电磁感应综合应用检测题

电磁感应综合应用检测题

■江西省南康中学 彭长礼

图1

1.如图1所示,磁场方向垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向上均匀分布,在水平方向上非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速度地释放,在圆环从a点摆向b点的过程中,圆环面始终与磁场方向垂直,则( )。

A.感应电流方向先沿逆时针后沿顺时针再沿逆时针

B.感应电流方向一直沿逆时针

C.感应电流方向先沿顺时针后沿逆时针再沿顺时针

D.感应电流方向一直沿顺时针

图2

2.如图2所示,MN、P Q为两平行金属导轨, M、P间连有一阻值为R的电阻,导轨处于匀强磁场中,磁感应强度为B,磁场方向与导轨所在平面垂直(垂直于纸面向里)。一金属圆环沿两导轨滑动,速度为v,与导轨接触良好,圆环的直径d与两导轨间的距离相等,金属环与导轨的电阻均可忽略。当圆环向右做匀速运动时( )。

A.有感应电流通过电阻R,大小为πB d v R

D.没有感应电流通过电阻R

图3

3.如图3所示,平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中(方向垂直于纸面向里),间距为L,导轨左端接定值电阻R,其余电阻不计,导轨右端接一电容为C的电容器。现有一根长度为2L的金属棒a b放在导轨上,金属棒以a端为轴沿顺时针方向以角速度ω转过9 0°的过程中,通过电阻R的电荷量为( )。

图4

4.如图4所示,用一块金属板折成横截面为“”形的金属槽放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,并以速率v1向右做匀速运动,从槽口右侧射入的带电微粒的速率为v2。如果带电微粒进入金属槽后恰能做匀速圆周运动,则带电微粒做匀速圆周运动的轨迹半径和周期分别为( )。

图5

5.如图5所示,两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为l。正三角形导线框a b c从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域,规定逆时针方向为电流的正方向,则如图6所示的描述感应电流I与线框移动距离x关系的四幅图像正确的是( )。

图6

6.如图7所示是用于观察自感现象的电路图,设线圈的自感系数较大,线圈的直流电阻R与灯泡的电阻r满足R≪r,则在开关S由闭合到断开的瞬间,可以观察到( )。

A.灯泡立即熄灭

B.灯泡逐渐熄灭

C.灯泡有明显的闪亮现象

D.只有当R≫r时,才会看到灯泡有明显的闪亮现象

图7

7.如图8所示是电表中的指针和电磁阻器,下列说法中正确的是( )。

A.2是磁铁,在1中产生涡流

B.1是磁铁,在2中产生涡流

C.该装置的作用是使指针能够转动

D.该装置的作用是使指针很快稳定下来

图8

8.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图9所示为电吉他的扩音器的原理图,在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管,一条形磁铁固定在管内,当拨动金属弦后,螺线管内就会产生感应电流,经一系列转化后可将电信号转为声音信号。(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用,它在被拨动并靠近螺线管的过程中,通过放大器的电流方向为(选填“向上”或“向下”)。

图9

(2)下列说法中正确的是( )。

A.金属弦上下振动的周期越大,螺线管内感应电流的方向变化也越快

B.金属弦上下振动,经过相同位置时的速度越大,螺线管中的感应电动势也越大

C.电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流的增大而变响,增减螺线管的匝数会起到调节音量的作用

D.电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦的振动频率相同

图1 0

9.如图1 0所示,光滑金属直导轨MN和P Q固定在同一水平面内,导轨MN、P Q平行且足够长,两导轨间的宽度L= 0.5m。导轨左端接一阻值R=0.5Ω的定值电阻。导轨处于磁感应强度大小B=0.4T,方向竖直向下的匀强磁场中。质量m= 0.5k g的导体棒a b垂直于导轨放置。在沿导轨向右的力F作用下,导体棒由静止开始运动,导体棒与导轨始终接触良好,且保持垂直。不计导轨和导体棒的电阻和空气阻力。

(1)若力F的大小保持不变,且F= 1N。求：

①导体棒能达到的最大速度大小vmax。

②导体棒的速度v=5m/s时,导体棒的加速度大小a。

(2)若力F的大小是变化的,在力F作用下导体棒做初速度为零的匀加速直线运动,加速度大小a=2m/s2。从力F作用于导体棒的瞬间开始计时,经过时间t=2s,求力F的冲量大小I。1

图1 1

0.如图1 1所示,水平桌面上有两根相距L=2 0c m,足够长的水平平行光滑导轨,导轨的一端连接定值电阻R= 0.9Ω。若在导轨平面上建立直角平面坐标系,取与导轨平行向右方向为x轴正方向,与导轨垂直的水平方向为y轴方向。在x＜0的一侧没有磁场,在x＞0的一侧有竖直向下的磁场穿过导轨平面,该磁场的磁感应强度的大小沿y轴方向恒定,沿x轴正方向随x的增大而增大,且B= k x,式中质量为M的金属杆a b水平而与导轨垂直放置,可在导轨上沿与导轨平行的方向运动。当t=0时,金属杆位于x=0处,并有沿x轴正方向的初速度v0= 5m/s。金属杆在运动过程中,有一大小变化的沿x轴方向的水平拉力F作用在金属杆上,使金属杆以沿x轴负方向、大小a=1 0m/s2的恒定加速度做匀变速直线运动。其他电阻均忽略不计。求：

(1)该回路中感应电流可以持续的时间。

(2)当金属杆向右运动的速度为3 m/s时,回路中感应电动势的大小。

图1 2

1 1.如图1 2所示,两根足够长的平行金属导轨固定在同一水平面内,两导轨间的距离为l,导轨上面横放着两根导体棒a b和c d,构成矩形回路。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可忽略不计。在整个导轨面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行。开始时,导体棒c d静止,导体棒a b有指向导体棒c d的速度v0。若两根导体棒在运动中始终不接触。求：

(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少?

