■河南省鞏義市一中 翟平平

電磁感應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)檢測題

■河南省鞏義市一中 翟平平

圖1

1.如圖1所示,閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間變化。下列說法中正確的是( )。

①當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大時(shí),線框中的感應(yīng)電流可能減小

②當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大時(shí),線框中的感應(yīng)電流一定增大

③當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小時(shí),線框中的感應(yīng)電流一定增大

④當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小時(shí),線框中的感應(yīng)電流可能不變

A.只有②④正確 B.只有①③正確C.只有②③正確 D.只有①④正確

圖2

2.如圖2所示,通有恒定電流的螺線管豎直放置,銅環(huán)R沿螺線管的軸線加速下落。銅環(huán)在下落過程中環(huán)面始終保持水平,先后經(jīng)過軸線上1、2、3位置時(shí)的加速度分別為a1、a2、a3,位置2處于螺線管中心,位置1、3與位置2等距離。則( )。

A.a1＜a2=g

B.a3＜a1＜g

C.a1=a3＜a2

D.a3＜a1＜a2

圖3

3.如圖3所示,與直導(dǎo)線ab共面的輕質(zhì)閉合金屬圓環(huán)豎直放置,二者的接觸點(diǎn)處彼此絕緣,環(huán)心位于直導(dǎo)線ab的上方。在直導(dǎo)線ab中的電流大小不斷增大的過程中,下列關(guān)于圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況中正確的是( )。

A.向下平動(dòng)

B.向上平動(dòng)

C.轉(zhuǎn)動(dòng):上半部向紙內(nèi),下半部向紙外

D.轉(zhuǎn)動(dòng):下半部向紙內(nèi),上半部向紙外

4.一個(gè)彈性閉合線圈處于磁場中,當(dāng)磁場變化時(shí),觀察到線圈的面積增大了,那么可以判斷磁場方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的變化情況是( )。

A.磁場方向垂直于線圈平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B不斷減弱

B.磁場方向垂直于線圈平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B不斷增強(qiáng)

C.磁場方向垂直于線圈平面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度B不斷增強(qiáng)

D.磁場方向垂直于線圈平面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度B不斷減弱

5.在光滑的水平面上有一方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場分布在寬度為d的區(qū)域內(nèi),一個(gè)邊長為l(d＞l)的正方形線框,以初速度v0沿垂直于磁場邊界方向滑過磁場后速度變?yōu)関(v＜v0),那么線框完全進(jìn)入磁場中時(shí)的速度( )。

D.以上情況中A、B均有可能,而C是不可能的

6.在如圖4所示的甲、乙、丙三幅圖像中,MN、PQ是固定在同一水平面內(nèi)足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌處在垂直于水平面向下的勻強(qiáng)磁場中。導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間接觸良好,且摩擦不計(jì),導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源E的電阻均可忽略,甲圖中的電容器C原來不帶電?，F(xiàn)給導(dǎo)體棒一個(gè)向右的初速度v0,則導(dǎo)體棒在磁場中的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是( )。

圖4

A.甲、丙圖中,導(dǎo)體棒最終將以相同速度做勻速運(yùn)動(dòng);乙圖中,導(dǎo)體棒最終靜止

B.甲、丙圖中,導(dǎo)體棒最終將以不同速度做勻速運(yùn)動(dòng);乙圖中,導(dǎo)體棒最終靜止

C.三幅圖中,導(dǎo)體棒最終均做勻速運(yùn)動(dòng)

D.三幅圖中,導(dǎo)體棒最終都靜止

圖5

7.如圖5所示,在光滑的水平面上,一方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場分布在寬度為L的區(qū)域內(nèi)?，F(xiàn)有一邊長為a(a＜L)的正方形閉合線框剛好能穿過磁場,則線框在滑進(jìn)磁場過程中產(chǎn)生的熱量Q1與在滑出磁場過程中產(chǎn)生的熱量Q2之比為( )。

