電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用檢測(cè)題

■江西省南康中學(xué) 彭長(zhǎng)禮

圖1

1.如圖1所示,磁場(chǎng)方向垂直于紙面,磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向上均勻分布,在水平方向上非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線(xiàn)懸掛于O點(diǎn),將圓環(huán)拉至位置a后無(wú)初速度地釋放,在圓環(huán)從a點(diǎn)擺向b點(diǎn)的過(guò)程中,圓環(huán)面始終與磁場(chǎng)方向垂直,則( )。

A.感應(yīng)電流方向先沿逆時(shí)針后沿順時(shí)針再沿逆時(shí)針

B.感應(yīng)電流方向一直沿逆時(shí)針

C.感應(yīng)電流方向先沿順時(shí)針后沿逆時(shí)針再沿順時(shí)針

D.感應(yīng)電流方向一直沿順時(shí)針

圖2

2.如圖2所示,MN、P Q為兩平行金屬導(dǎo)軌, M、P間連有一阻值為R的電阻,導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直(垂直于紙面向里)。一金屬圓環(huán)沿兩導(dǎo)軌滑動(dòng),速度為v,與導(dǎo)軌接觸良好,圓環(huán)的直徑d與兩導(dǎo)軌間的距離相等,金屬環(huán)與導(dǎo)軌的電阻均可忽略。當(dāng)圓環(huán)向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)( )。

A.有感應(yīng)電流通過(guò)電阻R,大小為πB d v R

D.沒(méi)有感應(yīng)電流通過(guò)電阻R

圖3

3.如圖3所示,平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(方向垂直于紙面向里),間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌左端接定值電阻R,其余電阻不計(jì),導(dǎo)軌右端接一電容為C的電容器?，F(xiàn)有一根長(zhǎng)度為2L的金屬棒a b放在導(dǎo)軌上,金屬棒以a端為軸沿順時(shí)針?lè)较蛞越撬俣圈剞D(zhuǎn)過(guò)9 0°的過(guò)程中,通過(guò)電阻R的電荷量為( )。

圖4

4.如圖4所示,用一塊金屬板折成橫截面為“”形的金屬槽放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并以速率v1向右做勻速運(yùn)動(dòng),從槽口右側(cè)射入的帶電微粒的速率為v2。如果帶電微粒進(jìn)入金屬槽后恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則帶電微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑和周期分別為( )。

圖5

5.如圖5所示,兩個(gè)垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為l。正三角形導(dǎo)線(xiàn)框a b c從圖示位置水平向右勻速穿過(guò)兩磁場(chǎng)區(qū)域,規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?則如圖6所示的描述感應(yīng)電流I與線(xiàn)框移動(dòng)距離x關(guān)系的四幅圖像正確的是( )。

圖6

6.如圖7所示是用于觀(guān)察自感現(xiàn)象的電路圖,設(shè)線(xiàn)圈的自感系數(shù)較大,線(xiàn)圈的直流電阻R與燈泡的電阻r滿(mǎn)足R?r,則在開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)的瞬間,可以觀(guān)察到( )。

A.燈泡立即熄滅

B.燈泡逐漸熄滅

C.燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象

D.只有當(dāng)R?r時(shí),才會(huì)看到燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象

圖7

7.如圖8所示是電表中的指針和電磁阻器,下列說(shuō)法中正確的是( )。

A.2是磁鐵,在1中產(chǎn)生渦流

B.1是磁鐵,在2中產(chǎn)生渦流

C.該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動(dòng)

D.該裝置的作用是使指針很快穩(wěn)定下來(lái)

圖8

8.電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂(lè)器。如圖9所示為電吉他的擴(kuò)音器的原理圖,在金屬弦的下方放置有一個(gè)連接到放大器的螺線(xiàn)管,一條形磁鐵固定在管內(nèi),當(dāng)撥動(dòng)金屬弦后,螺線(xiàn)管內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號(hào)轉(zhuǎn)為聲音信號(hào)。(1)金屬弦的作用類(lèi)似“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中鐵芯的作用,它在被撥動(dòng)并靠近螺線(xiàn)管的過(guò)程中,通過(guò)放大器的電流方向?yàn)?選填“向上”或“向下”)。

圖9

(2)下列說(shuō)法中正確的是( )。

A.金屬弦上下振動(dòng)的周期越大,螺線(xiàn)管內(nèi)感應(yīng)電流的方向變化也越快

B.金屬弦上下振動(dòng),經(jīng)過(guò)相同位置時(shí)的速度越大,螺線(xiàn)管中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大

C.電吉他通過(guò)擴(kuò)音器發(fā)出的聲音隨感應(yīng)電流的增大而變響,增減螺線(xiàn)管的匝數(shù)會(huì)起到調(diào)節(jié)音量的作用

