人教版物理选修32课后作业45电磁感应现象的两类情况

时间：45分钟一、单项选择题1.如图所示，在一均匀磁场中有一导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，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)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：ef向右运动，在闭合回路中产生感应电流，根据楞次定律，ef棒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．但值得注意的是，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．MN垂直于导轨放置，质量为0.2kg，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为0.8T．将导体棒MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6)(B)A．2.5m/s1W B．5m/s1WC．7.5m/s9W D．15m/s9W解析：当小灯泡稳定发光时，导体棒MN匀速运动，受力如图所示．根据受力平衡可得mgsinθ＝μmgcosθ＋eq\f(B2L2v,2R)，代入数据得v＝5m/s；小灯泡消耗的电功率为P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(BLv,2R)))2R＝1W，B项正确．3．如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字形导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是(A)解析：设金属棒单位长度的电阻为R0，ab、ac与∠bac的平分线间的夹角都为θ，金属棒匀速运动的速度为v，则t时刻金属棒产生的感应电动势为E＝Bv·2vt·tanθ，电路中的总电阻R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2vt·tanθ＋\f(2vt,cosθ)))R0，电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Bv·tanθ,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(tanθ＋\f(1,cosθ)))R0)，可以看出电流的大小不变．4．如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落．如果线圈中受到的安培力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为(C)A．a1＞a2＞a3＞a4 B．a1＝a2＝a3＝a4C．a1＝a3＞a2＞a4 D．a1＝a3＞a2＝a4解析：线圈自由下落时，加速度为a1＝g.线圈完全在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度为a3＝g.线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力，根据牛顿第二定律知，a2＜g，a4＜g.线圈完全在磁场中时做匀加速运动，到达4处的速度大于2处的速度，则线圈在4处所受的安培力大于在2处所受的安培力，又知，磁场力总小于重力，则a2＞a4，故a1＝a3＞a2＞a4.所以本题选C.5．平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd，两棒用细线系住，细线拉直但没有张力．开始时匀强磁场的方向如图甲所示，而磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，不计ab、cd间电流的相互作用，则细线中的张力大小随时间变化的情况为下列选项中的(D)解析：在0到t0时间内，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定，感应电流恒定，但因磁场均匀变弱，故两导体棒上的安培力均匀变小，根据左手定则和平衡知识知细线上有拉力，大小等于每个棒受到的安培力，当t0时刻磁场为零，安培力为零．大于t0时刻后，磁场反向变强，两棒间距变小，线上无力．故只有D图正确．二、多项选择题6．下列说法中正确的是(AC)A．动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷的作用而引起的B．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的C．动生电动势的方向可以由右手定则来判定D．导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反解析：洛伦兹力对导体中自由电荷的作用效果是产生动生电动势的本质，A正确；在导体中自由电荷受洛伦兹力的合力与合速度方向垂直，总功为零，B错误；动生电动势的方向可由右手定则判定，C正确；只有在导体棒做匀速切割磁感线运动时，除安培力以外的力的合力与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，D错误．故选A、C.

7.如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是(AB)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：根据动生电动势的定义，A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．8.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h高度，在这一过程中(AD)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上产生的焦耳热解析：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正确；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，故外力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．三、非选择题9．如图所示，横截面为矩形的管道中充满了水银，管道的上下两壁为绝缘板，左右两壁为导体板(图中阴影部分)，两导体板被一无电阻的导线短接．管道的高度为a，宽度为b，长度为c.加在管道两端截面上的压强差恒为p，水银以速度v沿管道方向流动时，水银受到管道的阻力F与速度成正比，即F＝kv(k为已知常量)．求：(1)水银的稳定流速v1为多大？(2)如果将管道置于一匀强磁场中，磁场与绝缘壁垂直，磁感应强度的大小为B，方向向上，此时水银的稳定流速v2又是多大？(已知水银的电阻率为ρ，磁场只存在于管道所在的区域，不考虑管道两端之外的水银对电路的影响)答案：(1)eq\f(pab,k)(2)eq\f(pabρ,kρ＋B2abc)解析：(1)由pab＝kv1得v1＝eq\f(pab,k).(2)感应电动势E＝Bbv2，电阻R＝ρeq\f(b,ac)，由欧姆定律可得I＝eq\f(Bacv2,ρ)，由平衡条件可得：pab＝BIb＋kv2，所以v2＝eq\f(pabρ,kρ＋B2abc).10．如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l＝0.20m，电阻R＝1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度为B＝0.50T的匀强磁场中，磁感应强度方向垂直轨道向下．现用某外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示．求：(1)杆的质量；(2)杆加速度的大小．答案：(1)0.1kg(2)10m/s2解析：导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用v表示瞬时速度，t表示运动时间，则导体杆切割磁感线产生的动生电动势E＝Blv＝Blat闭合回路中的感应电流I＝eq\f(E,R)由牛顿第二定律得F－BIl＝ma解得F＝ma＋eq\f(B2l2,R)at在题中图乙图象上选取两点t1＝0，F1＝1N，t2＝30s，F2＝4N代入上式，解得a＝10m/s2，m＝0.1kg.11.如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处由静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻，求：(1)磁感应强度B的大小．(2)电流稳定后，导体棒运动速度v的大小．(3)流经电流表的电流的最大值Im.答案：(1)eq\f(mg,IL)(2)eq\f(I2R,mg)(3)eq\f(mg\r(2gh),IR)解析：(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动，受力平衡，有F安＝G，即BIL＝mg，解得B＝eq\f(mg,IL).(2)由法拉第电磁感应定律得，导体棒产生的感应电动势