A.1∶1

B.2∶1

C.3∶1

D.4∶1

圖6

8.如圖6所示,一等邊三角形金屬線框在拉力F的作用下,以恒定速度通過勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場的寬度大于線框的邊長。在線框從開始進(jìn)入磁場到完全進(jìn)入磁場的過程中,線框平面始終垂直于磁感線,線框下邊始終保持水平。在如圖7所示的反映線框中的感應(yīng)電流I、發(fā)熱功率P、通過線框每條邊橫截面的電荷量q,以及外力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系圖像中,正確的是( )。

圖7

9.如圖8甲所示,半徑為a的圓形導(dǎo)線圈的電阻為R,虛線是圓的一條弦,虛線左、右兩側(cè)導(dǎo)線圈內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化圖像如圖8乙所示。設(shè)垂直導(dǎo)線圈平面向里的磁場方向?yàn)檎?求導(dǎo)線圈中0～t0時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流的大小和方向。

圖8

圖9

10.如圖9所示,一個(gè)足夠長的U形光滑導(dǎo)軌固定在水平面上,導(dǎo)軌左端接有一個(gè)阻值為R的電阻,整個(gè)導(dǎo)軌處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)在導(dǎo)軌上將一根金屬棒以初速度v0釋放,已知金屬棒的質(zhì)量為m,長度等于導(dǎo)軌寬度L,導(dǎo)軌和金屬棒的電阻均不計(jì),則金屬棒可在導(dǎo)軌上滑行的距離為多少?

圖10

11.如圖10所示,一電阻為2R、直徑為D的均勻?qū)Ь€圈被固定放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,且線圈平面與磁感線垂直。一長度等于D、電阻為R的導(dǎo)體棒緊貼線圈平面以恒定速度v向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)體棒行經(jīng)線圈圓心處時(shí),導(dǎo)體棒的中心恰與線圈的圓心重合,求此時(shí)線圈中的電流。

圖11

12.如圖11所示,寬度為L的U形金屬框架豎直固定在絕緣地面上,框架的上端接有一個(gè)電子元件,阻值與其兩端所加的電壓成正比,即R=kU,式中k為已知常數(shù)?？蚣苌想x地面高為h處有一質(zhì)量為m的金屬棒,金屬棒與框架始終接觸良好無摩擦,且保持水平。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直于框架平面向里?，F(xiàn)將金屬棒由靜止釋放使其沿框架向下運(yùn)動(dòng),不計(jì)金屬棒及導(dǎo)軌的電阻,重力加速度為g。求:

(1)金屬棒在運(yùn)動(dòng)的過程中,流過金屬棒的電流大小和方向。

(2)金屬棒落到地面上時(shí)的速度大小。(3)在金屬棒從開始運(yùn)動(dòng)到落到地面上的過程中,通過電子元件的電荷量。

1.D 提示:由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大時(shí),磁通量可能均勻增加,也可能增加得越來越快,還可能增加得越來越慢,所以感應(yīng)電動(dòng)勢可能不變、增大、減小。由感應(yīng)電流可知,感應(yīng)電流可能不變,也可能增加,還可能減小。同理,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小時(shí),感應(yīng)電流可能不變,也可能增加,還可能減小。

2.ABD 提示:銅環(huán)經(jīng)過位置1時(shí),環(huán)面中的磁通量增加產(chǎn)生感應(yīng)電流,銅環(huán)受到的磁場力方向向上,阻礙磁通量的增加,因此;銅環(huán)經(jīng)過位置2時(shí),環(huán)面中的磁通量最大,變化率為零,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,銅環(huán)只受重力mg,因此a2=g;銅環(huán)經(jīng)過位置3時(shí)的速度大于經(jīng)過位置1時(shí)的速度,因此銅環(huán)經(jīng)過位置3時(shí)的磁通量變化率比經(jīng)過位置1時(shí)的大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大,銅環(huán)受到的磁場力也較大,且該磁場力仍然是阻礙銅環(huán)與磁場的相對運(yùn)動(dòng)的,方向向上。綜上所述a3＜a1＜g。

