人教版高中物理选修32第四章电磁感应单元测试题.docx
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人教版高中物理选修32第四章电磁感应单元测试题
第四章电磁感应单元测试题
一.选择题
1.由楞次定律知道感应电流的磁场一定是()
A.阻碍引起感应电流的磁通量B.与引起感应电流的磁场反向
C.阻碍引起感应电流的磁通量的变化D.与引起感应电流的磁场方向相同
2.关于磁通量下列说法正确的是().
A.磁通量越大表示磁感应强度越大
B.面积越大穿过它的磁通量也越大
C.穿过单位面积的磁通量等于磁感应强度
D.磁通量不仅有大小而且有方向是矢量
3.美国一位物理学家卡布莱拉用实验寻找磁单极子.实验根据的原理就是电磁感应现象,仪器的主要部分是由超导体做成的线圈,设想有一个磁单极子穿过超导线圈,如图1所示,于是在超导线圈中将引起感应电流,关于感应电流的方向下列说法正确的是( )
A.磁单极子穿过超导线圈的过程中,线圈中产生的感应电流的变化
B.N磁单极子,与S磁单极子分别穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流方向相同
C.磁单极子穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流方向不变
D.假若磁单极子为N磁单极子,穿过超导线圈的过程中,线圈中感应电流方向始终为顺时针(从上往下看)
4.如图2示,金属杆ab以恒定的速率v在光滑的平行导轨上向右滑行,设整个电路中总电阻为R(恒定不变),整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中,下列说法不正确的是( )
A.ab杆中的电流与速率v成正比
B.磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C.电阻R上产生的电热功率与速率v平方成正比
D.外力对ab杆做功的功率与速率v的成正比
5.由于地磁场的存在,飞机在一定高度水平飞行时,其机翼就会切割磁感线,机翼的两端之间会有一定的电势差.若飞机在北半球水平飞行,则从飞行员的角度看,机翼左端的电势比右端的电势()
A.低B.高 C.相等 D.以上情况都有可能
6.如图3所示,在两根平行长直导线中,通以方向相同、大小相等的恒定电流.一个小线框在两导线平面内,从靠近右边的导线内侧沿着与两导线垂直的方向匀速向左移动,直至到达左边导线的内侧.在这移动过程中,线框中的感应电流方向()
A.沿abcda不变B.沿dcbad不变
C.由abcda变为dcbadD.由dcbad变为dcbad
7.如图4所示,两个线圈A和B分别通以电流I1、I2,为使线圈B中的电流增大,下列措施有效的是()
A.保持线圈的相对位置不变,增大A中的电流
B.保持线圈的相对位置不变,减小A中的电流
C.保持A中的电流不变,将线圈A向右平移
D.保持A中的电流不变,将线圈A向右平移
8.两个金属的圆环同心放置,当小环中通以逆时针方向的电流,且电流不断增大时,大环将会有()
A.有向外扩张的趋势
B.有向内收缩的趋势
C.产生顺时针方向的感应电流
D.产生逆时针方向的感应电流
9.如图5所示,两竖直放置的平行光滑导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场中,金属杆ab可沿导轨滑动,原先S断开,让ab杆由静止下滑,一段时间后闭合S,则从S闭合开始记时,ab杆的运动速度v随时间t的关系图不可能是下图中的哪一个()
10.如图6所示,两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上,A、B可以左右摆动,则()
A.在S闭合的瞬间,A、B必相吸
B.在S闭合的瞬间,A、B必相斥
C.在S断开的瞬间,A、B必相吸
D.在S断开的瞬间,A、B必相斥
二.填空题
11.在磁感应强度为10T的匀强磁场中,垂直切割磁感线运动的直导线长20cm,为使直导线中感应电动势每秒钟增加0.1V,则导线运动的加速度大小应为 .
12.如图7所示,(a)图中当电键S闭合瞬间,流过表
的感应电流方向是____;(b)图中当S闭合瞬间,流过表的感应电流方向是____.
13.如图8所示,A、B两闭合线圈用同样导线且均绕成10匝,半径为rA=2rB,内有以B线圈作为理想边界的匀强磁场,若磁场均匀减小,则A、B环中感应电动势EA∶EB=;产生的感应电流之比IA∶IB=.
14.如图9,互相平行的两条金属轨道固定在同一水平面上,上面架着两根互相平行的铜棒ab和cd,磁场方向竖直向上.如不改变磁感强度方向而仅改变其大小,使ab和cd相向运动,则B应____.
15.如图10所示,两根相距为l的竖直平行金属导轨位于匀强磁场中,磁感应强度为B,导轨电阻不计,另两根与光滑轨道接触的金属杆质量均为m,电阻均为R,若要使cd杆恰好平衡,且静止不动,则ab杆应向 做 运动,ab杆运动速度大小是 ,需对ab杆所加外力的大小为 .
三.计算题
16.两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为l,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图11所示.两根导体棒的质量均为m,电阻均为R,回路中其余部分的电阻不计,在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时cd棒静止,棒ab有指向cd的速度v0.若两导体棒在运动中始终不接触,求:
(1)在运动中产生的最大焦耳热;
(2)当棒ab的速度变为
v0时,棒cd的加速度.
