人教版物理選修3-2 第4章第四節(jié)知能優(yōu)化訓(xùn)練

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1111(2011年蘭州高二檢測(cè))如果閉合電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很大，那一定是因?yàn)?)A穿過閉合電路的磁通量很大B穿過閉合電路的磁通量變化很大C穿過閉合電路的磁通量的變化很快D閉合電路的電阻很小解析：選C.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取決于穿過閉合電路的磁通量的變化率即磁通量的變化快慢與磁通量大小、磁通量變化量大小、電路電阻無必然聯(lián)系，所以C項(xiàng)正確，A、B、D錯(cuò)誤2穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終保持每秒均勻地減少2 Wb，則()A線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2 VB線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減少2 VC線圈中無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變答案：D3一航天飛機(jī)下有一細(xì)金屬桿，桿指向地心若僅考慮地磁場(chǎng)的影響，則當(dāng)航天飛機(jī)位于赤道上空()A由東向西水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下B由西向東水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下C沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由下向上D沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時(shí)，金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析：選AD.赤道上方的地磁場(chǎng)方向由南指向北，根據(jù)右手定則，飛機(jī)由東向西水平飛行時(shí)，下端電勢(shì)高，故A對(duì)，B錯(cuò)若飛機(jī)沿經(jīng)線由南向北或由北向南水平飛行時(shí)，桿均不切割磁感線，桿中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故C錯(cuò)，D正確圖44104.如圖4410所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設(shè)在整個(gè)過程中棒的方向不變且不計(jì)空氣阻力，則在金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小變化情況是()A越來越大B越來越小C保持不變D無法判斷解析：選C.金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場(chǎng)方向上的速度不變，由EBlv知，電動(dòng)勢(shì)也不變，故C正確圖44115如圖4411所示，將直徑為d，電阻為R的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場(chǎng)B拉出，求這一過程中(1)磁通量的改變量(2)通過金屬環(huán)某一截面的電量解析：(1)由已知條件得金屬環(huán)的面積S()2磁通量的改變量BS.(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律又因?yàn)?，qt所以q.答案：(1)(2)一、選擇題1一閉合線圈，放在隨時(shí)間均勻變化的磁場(chǎng)中，線圈平面和磁場(chǎng)方向垂直，若想使線圈中感應(yīng)電流增強(qiáng)一倍，下述哪些方法是可行的()A使線圈匝數(shù)增加一倍B使線圈面積增加一倍C使線圈匝數(shù)減少一半D使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍解析：選D.根據(jù)EnnS求電動(dòng)勢(shì)，要考慮到當(dāng)n、S發(fā)生變化時(shí)導(dǎo)體的電阻也發(fā)生了變化若匝數(shù)增加一倍，電阻也增加一倍，感應(yīng)電流不變，故A錯(cuò)同理C錯(cuò)若面積增加一倍，長(zhǎng)度為原來的倍，因此電阻為原來的倍，電流為原來的倍，故B錯(cuò)正確選項(xiàng)為D.2將一磁鐵緩慢或者迅速地插到閉合線圈中的同一位置處，不會(huì)發(fā)生變化的物理量是()A磁通量的變化量B磁通量的變化率C感應(yīng)電流的大小D流過導(dǎo)體橫截面的電荷量解析：選AD.將磁鐵插到閉合線圈的同一位置，磁通量的變化量相同而用的時(shí)間不同，所以磁通量的變化率不同感應(yīng)電流I，感應(yīng)電流的大小不同，流過線圈橫截面的電荷量qItt，兩次磁通量的變化量相同，電阻不變，所以q與磁鐵插入線圈的快慢無關(guān)選A、D.3如圖4412甲所示，圓形線圈中串聯(lián)了一個(gè)平行板電容器，圓形線圈中有磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化以垂直紙面向里的磁場(chǎng)為正關(guān)于電容器極板的帶電情況，以下判斷正確的是()圖4412A第二個(gè)內(nèi)，上板帶正電B第二個(gè)內(nèi)，下板帶正電C第三個(gè)內(nèi)，上板帶正電D第三個(gè)內(nèi)，下板帶正電解析：選BD.