D.電吉他通過(guò)擴(kuò)音器發(fā)出的聲音頻率和金屬弦的振動(dòng)頻率相同

圖1 0

9.如圖1 0所示,光滑金屬直導(dǎo)軌MN和P Q固定在同一水平面內(nèi),導(dǎo)軌MN、P Q平行且足夠長(zhǎng),兩導(dǎo)軌間的寬度L= 0.5m。導(dǎo)軌左端接一阻值R=0.5Ω的定值電阻。導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.4T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量m= 0.5k g的導(dǎo)體棒a b垂直于導(dǎo)軌放置。在沿導(dǎo)軌向右的力F作用下,導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好,且保持垂直。不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻和空氣阻力。

(1)若力F的大小保持不變,且F= 1N。求：

①導(dǎo)體棒能達(dá)到的最大速度大小vmax。

②導(dǎo)體棒的速度v=5m/s時(shí),導(dǎo)體棒的加速度大小a。

(2)若力F的大小是變化的,在力F作用下導(dǎo)體棒做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),加速度大小a=2m/s2。從力F作用于導(dǎo)體棒的瞬間開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)時(shí)間t=2s,求力F的沖量大小I。1

圖1 1

0.如圖1 1所示,水平桌面上有兩根相距L=2 0c m,足夠長(zhǎng)的水平平行光滑導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的一端連接定值電阻R= 0.9Ω。若在導(dǎo)軌平面上建立直角平面坐標(biāo)系,取與導(dǎo)軌平行向右方向?yàn)閤軸正方向,與導(dǎo)軌垂直的水平方向?yàn)閥軸方向。在x＜0的一側(cè)沒(méi)有磁場(chǎng),在x＞0的一側(cè)有豎直向下的磁場(chǎng)穿過(guò)導(dǎo)軌平面,該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小沿y軸方向恒定,沿x軸正方向隨x的增大而增大,且B= k x,式中質(zhì)量為M的金屬桿a b水平而與導(dǎo)軌垂直放置,可在導(dǎo)軌上沿與導(dǎo)軌平行的方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)t=0時(shí),金屬桿位于x=0處,并有沿x軸正方向的初速度v0= 5m/s。金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,有一大小變化的沿x軸方向的水平拉力F作用在金屬桿上,使金屬桿以沿x軸負(fù)方向、大小a=1 0m/s2的恒定加速度做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。其他電阻均忽略不計(jì)。求：

(1)該回路中感應(yīng)電流可以持續(xù)的時(shí)間。

(2)當(dāng)金屬桿向右運(yùn)動(dòng)的速度為3 m/s時(shí),回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。

圖1 2

1 1.如圖1 2所示,兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間的距離為l,導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒a b和c d,構(gòu)成矩形回路。兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m,電阻均為R,回路中其余部分的電阻可忽略不計(jì)。在整個(gè)導(dǎo)軌面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦地滑行。開(kāi)始時(shí),導(dǎo)體棒c d靜止,導(dǎo)體棒a b有指向?qū)w棒c d的速度v0。若兩根導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸。求：

(1)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少?

(2)當(dāng)導(dǎo)體棒a b的速度變?yōu)槌跛俣鹊? 4時(shí),導(dǎo)體棒c d的加速度是多少?

圖1 3

1 2.如圖1 3所示,金屬桿a在離地h高處從靜止開(kāi)始沿弧形軌道下滑,兩平行導(dǎo)軌的水平部分有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,在導(dǎo)軌的水平部分上原來(lái)放有一金屬桿b。已知金屬桿a的質(zhì)量為ma,且與金屬桿b的質(zhì)量比為ma∶mb=3∶4,導(dǎo)軌的水平部分足夠長(zhǎng),不計(jì)摩擦阻力,求：

(1)金屬桿b的最大加速度、金屬桿a和b的最終速度。

(2)在整個(gè)過(guò)程中,回路釋放的電能。

(3)若已知金屬桿a、b的電阻之比Ra∶Rb=3∶4,其余電阻不計(jì),則在整個(gè)過(guò)程中,金屬桿a、b上產(chǎn)生的熱量分別是多少?