17.两根相距d=0.20m的平行光滑金属长导轨与水平方向成30°角固定,匀强磁场的磁感强度B=0.20T,方向垂直两导轨组成的平面,两根金属棒ab、cd互相平行且始终与导轨垂直地放在导轨上,它们的质量分别为m1=0.1kg,m2=0.02kg,两棒电阻均为0.02Ω,导轨电阻不计,如图12所示.
(1)当ab棒在平行于导轨平面斜向上的外力作用下,以v=1.5m/s速度沿斜面匀速向上运动,求金属棒cd运动的最大速度;
(2)若要cd棒静止,求使ab匀速运动时外力的功率.(g=10m/s2)
18.如图13所示,金属棒cd质量m=0.50kg,长l=0.50m,可在水平导轨上无摩擦地平动,整个回路的电阻保持不变R=0.20Ω;匀强磁场的磁感强度B=0.50T,方向斜向上,且跟导轨平面成θ=30°角.问当cd水平向右滑动的速度为多大时,它将对导轨没压力?
19.如图14所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2m,电阻R=0.4Ω,导轨上停放一质量为m=0.1kg,电阻为r=0.1Ω的金属杆ab,导轨的电阻不计,整个装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中,磁场的方向竖直向下.现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表示数U随时间t的变化关系如图15所示,
(1)试分析说明金属杆的运动情况;
(2)求第2秒末外力F的功率.
20.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(如图16),金属杆与导轨的电阻忽略不计,均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v和F的关系如右图16.(取重力加速度g=10m/s2)
(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?
(2)若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω,磁感应强度B为多大?
(3)由v-F图线的截距可求得什么物理量?
其值为多少?
参考答案:
一、选择题
1.C2.D3.C4.D5.B6.BD7.BCD8.AC9.B
10.AC
二、填空题
11.5m/s2
12.b→a,a→b
13.EA∶EB=1∶1;IA∶IB=1∶2
14.增大
15.上;匀速;
;2mg;
三、计算题
16.解析:
(1)从初始到两棒速度相等的过程中,两棒总动量守恒,即mv0=2mv.
根据能的转化和守恒定律得:
Q=
mv02-
·2mv2=
mv02.
(2)mv0=m
v0+mv′E=(
v0-v′)BlI=E/2R
对cd棒,其所受安培力F=IBL
解得:
a=B2l2v0/4mR.
答案:
(1)
mv02
(2)a=B2l2v0/4mR
17.解析:
假设ab匀速上滑瞬时,cd未动则εab=BLv=0.06v,回路中:
Fcd=IBl=1.5×0.2×0.2=0.06N,而其mcdgsin30°=0.02×10×1/2=0.1N>Fcd
∴cd将加速下滑,其中的εcd与εab串联,电路中此时cd受F’cd=BI’l,当F’cd=mcdgsin30°时,
vm=1m/s.
(2)若cd棒静止,则F”cd=I”Bl=mgsin30°,∴I”=0.25A,此电流由ab运动产生,故此时拉ab
的外力为F’=mabgsin30°+I”Bl=0.6N,此时Pab=F”v”ab=1.5W.
18.解析:
根据受力图。
Fcosθ=mg
(1)
F=BIL
(2)
(3)
联解得
19.解析:
(1)杆在F的作用下,做切割磁感应线运动,设其速度为v,杆就是电源,设产生的
感应动势为E,根据闭合电路的知识可知,电压表的示数为,代人数据得:
UV=0.08v(V).①
由图中可知电压随时间变化的关系为UV=0.4t(V).②
由①②得杆的运动速度为v=5t(m/s)③
上式说明金属杆做初速度为零的匀加速运动,加速度为a=5m/s2.
(2)在t=2s时,由②得:
Uv=0.8(V),回路中的电流强度为:
则金属杆受到的安培力为FB=BIl=0.5×2×0.2=0.2(N)
由对杆应用牛顿第二定律得:
F-FB=ma,则F=FB+ma=0.2+0.1×5=0.7(N)
此时杆的速度为v=at=5×2=10m/s
所以,拉力的功率为P=Fv=0.7×10=7(W)
20.解析:
(1)金属杆运动后,回路中产生感应电流,金属杆将受F和安培力的作用,且安培力随着速度增大而增加.杆受合外力减小,故加速度减小,速度增大,即做加速度减小的加速运动.
(2)感应电动势E=vBL,感应电流I=
,安培力F=IBL=
由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用,匀速时合力为零.
F=v
+f所以v=
(F-f)
从图线可以得到直线的斜率k=2
所以B=
=1T.
(3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f=2N,若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力,由截距可求得动摩擦因数μ=0.4.
答案:
(1)变速运动(或变加速运动,加速度减小的加速运动,加速运动)
(2)1T(3)阻力,f=2N;动摩擦因数,μ=0.4
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- 人教版 高中物理 选修 32 第四 电磁感应 单元测试