高中物理电磁感应习题及答案解析.docx
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高中物理电磁感应习题及答案解析
高中物理电磁感应习题及答案解析
1.图12-2,甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架,乙图除了一个电阻为零、自感系数为L的线圈外,其他部分与甲图都相同,导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动。
若位移相同,则()
A.甲图中外力做功多B.两图中外力做功相同
C.乙图中外力做功多D.无法判断
2.图12-1,平行导轨间距为d,一端跨接一电阻为R,匀强磁场磁感强度为B,方向与导轨所在平面垂直。
一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置,金属棒与导轨的电阻不计。
当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时,通过电阻R的电流强度是()
A.
B.
C.
D.
3.图12-3,在光滑水平面上的直线MN左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场,右侧是无磁场空间。
将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v向右完全拉出匀强磁场。
已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:
2.则拉出过程中下列说法中正确的是()
A.所用拉力大小之比为2:
1
B.通过导线某一横截面的电荷量之比是1:
1
C.拉力做功之比是1:
4
D.线框中产生的电热之比为1:
2
4.图12-5,条形磁铁用细线悬挂在O点。
O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。
让磁铁在竖直面内摆动,下列说法中正确的是()
A.在磁铁摆动一个周期内,线圈内感应电流的方向改变2次
B.磁铁始终受到感应电流磁铁的斥力作用
C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力
D.磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力
5.图12-7,设套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ,则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)应是( )
A.有顺时针方向的感应电流
B.有逆时针方向的感应电流
C.有先逆时针后顺时针方向的感应电流
D.无感应电流
6.图12-8,a、b是同种材料的等长导体棒,静止于水平面内的足够长的光滑平行导轨上,b棒的质量是a棒的两倍。
匀强磁场竖直向下。
若给a棒以4.5J的初动能,使之向左运动,不计导轨的电阻,则整个过程a棒产生的最大热量是()
A.2JB.1.5J
C.3JD.4.5J
7.内壁光滑,水平放置的玻璃圆环内,有一直径略小于环口直径的带正电小球,以速度v0沿逆时针方向匀速转动,如图12-9所示,若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比增加的变化磁场,运动过程中小球带电量不变,正确的是()
A.小球对玻璃环的压力一定不断增大
B.小球受到的磁场力一定不断增大
C.小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动
D.磁场力对小球先做负功后做正功
8.图12-10,在磁感应强度为B的匀强磁场中有固定的金属框架ABC,已知∠B=θ,导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下,沿垂直DE方向以速度v匀速向右平移,使导体棒和框架构成等腰三角形回路。
设框架和导体棒材料相同,其单位长度的电阻均为R,框架和导体棒均足够长,不计摩擦及接触电阻。
关于回路中的电流I和电功率P随时间t变化的下列四个图中可能正确的是()
D
9.(14分)在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中有一个正方形金属线圈abcd,边长L=0.2m。
线圈的ad边与磁场的左侧边界重合,如图12-14所示,线圈的电阻R=0.4Ω.用外力把线圈从磁场中移出有两种方法:
一种是用外力把线圈从左侧边界匀速平移出磁场;另一种是以ad边为轴,用力使线圈匀速转动移出磁场,两种过程所用时间都是t=0.1s。
求
(1)线圈匀速平移出磁场的过程中,外力对线圈所做的功。
(2)线圈匀速转动移出磁场的过程中,外力对线圈所做的功。
10.(15分)如图12-17所示,一质量为m=0.016kg、长L=0.5m、宽d=0.1m、电阻R=0.1Ω的矩形线圈,从h1=5m的高处由静止开始下落,然后进入匀强磁场,当下边进入磁场时,由于磁场力的作用,线圈正好作匀速运动。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B。
(2)如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t=0.15s,求磁场区域的高度h2.
(3)求线圈的下边刚离开磁场的瞬间,线圈的加速度的大小和方向。
(4)从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内,在线圈中产生的焦耳热是多少?
11.图中虚线为相邻两个匀强磁场区域1和2的边界,两个区域的磁场方向相反且都垂直于纸面,磁感应强度大小都为B,两个区域的高度都为l。
一质量为m、电阻为R、边长也为l的单匝矩形导线框abcd,从磁场区上方某处竖直自由下落,ab边保持水平且线框不发生转动。
当ab边刚进入区域1时,线框恰开始做匀速运动;当线框的ab边下落到区域2的中间位置时,线框恰又开始做匀速运动。
求:
(1)当ab边刚进入区域1时做匀速运动的速度v1;
(2)当ab边刚进入磁场区域2时,线框的加速度的大小与方向; (3)线框从开始运动到ab边刚要离开磁场区域2时的下落过程中产
生的热量Q。
12.如图所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。
完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为0.02kg,电阻均为R=0.1Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.2T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能保持静止。
取g=10m/s2,问:
(1)通过cd棒的电流I是多少,方向如何?
(3)棒cd每产生Q=0.1J的热量,力F做的功W是多少?
13.如图17所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。
导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板,R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。
(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v。
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx。
答案
1.A2.D3.D4.C5.A6.A7.C8.AD
9.解:
(1)使线圈匀速平动移出磁场时,bc边切割磁感线而产生恒定感应电动势E=BLv.而v=L/t.(2分)
外力对线圈做的功等于线圈中消耗的电能,即
J(4分)
(2)线圈以ad边为轴匀速转出磁场时,线圈中产生的感应电动势和感应电流都是按正弦规律变化的,感应电动势和感应电流的最大值为:
(4分)
外力对线圈做的功等于线圈中消耗的电能,即
J(4分)
10.解:
(1)设线圈刚进入磁场时的速度为v0,则据机械能守恒定律可得:
(2分)
根据平衡条件可得
(2分),解得B=0.4T(1分)
(2)因为线圈的下边进入磁场后先做匀速运动,用时t0=0.05s,(1分)
所以线圈做加速运动的时间t1=0.1s,
(2分)
(3)线圈的下边刚离开磁场的瞬间的速度V=v0+gt1=11m/s;(2分)
线圈的加速度的大小
,方向向上。
(3分)
(4)Q=mgL=0.08J(3分)
11.
(1)由mg=BIl=B2l2v1/R ,得v1=mgR/B2l2 ,
(2)由F安=4B2l2v1/R=4mg(1分),F安-mg=ma
则a=3g, 方向竖直向上。
(3)由mg=4B2l2v2/R 得v2=mgR/4B2l2 =1/4v1, 2mgl-Q=12mv22-12mv12,得Q=2mgl+15m3g2R2/32B4l4
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