1.A

2.B 提示：當(dāng)圓環(huán)向右勻速移動(dòng)時(shí),圓環(huán)內(nèi)的磁通量沒(méi)有變化,沒(méi)有感生電動(dòng)勢(shì),因此可將圓環(huán)等效成長(zhǎng)度為d的金屬棒做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng),動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=B d v,在由等效金屬棒與電阻R構(gòu)成的閉合回路中,有感應(yīng)電流,且

3.D 提示：金屬棒以a端為軸沿順時(shí)針?lè)较蛞越撬俣圈剞D(zhuǎn)過(guò)6 0°的過(guò)程中,金屬棒和電阻R構(gòu)成閉合回路,通過(guò)電阻R的電荷量產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為2ω B L2,電容器C獲得的電荷量q'= 2ω B L2C。金屬棒在繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)3 0°的過(guò)程中,電容器通過(guò)電阻R放電。因此所求電荷量

4.B 提示：金屬槽在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以速率v1向右做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),左側(cè)金屬板將切割磁感線(xiàn),使得兩金屬板間產(chǎn)生電勢(shì)差,由右手定則知上板帶正電,下板帶負(fù)電,且兩板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)帶電微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其重力等于靜電力,方向相反,故洛倫茲力提供向心力,則,解得,周期

5.B 提示：在0～l內(nèi),由楞次定律知電流方向沿逆時(shí)針,為正方向,導(dǎo)線(xiàn)框的有效切割長(zhǎng)度,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E= B L v,感應(yīng)電流,因此隨x的增大,I均勻減小。當(dāng)x=0時(shí),I=當(dāng)x=a時(shí),I=0。同理,在 l～2l內(nèi),電流方向沿順時(shí)針,為負(fù)方向,感應(yīng)電流即隨x的增大,I均勻減小。當(dāng)x=l時(shí);當(dāng) x=2l時(shí),I=0。在2l～3l內(nèi),電流方向沿逆時(shí)針,為正方向,感應(yīng)電流I=即隨x的增大,I均勻減

6.C

7.A D 提示：當(dāng)電表的指針擺動(dòng)時(shí),金屬框1在蹄形磁鐵2中轉(zhuǎn)動(dòng),則1中產(chǎn)生感應(yīng)電流——渦流,磁場(chǎng)對(duì)渦流產(chǎn)生安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng),使指針很快穩(wěn)定下來(lái)。

8.(1)向下 (2)B C D 提示：(1)金屬弦靠近螺線(xiàn)管時(shí),螺線(xiàn)管中的磁場(chǎng)變強(qiáng),由楞次定律知通過(guò)放大器的電流方向向下。(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率有關(guān),與線(xiàn)圈的匝數(shù)有關(guān)。電吉他通過(guò)擴(kuò)音器發(fā)出的聲音頻率與感應(yīng)電流的頻率相同,即與金屬弦的振動(dòng)頻率相同。

9.(1)①當(dāng)導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vmax時(shí)受力平衡,則,解得vmax=1 2.5m/s。②導(dǎo)體棒的速度v=5m/s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=B L v=1N,導(dǎo)體棒上通過(guò)的感應(yīng)電流,導(dǎo)體棒受到的安培力F安=B I L=0.4N,根據(jù)牛頓第二定律得導(dǎo)體棒的速度v1=a t=4m/s,導(dǎo)體棒受到的安培力時(shí)間內(nèi),導(dǎo)體棒受到的安培力隨時(shí)間線(xiàn)性變化,所以安培力的沖量對(duì)導(dǎo)體棒應(yīng)用動(dòng)量定理得I-I安=m v1-0,解得力F的沖量I=2.3 2N·s。

1 0.(1)金屬桿減速到零所用時(shí)間t1=金屬桿返回所用時(shí)間t2= t1=0.5s。回路中有感應(yīng)電流的時(shí)間為金屬桿在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,即t=t1+t2=1s。(2)當(dāng)金屬桿向右運(yùn)動(dòng)的速度為3m/s時(shí),金屬桿的位移金屬桿所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2=k x2=3T,所以E=B2L v2=1.8V。

1 1.(1)取導(dǎo)體棒a b的速度為v0時(shí)為初態(tài),兩導(dǎo)體棒達(dá)共同速度v時(shí)為末態(tài),由動(dòng)量守恒定律得由能量守恒定律得在整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q=ΔEk=(2)取導(dǎo)體棒a b的速度為v0時(shí)為初態(tài),導(dǎo)體棒a b的速度時(shí)為末態(tài),由動(dòng)量守恒定律得M v0=回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流,導(dǎo)體棒c d受到的安培力由牛頓第二定律得

1 2.(1)金屬桿a在下滑至導(dǎo)軌水平部分的過(guò)程中,由機(jī)械能守恒定律得mag h=感應(yīng)電流I=當(dāng)金屬桿a以速度va進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所以金屬桿b受到的安培力F= B I L,金屬桿b的最大加速度當(dāng)金屬桿a、b達(dá)共同速度時(shí),由金屬桿a、b組成的系統(tǒng)所受合外力為零。由動(dòng)量守恒定律得解得(3)由能量守恒定律得回路中產(chǎn)生的電能(4)回路中產(chǎn)生的熱量Qa+Qb= E,在回路中產(chǎn)生電能的過(guò)程中,雖然電流不恒定,但Ra與Rb串聯(lián),通過(guò)金屬桿a、b的電流總是相等的,所以解得

(責(zé)任編輯 張 巧)