻消耗I2r=1W，輸出機械功率P=6W；勻速時牽引力等于重力跟安培力大小之和利用P=Fv列式得v）⑵t=1.0s（棒上升h過程用動能定理：牽引力做功Pt，克服重力做功mgh=3.8J，克服安培力做功等于導(dǎo)體中產(chǎn)生的電熱2J，動能增量0.2J） 5.⑴2.0C（）⑵18J（I1=5A，Q1=6J；I2=10A，Q2=12J） 6.⑴(B0+kt1)kl3/r（感應(yīng)電流大小恒定為，拉力與安培力平衡，因此）⑵B=B0L/(L+vt)

14、（任何時刻穿過回路的磁通量都跟0時刻相同：B0L2=BL(L+vt)）7. 0.80J（只有進(jìn)入過程導(dǎo)線框克服安培力做功。取開始下落到線圈剛好全部進(jìn)入磁場過程用動能定理，當(dāng)時的速度就是穩(wěn)定速度） 8.⑴4m/s2（由牛頓第二定律得）⑵10m/s（穩(wěn)定時合力為零：，得，由已知因此得v）⑶0.4T，垂直于導(dǎo)軌平面向上 9. 4.5m/s（穩(wěn)定時安培力跟重力平衡：而總功率，代入數(shù)據(jù)得v）6.0Ω（總電阻3Ω，內(nèi)阻1Ω，因此R1、R2并聯(lián)后阻值2Ω） 10.⑴（t時刻電動勢為Bv02t，總電阻為(2+)v0tr，由此得電流）⑵（拉力跟安培力等大：F=BIv0t）⑶（功率P=I2R∝R，因此有Q=）11.⑴逆時針方向 ⑵0.5N ⑶1.67J 12. ⑴逆時針方向，大小方向都不變。⑵ ⑶感生電動勢為，動生電動勢為。當(dāng)時，回路感應(yīng)電流為零；當(dāng)時，回路感應(yīng)電流為逆時針方向，大??；當(dāng)時，回路感應(yīng)電流為順時針方向，大小。 5 用心 愛心 專心