第二個(gè)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度向里減小(磁通量減小)，若有感應(yīng)電流的話，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向里，應(yīng)是順時(shí)針方向的電流，則電容器的下極板帶正電第三個(gè)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度向外增大，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)仍向里，電容器的下板電勢(shì)高，所以下板帶正電圖44134. (2010年高考課標(biāo)全國(guó)卷)如圖4413所示，兩個(gè)端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置，相對(duì)的端面之間有一縫隙，鐵芯上繞導(dǎo)線并與電源連接，在縫隙中形成一勻強(qiáng)磁場(chǎng)一銅質(zhì)細(xì)直棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、垂直讓銅棒從靜止開始自由下落，銅棒下落距離為0.2R時(shí)銅棒中電動(dòng)勢(shì)大小為E1，下落距離為0.8R時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng)關(guān)于E1、E2的大小和銅棒離開磁場(chǎng)前兩端的極性，下列判斷正確的是()AE1E2，a端為正BE1E2，b端為正CE1E2，a端為正DE1E2，b端為正解析：選D.設(shè)下落距離為d，則銅棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁感線的等效長(zhǎng)度l2，銅棒做的是自由做落體運(yùn)動(dòng)，故v22gd，v，故有EBlvB22B，將d10.8 R，代入后比較得E1E2；據(jù)安培定則知縫隙處的磁場(chǎng)方向水平向左，再由右手定則知b端等效為電源正極，電勢(shì)高，選D.圖44145(2010年高考山東卷)如圖4414所示，空間存在兩個(gè)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO為其對(duì)稱軸一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO對(duì)稱的位置時(shí)()A穿過回路的磁通量為零B回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2Blv0C回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向D回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同解析：選ABD.正方形閉合回路運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO對(duì)稱的位置時(shí)，穿過回路的合磁通量為零，A正確；由右手定則可判斷ab邊上的電流方向?yàn)橛蒩到b，cd邊上的電流方向?yàn)橛蒫到d，所以回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，C錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E感EabEcd2Blv0，B正確；由左手定則可判定出回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同，都是水平向左的，D正確圖44156.(2011年高考江蘇物理卷)如圖4415所示，水平面內(nèi)有一平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直阻值為R的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好t0時(shí)，將開關(guān)S由1擲到2.q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度下列圖象正確的是()圖4416解析：選D.導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至勻速故qt圖象應(yīng)如圖甲所示，A錯(cuò)；it圖象應(yīng)如圖乙所示，B錯(cuò)；vt圖象應(yīng)如圖丙所示，C錯(cuò)D對(duì)圖44177.如圖4417所示，圓環(huán)a和b的半徑之比R1R221，且是粗細(xì)相同，用同樣材料的導(dǎo)線構(gòu)成，連接兩環(huán)的導(dǎo)線電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度始終以恒定的變化率變化，那么，當(dāng)只有a環(huán)置于磁場(chǎng)中與只有b環(huán)置于磁場(chǎng)中兩種情況下，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)差之比為()A11 B21C31 D41解析：選B.設(shè)b環(huán)的面積為S，由題可知a環(huán)的面積為4S，若b環(huán)的電阻為R，則a環(huán)的電阻為2R.當(dāng)只有a環(huán)置于磁場(chǎng)中時(shí)，a環(huán)等效為內(nèi)電路，b環(huán)等效為外電路，A、B兩端的電壓為路端電壓，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E，UAB當(dāng)只有b環(huán)置于磁場(chǎng)中時(shí)E，UAB所以UABUAB21.