(2)当导体棒a b的速度变为初速度的3 4时,导体棒c d的加速度是多少?

图1 3

1 2.如图1 3所示,金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑,两平行导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场B,在导轨的水平部分上原来放有一金属杆b。已知金属杆a的质量为ma,且与金属杆b的质量比为ma∶mb=3∶4,导轨的水平部分足够长,不计摩擦阻力,求：

(1)金属杆b的最大加速度、金属杆a和b的最终速度。

(2)在整个过程中,回路释放的电能。

(3)若已知金属杆a、b的电阻之比Ra∶Rb=3∶4,其余电阻不计,则在整个过程中,金属杆a、b上产生的热量分别是多少?

1.A

2.B 提示：当圆环向右匀速移动时,圆环内的磁通量没有变化,没有感生电动势,因此可将圆环等效成长度为d的金属棒做切割磁感线运动,动生电动势E=B d v,在由等效金属棒与电阻R构成的闭合回路中,有感应电流,且

3.D 提示：金属棒以a端为轴沿顺时针方向以角速度ω转过6 0°的过程中,金属棒和电阻R构成闭合回路,通过电阻R的电荷量产生的感应电动势的最大值为2ω B L2,电容器C获得的电荷量q'= 2ω B L2C。金属棒在继续转过3 0°的过程中,电容器通过电阻R放电。因此所求电荷量

4.B 提示：金属槽在匀强磁场中以速率v1向右做匀速运动时,左侧金属板将切割磁感线,使得两金属板间产生电势差,由右手定则知上板带正电,下板带负电,且两板间匀强电场的场强带电微粒做匀速圆周运动,其重力等于静电力,方向相反,故洛伦兹力提供向心力,则,解得,周期

5.B 提示：在0～l内,由楞次定律知电流方向沿逆时针,为正方向,导线框的有效切割长度,感应电动势E= B L v,感应电流,因此随x的增大,I均匀减小。当x=0时,I=当x=a时,I=0。同理,在 l～2l内,电流方向沿顺时针,为负方向,感应电流即随x的增大,I均匀减小。当x=l时;当 x=2l时,I=0。在2l～3l内,电流方向沿逆时针,为正方向,感应电流I=即随x的增大,I均匀减

6.C

7.A D 提示：当电表的指针摆动时,金属框1在蹄形磁铁2中转动,则1中产生感应电流——涡流,磁场对涡流产生安培力阻碍其相对运动,使指针很快稳定下来。

8.(1)向下 (2)B C D 提示：(1)金属弦靠近螺线管时,螺线管中的磁场变强,由楞次定律知通过放大器的电流方向向下。(2)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关,与线圈的匝数有关。电吉他通过扩音器发出的声音频率与感应电流的频率相同,即与金属弦的振动频率相同。

9.(1)①当导体棒达到最大速度vmax时受力平衡,则,解得vmax=1 2.5m/s。②导体棒的速度v=5m/s时,感应电动势E=B L v=1N,导体棒上通过的感应电流,导体棒受到的安培力F安=B I L=0.4N,根据牛顿第二定律得导体棒的速度v1=a t=4m/s,导体棒受到的安培力时间内,导体棒受到的安培力随时间线性变化,所以安培力的冲量对导体棒应用动量定理得I-I安=m v1-0,解得力F的冲量I=2.3 2N·s。

1 0.(1)金属杆减速到零所用时间t1=金属杆返回所用时间t2= t1=0.5s。回路中有感应电流的时间为金属杆在磁场中的运动时间,即t=t1+t2=1s。(2)当金属杆向右运动的速度为3m/s时,金属杆的位移金属杆所在处的磁感应强度大小B2=k x2=3T,所以E=B2L v2=1.8V。

1 1.(1)取导体棒a b的速度为v0时为初态,两导体棒达共同速度v时为末态,由动量守恒定律得由能量守恒定律得在整个过程中产生的热量Q=ΔEk=(2)取导体棒a b的速度为v0时为初态,导体棒a b的速度时为末态,由动量守恒定律得M v0=回路中的感应电动势感应电流,导体棒c d受到的安培力由牛顿第二定律得

1 2.(1)金属杆a在下滑至导轨水平部分的过程中,由机械能守恒定律得mag h=感应电流I=当金属杆a以速度va进入磁场区域时,产生的感应电动势所以金属杆b受到的安培力F= B I L,金属杆b的最大加速度当金属杆a、b达共同速度时,由金属杆a、b组成的系统所受合外力为零。由动量守恒定律得解得(3)由能量守恒定律得回路中产生的电能(4)回路中产生的热量Qa+Qb= E,在回路中产生电能的过程中,虽然电流不恒定,但Ra与Rb串联,通过金属杆a、b的电流总是相等的,所以解得

(责任编辑 张 巧)