2019届高中物理第四章电磁感应4.5电磁感应现象的两类情况检测（含解析）新人教版.docx

5电磁感应现象的两类情况一、A组(20分钟)1.(多选)如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个电动势,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解析:如图所示,当导体向右运动时,其内部的自由电子因受向下的洛伦兹力作用向下运动,于是在棒的B端出现负电荷,而在棒的A端出现正电荷,所以A端电势比B端高。棒AB就相当于一个电源,正极在A端。答案:AB2.如图所示,内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上,环内有一带负电的小球,整个装置处于竖直向下的磁场中,当磁场突然增大时,小球将()A.沿顺时针方向运动B.沿逆时针方向运动C.在原位置附近往复运动D.仍然保持静止状态答案:A3.如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将()A.不变B.增加C.减少D.以上情况都有可能解析:当垂直纸面向里的磁场均匀增强时,产生逆时针方向的涡旋电场,带正电的粒子将受到这个电场对它的电场力作用,而使动能增加,故B正确。答案:B4.一直升机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。直升机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动,螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示,如果忽略a到转轴中心线的距离,用E表示每个叶片中的感应电动势,则()A.E=fl2B,且a点电势低于b点电势B.E=2fl2B,且a点电势低于b点电势C.E=fl2B,且a点电势高于b点电势D.E=2fl2B,且a点电势高于b点电势解析:解这道题要考虑两个问题:一是感应电动势大小,E=Blv=Bl=Bl2f=fl2B;二是感应电动势的方向,由右手定则知,a点电势低。答案:A5.导学号95814022如图所示,匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为()A.B.C.D.解析:当线框绕过圆心O的转动轴以角速度匀速转动时,由于面积的变化产生感应电动势,从而产生感应电流。设半圆的半径为r,导线框的电阻为R,即I1=。当线框不动,磁感应强度变化时,I2=,因I1=I2,可得,C选项正确。答案:C6.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=1 000,线圈面积S=200 cm2,线圈的电阻r=1 ,线圈外接一个阻值R=4 的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。求:(1)前4 s内的感应电动势。(2)前5 s内的感应电动势。解析:(1)前4 s内磁通量的变化=2-1=S(B2-B1)=20010-4(0.4-0.2) Wb=410-3 Wb由法拉第电磁感应定律得E=n=1 000 V=1 V。(2)前5 s内磁通量的变化=2-1=S(B2-B1)=20010-4(0.2-0.2) Wb=0由法拉第电磁感应定律得E=n=0。答案:(1)1 V(2)0二、B组(15分钟)1.(多选)现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示,上、下为两个电磁铁,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使电子加速。图乙为真空室的俯视图。则下列说法正确的是()A.如要使电子在真空室内沿如图乙所示逆时针方向加速,则电磁铁中应通以方向如图甲所示、大小增强的电流B.若要使电子在真空室内沿如图乙所示逆时针方向加速,则电磁铁中应通以方向如图甲所示方向相反、大小增强的电流C.在电子感应加速器中,电子只能沿逆时针方向加速D.该加速装置不可以用来加速质子、粒子等质量较大的带电粒子解析:当电磁铁中应通以方向如图甲所示、大小增强的电流,线圈中的磁场就增大了,根据楞次定律,感生电场产生的磁场要阻碍它增大,所以感生电场俯视图为顺时针方向,所以电子在逆时针方向电场力作用下加速运动,在洛伦兹力约束下做圆周运动,故A正确。当电磁铁中应通以方向如图甲所示方向相反、大小增强的电流,根据楞次定律,可知涡旋电场的方向为逆时针方向,电子将沿逆时针方向做减速运动,故B错误。在电子感应加速器中,电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,电子可能沿逆时针方向加速,故C错误。该加速装置不可以用来加速质子、粒子等质量较大的带电粒子,因电子带负电,而质子与粒子带正电,电性不同,若满足电子加速与偏转的,用来加速质子,如果电场力使质子得到加速,那么洛伦兹力与电子受到的力相反,不能满足偏转作用,故D正确。答案:AD2.英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一电荷量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()A.0B. r2qkC.2r2qkD.r2qk解析:变化的磁场产生的感生电动势为E=r2=kr2,小球在环上运动一周感生电场对其所做的功W=qE=qkr2,D项正确,A、B、C项错误。答案:D3.(多选)如图所示,内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于圆环直径的带正电的小球,以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视),若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场。若运动过程中小球带的电荷量不变,那么()A.小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B.小球所受的磁场力一定不断增大C.小球先沿逆时针方向减速运动,过一段时间后沿顺时针方向加速运动D.磁场力对小球一直不做功解析:当磁场增强时,会产生顺时针方向的涡旋电场,电场力先对小球做负功使其速度减为零,后对小球做正功使其沿顺时针做加速运动,所以C正确;磁场力始终与小球运动方向垂直,因此始终对小球不做功,D正确;小球在水平面内沿半径方向受两个力作用:环的挤压力FN和磁场的洛伦兹力F,这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力,其中F=qvB,磁场在增强,小球速度先减小后增大,所以洛伦兹力不一定总在增大,故B错;向心力F向=m,其大小随速度先减小后增大,因此挤压力FN也不一定始终增大,故A错,正确选项为C、D。答案:CD4.导学号95814023如图所示,导体棒AB的长为2R,绕O点以角速度匀速转动,OB长为R,且O、B、A三点在一条直线上,有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直,那么AB两端的电势差为()A. BR2B.2BR2C.4BR2D.6BR2解析:A点线速度vA=3R,B点线速度vB=R,AB棒切割磁感线的平均速度=2R,由E=Blv得,AB两端的电势差为E=B2R=4BR2,C正确。答案:C5.导学号95814024如图所示,导轨OM和ON都在纸面内,导体AB可在导轨上无摩擦滑动,若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑,导体与导轨都足够长,它们每米长度的电阻都是0.2 ,磁场的磁感应强度为0.2 T。问:(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少?此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大?回路中的电流为多少?(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少?此过程中的平均感应电动势为多少?解析:(1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势。3 s末,夹在导轨间导体的长度为