故選項(xiàng)B正確圖44188如圖4418所示，粗細(xì)均勻的、電阻為r的金屬圓環(huán)，放在圖示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓環(huán)直徑為l；長(zhǎng)為l、電阻為r/2的金屬棒ab放在圓環(huán)上，以v0向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab棒運(yùn)動(dòng)到圖示虛線位置時(shí)，金屬棒兩端的電勢(shì)差為()A0 BBlv0C. D.解析：選D.切割磁感線的金屬棒ab相當(dāng)于電源，其電阻相當(dāng)于電源內(nèi)阻，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到虛線位置時(shí)，兩個(gè)半圓金屬環(huán)相當(dāng)于并聯(lián)，可畫出如圖所示的等效電路圖R外R并，I.金屬棒兩端電勢(shì)差相當(dāng)于路端電壓UabIR外Blv0.圖44199.(2011年成都高二檢測(cè))如圖4419所示，導(dǎo)線OA長(zhǎng)為l，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度沿圖所示方向繞通過懸點(diǎn)O的豎直軸旋轉(zhuǎn)，OA與豎直方向的夾角為.那么，OA導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和O、A兩點(diǎn)電勢(shì)高低()ABl2O點(diǎn)高BBl2A點(diǎn)高C.Bl2sin2O點(diǎn)高D.Bl2sin2A點(diǎn)高解析：選D.OA切割磁感線的有效長(zhǎng)度等于圓半徑，即：Rlsin，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBR2Bl2sin2，由右手定則判斷知A點(diǎn)電勢(shì)高，所以D正確二、非選擇題10(2011年南京高二檢測(cè))一個(gè)邊長(zhǎng)為a1 m的正方形線圈，總電阻為R2 ，當(dāng)線圈以v2 m/s的速度通過磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，線圈平面總保持與磁場(chǎng)垂直若磁場(chǎng)的寬度b1 m，如圖4420所示，求：圖4420(1)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過程中感應(yīng)電流的大??；(2)線圈在穿過整個(gè)磁場(chǎng)過程中釋放的焦耳熱解析：(1)根據(jù)EBlv，I知I A0.5 A(2)線圈穿過磁場(chǎng)過程中，由于b1 m，故只在進(jìn)入和穿出時(shí)有感應(yīng)電流，故Q2I2Rt2I2R20.522 J0.5 J.答案：(1)0.5 A(2)0.5 J11(2011年通州市調(diào)研)如圖4421甲所示，水平放置的線圈匝數(shù)n200匝，直徑d140 cm，電阻r2 ，線圈與阻值R6 的電阻相連在線圈的中心有一個(gè)直徑d220 cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化，規(guī)定垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎较蛟嚽螅簣D4421(1)通過電阻R的電流方向；(2)電壓表的示數(shù)；(3)若撤去原磁場(chǎng)，在圖中虛線的右側(cè)空間加磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向里，試證明將線圈向左拉出磁場(chǎng)的過程中，通過電阻R上的電荷量為定值，并求出其值解析：(1)電流方向從A流向B.(2)由En可得：En，EI(Rr)，UIR解得：U1.5 V4.7 V.(3)設(shè)線圈拉出磁場(chǎng)經(jīng)歷時(shí)間tn，電荷量qt解得：qn，與線圈運(yùn)動(dòng)的時(shí)間無關(guān)，即與運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)代入數(shù)據(jù)得：q0.5 C1.57 C.答案：(1)從A流向B(2)4.7 V(3)證明見解析1.57 C圖442212.如圖4422所示，一水平放置的平行導(dǎo)體框?qū)挾萀0.5 m，接有R0.2 的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面方向向下，現(xiàn)有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上，并能無摩擦地沿框架滑動(dòng)，框架及導(dǎo)體棒ab電阻不計(jì)，當(dāng)ab以v4.0 m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：(1)導(dǎo)體棒ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小及感應(yīng)電流的方向；(2)要維持ab向右勻速運(yùn)動(dòng)，作用在ab上的水平外力為多少？方向怎樣？(3)電阻R上產(chǎn)生的熱功率多大？解析：(1)導(dǎo)體棒ab垂直切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小為EBLv0.40.54.0 V0.8 V，由右手定則知感應(yīng)電流的方向由b向a.(2)導(dǎo)體棒ab相當(dāng)于電源，由閉合電路歐姆定律得回路電流I A4.0 A，導(dǎo)體棒ab所受的安培力FBIL0.40.54.0 N0.8 N，由左手定則知其方向水平向左ab勻速運(yùn)動(dòng)，所以水平拉力FF0.8 N，方向水平向右(3)R上的熱功率：PI2R4.020.2 W3.2 W.答案：(1)0.8 V由b向a(2)0.8 N水平向右(3)3.2 W111