3.A 提示:因?yàn)閳A環(huán)中感應(yīng)電流所受安培力的方向既跟直線電流產(chǎn)生的磁場方向垂直,又跟圓環(huán)中感應(yīng)電流的方向垂直,所以圓環(huán)各部分所受的安培力的合力應(yīng)在豎直面內(nèi),圓環(huán)只可能在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng),不可能轉(zhuǎn)動(dòng)。如果圓環(huán)左右平動(dòng),那么將不影響圓環(huán)在垂直磁場方向上的凈面積,也不影響穿過圓環(huán)的凈磁通。如果圓環(huán)向上平動(dòng),那么將使圓環(huán)在垂直磁場方向上的凈面積增加,引起凈磁通增加,與楞次定律相悖。如果圓環(huán)向下平動(dòng),那么將使圓環(huán)在垂直磁場方向上的凈面積減小,引起凈磁通減少,滿足楞次定律。

4.AD

5.C 提示:設(shè)線框的質(zhì)量為m,電阻為R,則線框在進(jìn)入磁場的過程中,有E=Blv,由牛頓第二定律得F=ma,解得故在極短時(shí)間Δt內(nèi)速度的變化量對線框在進(jìn)入磁場的過程取和得說明線框在進(jìn)入磁場的過程中線框的速度變化量與在離開磁場的過程中線框的速度變化量是相等的。因此v0-vx=vx-v,解得

6.B 提示:甲圖中,導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為電容器充電,當(dāng)電容器兩極板間的電壓與感應(yīng)電動(dòng)勢相等時(shí),電路中無電流,導(dǎo)體棒不受安培力作用,將向右做勻速運(yùn)動(dòng);丙圖中,導(dǎo)體棒先受向左的安培力作用向右做減速運(yùn)動(dòng),在其速度減為零后再在安培力的作用下向左做加速運(yùn)動(dòng),直至感應(yīng)電動(dòng)勢與電源電動(dòng)勢相等時(shí),電路中無電流,導(dǎo)體棒不受安培力作用,將向左做勻速運(yùn)動(dòng)。乙圖中,導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電流,通過電阻R轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,導(dǎo)體棒的速度逐漸減小,當(dāng)導(dǎo)體棒的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能時(shí),導(dǎo)體棒靜止。

7.C 提示:線框全部進(jìn)入磁場時(shí)的速度為線框剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度的一半,利用能量守恒定律即可求得Q1∶Q2=3∶1。

8.AD 提示:設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線框的速度為v、電阻為R、切割磁感線的有效長度為L,則,感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv,感應(yīng)電流線框的發(fā)熱功率通過線框每條邊橫截面的電荷量A正確,B、C錯(cuò)誤。線框做勻速直線運(yùn)動(dòng),由平衡條件得F=D正確。

9.設(shè)虛線左側(cè)的面積為S1,右側(cè)的面積為S2,則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律可得,虛線左側(cè)的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針,虛線右側(cè)的變化磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針。由B-t圖像得故感應(yīng)電流的大小方向沿逆時(shí)針。

10.金屬棒切割磁感線,當(dāng)速度為v時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv,閉合回路中的感應(yīng)電流,金屬棒受安培力的阻礙作用,做加速度減小的變減速運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律得BIL=ma,解得因此在極短時(shí)間Δt內(nèi)速度的變化量Δv=aΔt=對金屬棒從開始運(yùn)動(dòng)到靜止的過程取和得即解得金屬棒可在導(dǎo)軌上滑行的距離

圖12

11.導(dǎo)體棒切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,則導(dǎo)體棒行經(jīng)線圈圓心處時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E感=BDv。將研究對象轉(zhuǎn)化為如圖12所示的電路,則因此所求線圈中的電流大小即為支路電流I1或I2的大小,則根據(jù)右手定則判斷知,在導(dǎo)體棒左側(cè)線圈中電流沿順時(shí)針方向,在導(dǎo)體棒右側(cè)線圈中電流沿逆時(shí)針方向。

12.(1)流過電子元件的電流大小I=,由串聯(lián)電路特點(diǎn)知流過金屬棒的電流大小也為,由右手定則判斷知流過金屬棒的電流方向?yàn)閍→b。(2)金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的安培力,則mg-F安=ma,解得為定值,故金屬棒做勻加速運(yùn)動(dòng)。由v2=2ax得金屬棒落到地面上時(shí)的速度大小

(責(zé)任編輯 張 巧)