电磁感应单元测试答案及解析Word文档下载推荐.docx
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答案:
B
2.如图1所示,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直,且一半在磁场内,一半在磁场外,若要使线框中产生感应电流,下列办法中不可行的是( )
A.将线框向左拉出磁场
B.以ab边为轴转动(小于90°
)
C.以ad边为轴转动(小于60°
D.以bc边为轴转动(小于60°
将线框向左拉出磁场的过程中,线框的bc部分做切割磁感线的运动,或者说穿过线框的磁通量减少,所以线框中将产生感应电流。
当线框以ab边为轴转动时,线框的cd边的右半段在做切割磁感线的运动,或者说穿过线框的磁通量在发生变化,所以线框中将产生感应电流。
当线框以ad边为轴转动(小于60°
)时,穿过线框的磁通量在减小,所以在这个过程中线框中会产生感应电流,如果转过的角度超过60°
,bc边将进入无磁场区,那么线框中将不产生感应电
C.线圈中无感应电动势
D.线圈中感应电动势大小不变
因线圈的磁通量均匀变化,所以磁通量的变化率
为一定值,又因为是单匝线圈,据E=
可知选项D正确。
D
6.如图2所示,一个半径为L的半圆形硬导体AB以速度v,在水平U型框架上匀速滑动,匀强磁场的磁感应强度为B,回路电阻为R0,半圆形硬导体AB的电阻为r,其余电阻不计,则半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小及AB之间的电势差分别为( )
A.BLv;
B.2BLv;
BLv
C.2BLv;
D.BLv;
2BLv
半圆形导体AB切割磁感线的有效长度为2L,对应的电动势为E=2BLv,AB间的电势差UAB=
R0=
,故C正确。
C
二、多项选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分。
每小题至少有一个选项正确)
7.如图3所示,线圈abcd在磁场区域ABCD中,下列哪种情况下线圈中有感应电流产生( )
A.把线圈变成圆形(周长不变)
B.使线圈在磁场中加速平移C.使磁场增强或减弱
D.使线圈以过ab的直线为轴旋转
选项A中,线圈的面积变化,磁通量变化,故A正确;
选项B中,无论线圈在磁场中匀速还是加速平移,磁通量都不变,故B错;
选项C、D中,线圈中的磁通量发生变化,故C、D正确。
ACD
8.如图4所示,“U”形金属框架固定在水平面上,金属杆ab与框架间无摩擦。
整个装置处于竖直方向的磁场中。
若因磁场的变化,使杆ab向右运动,则磁感应强度( )
A.方向向下并减小
B.方向向下并增大
C.方向向上并增大
D.方向向上并减小
因磁场变化,发生电磁感应现象,杆ab中有感应电流产生,而使杆ab受到磁场力的作用,并发生向右运动。
而杆ab向右运动,使得闭合回路中磁通量有增加的趋势,说明原磁场的磁通量必定减弱,即磁感应强度正在减小,与方向向上、向下无关。
AD
9.某空间出现了如图5所示的一组闭合电场线,方向从上向下看是顺时针的,这可能是( )
A.沿AB方向磁场在迅速减弱
B.沿AB方向磁场在迅速增强
C.沿BA方向磁场在迅速增强
D.沿BA方向磁场在迅速减弱
感生电场的方向从上向下看是顺时针的,假设在平行感生电场的方向上有闭合回路,则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场方向向下,根据楞次定律可知,原磁场有两种可能:
原磁场方向向下且沿AB方向减弱,或原磁场方向向上,且沿BA方向增强,所以A、C有可能。
AC
10.下列说法正确的是( )
A.当线圈中电流不变时,线圈中没有自感电动势
B.当线圈中电流反向时,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反
C.当线圈中电流增大时,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
D.当线圈中电流减小时,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反
由法拉第电磁感应定律可知,当线圈中电流不变时,不产生自感电动势,A对;
当线圈中电流反向时,相当于电流减小,线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同,B错;
当线圈中电流增大时,自感电动势阻碍电流的增大,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反,C对;
当线圈中电流减小时,自感电动势阻碍电流的减小,线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同,D错。
11.高频焊接原理示意图,如图6所示,线圈通以高频交流电,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接,要使焊接处产生的热量较大可采用( )
A.增大交变电流的电压
B.增大交变电流的频率
C.增大焊接缝的接触电阻
D.减小焊接缝的接触电阻
增大交变电流的电压和交变电流的频率均可使电流的变化率增大,由E=n
知,感应电动势和涡流均增大,焊接处的发热功率增大,若增大焊接缝的接触电阻,则焊接处的电压、功率分配就越大,产生的热量就会越大,故A、B、C均正确,D错误。
ABC
12.如图7所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化。
下列说法正确的是( )
A.应电流可能减小
B.当磁感应强度增加时,线框中的感应电流一定增大
C.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大
D.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小由磁通量的变化率来决定,磁感应强度增加或减小时,磁通量的变化率均可能增加、减小或者不变,所以线框中的感应电流可能增加,可能减小,可能不变,A、D正确。
三、非选择题(本题共4小题,共46分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)
13.(8分)在研究电磁感应现象实验中。
(1)为了能明显地观察到实验现象,请在如图所示的实验器材中,用实线连接成相应的实物电路图。
(2)将原线圈插入副线圈中,闭合电键,副线圈中感应电流与原线圈中电流的绕行方向相同的实验操作是()
(A)插入软铁棒(B)拔出副线圈
(C)使变阻器阻值变大(D)断开电键
13.
(1)见右图(4分)
(2)BCD(4分)
14.如图8所示,有一夹角为θ的金属角架,角架所围区域内存在匀强磁场,磁场的磁感强度为B,方向与角架所在平面垂直,一段直导
线ab,从顶角c贴着角架以速度v向右匀速运动。
求:
(1)t时刻角架的瞬时感应电动势;
(2)t时间内角架的平均感应电动势。
(1)ab杆向右运动的过程中切割磁感线,构成回路的长度不断变大,感应电动势的大小不断变化。
在t时间内设位移为x,则x=vt①
切割长度L=xtanθ②
E=BLv③
联立①②③得E=Bv2ttanθ④
(2)由法拉第电磁感应定律得
=
⑤
ΔΦ=S·
B=
x
·
L·
B⑥
联立①②⑤⑥得
Bv2ttanθ。
(1)Bv2ttanθ
(2)
Bv2ttanθ
12.如图9所示,两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为L,电阻不计。
在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。
整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。
现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。
金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。
已知某时刻后两灯泡保持正常发光。
重力加速度为g。
(1)磁感应强度的大小;
(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。
(1)设小灯泡的额定电流为I0,有
P=I
R ①
由题意,在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后,小灯泡保持正常发光,流经MN的电流为
I=2I0 ②
此时金属棒MN所受的重力和安培力相等,下落的速度达到最大值,有
mg=BLI ③
联立①②③式得
(2)设灯泡正常发光时,导体棒的速率为v,由电磁感应定律与欧姆定律得
E=BLv ⑤
E=RI0 ⑥
联立①②④⑤⑥式得
v=
⑦
(1)
(2)
4.如图10甲所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。
线圈的半径为r1。
在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。
导线的电阻不计,求0至t1时间内
图10
(1)通过电阻R1上的电流大小及方向。
(2)通过电阻R1上的电荷量q。
(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为
E=n
=nπr
由闭合电路的欧姆定律,得通过R1的电流大小为
I=
由楞次定律知该电流由b向a通过R1。
(2)由I=
得在0至t1时间内通过R1的电量为
q=It1=
。
电流由b向a通过R1
(2)
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