高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律图像专题练习(包括答案)(DO(3)

2019-03-29 10:38

中电流方向为逆时针方向,即正方向,D错误;t=0时刻,ab边切割磁感线的有效长度最大,然后逐渐减小,故感应电动势和感应电流逐渐减小,C错误;当cd边与磁场边界重合后继续运动,cd边切割磁感线,根据右手定则可知线框中电流方向为顺时针方向,即负方向,B错误,A正确.

考点:导体切割磁感线时的感应电动势;

点评:解决本题的关键掌握切割产生感应电动势的大小E?BLv,以及会用右手定则判定感应电流的方向.

15.如图所示,宽度为l的有界匀强磁场的方向垂直纸面向里,磁感应强度的大小为B。闭合等腰直角三角形导线框abc位于纸面内,直角边ab水平且长为2l,线框总电阻为R。规定沿abca方向为感应电流的正方向。导线框以速度v匀速向右穿过磁场的过程中,感应电流随时间变化规律的图象是( )

A B C D 【答案】D 【解析】

试题分析:由已知条件可知,在0-L/v时,感应电动势均匀增加,感应电流均匀增加,方向为顺时针,增加到

BLv;在L/v-2L/v时,磁通量无变化,感应电流为零,在R2L/v-3L/v时,感应电流再均匀增加,不过是逆时针,故选D 考点:考查电磁感应与图像

点评:本题难度较小,感应电流的大小直接由切割磁感线的有效长度决定,方向由楞次定律判断即可

16.如图,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为L,边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上,使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域,若以逆时针方向为电流的正方向,能反映线框中感应电流变化规律的是图( )

【答案】A 【解析】

试题分析:本题考查电磁感应现象.开始时,由公式

可知,导体框做匀加速运动

时,速度均匀增大,电流均匀增大,当导体的右边框到达两磁场交界处后,电动势突然变成原来的2倍,电流方向反向.当导体右边框到达整个磁场的右边界后,电动势又突然变成原来的一半,且电流方向反向.

试卷第11页,总15页

在0?t1,电流均匀增大,排除CD.

在t1?t2,两边感应电流方向相同,大小相加,故电流大。 在t2?t3,因右边离开磁场,只有一边产生感应电流,故电流小,

所以选A

考点:感应电流及图像

点评:本题考查了切割磁感线产生的感应电动势的变化规律,通常这类题目可以采用排除法判断。

17.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,在外力控制下静止不动,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图所示。t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里。在0~4 s时间内,线框ab边所受安培力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)可能是图中的

【答案】D 【解析】

试题分析:磁感强度均匀变化,产生稳定的感应电流,在0-1s间,磁通量减小,线圈有扩张趋势,ab边受到的安培力方向向左,F=BIL安培力均匀减小,D对,故选D 考点:考查电磁感应与图像

点评:本题难度较小,本题是通过改变磁场产生感应电流,由法拉第电磁感应定律可判断电流恒定不变

18.一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图所示。磁感应强度B随t的变化规律如图所示,以I表示线圈中的感应电流,以图中线圈上箭头所示方向的电流为正,则I-t图中正确的是( )

【答案】A 【解析】

试卷第12页,总15页

试题分析:感应定律和欧姆定律得I?E??tS????Bt,所以线圈中的感应电流决RRR定于磁感应强度B随t的变化率.由图2可知,0~1时间内,B增大,Φ增大,感应磁

场与原磁场方向相反(感应磁场的磁感应强度的方向向外),

由右手定则感应电流是顺时针的,因而是负值.所以可判断0~1为负的恒值;1~2为正的恒值;2~3为零;3~4为负的恒值;4~5为零;5~6为正的恒值. 故选A.

考点:电磁感应与图像

点评:此类问题不必非要求得电动势的大小,应根据楞次定律判断电路中电流的方向,结合电动势的变化情况即可得出正确结果.

19.如图所示,两个相邻的有界匀强磁场区,磁感应强度方向相反,且垂直纸面,磁感应强度的大小均为B,磁场区在y轴方向足够长,在x轴方向的宽度为a,一正三角形(中垂线长为a)导线框ABC从图示位置向右匀速穿过磁场区域,设逆时针方向为电流的正方向,则图中线框中产生的感应电流i与对线框移动距离x的关系图象正确的是

【答案】C 【解析】

试题分析:线框从开始进入到全部进入第一个磁场时,磁通量向里增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针,故B一定错误;因切割的有效长度均匀增大,故由E=BLV可知,电动势也均匀增加;而在全部进入第一部分磁场时,磁通量达最大,该瞬间磁通量的变化率为零,故感应电动势也会零,故A错误;当线圈开始进入第二段磁场后,线圈中磁通量向里减小,则可知电流为顺时针,故D错误,C正确; 故选C.

考点:导体切割磁感线时的感应电动势;右手定则.

点评:本题为选择题,而过程比较复杂,故可选用排除法解决,这样可以节约一定的时间;而进入第二段磁场后,分处两磁场的线圈两部分产生的电流相同,且有效长度是均匀变大的,当将要全部进入第二磁场时,线圈中电流达最大2I.

20.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环.规定导体环中电流的正方向如图1所示,磁场向上为正.当磁感应强度 B 随时间 t 按图2变化时,下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是( )

试卷第13页,总15页

【答案】C 【解析】

试题分析:由法拉第电磁感应定律,在0~2s内,产生的感应电动势恒定,感应电流恒定;由楞次定律可知,感应电流为正,能正确表示导体环中感应电流变化情况的是图C,故选C

考点:考查法拉第电磁感应定律;楞次定律

点评:本题难度较小,正确理解感应电动势与磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率等之间的关系,可以类比加速度、速度变化量、速度变化率进行学习

21(1)(3分)导体棒cd静止时受力平衡,设所受安培力为F安,则

F安=mgsinθ 2分

解得 F安=0.10N 1分 (2)(8分)设导体棒ab的速度为v时,产生的感应电动势为E,通过导体棒cd的感应电流为I,则

E=Blv 2分 I=

E 2分 2rF安=BIl 2分 联立上述三式解得v=

2F安r 1分 22Bl代入 数据得 v=1.0m/s 1分

(3)(7分)设对导体棒ab的拉力为F,导体棒ab受力平衡,则

F=F安+mgsinθ 3分 解得 F=0.20N 1分 拉力的功率P=Fv 2分 解得 P = 0.20W 1分 22、

(1)CD杆产生的电动势为E,电流表的示数为I,电压表示数为U E?BLv (2分)

BLv R?r t?2A U?IR?1.0V

I? (2)设CD杆受到的拉力为F FA?BIL

(2分) (1分) (1分)

(2分) (2分)

F?FA?1.6N

(3)有能量守恒,回路中产生的电热Q等于CD棒动能的减少量 Q?12mv?0.2J 2(3分)

试卷第14页,总15页

电阻R产生的电热 R?RQ?0.125J R?r(3分)

23(1)设导线框cd边刚进入磁场时的速度为v,则在cd边进入磁场过程时产生的感应

电动势为E=Blv, 根据闭合电路欧姆定律,导线框的感应电流为I=

Blv RB2l2v导线框受到的安培力为F安= BIl=,…………1分

R因cd刚进入磁场时导线框做匀速运动,所以有F安=mg,…………1分 以上各式联立,得:v?mgR。…………1分 B2l2(2)导线框cd边在磁场中运动时,克服安培力做功的功率为:P安=F安v

B2l2v2代入(1)中的结果,整理得: P安=…………1分

R导线框消耗的电功率为:

B2l2v2B2l2v2R=P电=IR= …………1分 2RR2

因此有:P安= P电…………1分

(3)导线框ab边刚进入磁场时, cd边即离开磁场。因此导线框继续作匀速运动。导线框穿过磁场的整个过程中动能不变。设导线框克服安培力做功为W安,根据动能定理有:

mg2l-W安=0…………1分 解得:W安=2mgl。…………1分 24. Iac?2Blv,电流Iac的方向由a流向c 5R试卷第15页,总15页


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