电磁感应第二轮复习检测题

■河南省安阳市实验中学 段红新

电磁感应第二轮复习检测题

■河南省安阳市实验中学 段红新

1.电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系,根据这一发现,人类发明了许多电器设备。下列用电器中,利用了电磁感应原理的是( )。

A.动圈式话筒 B.白炽灯泡

C.磁带录音机 D.日光灯镇流器

图1

2.某学习小组在探究线圈中感应电流的影响因素时,设计了如图1所示的实验装置。一个闭合圆形线圈放在匀强磁场中,线圈的轴线与磁场方向间的夹角为θ,磁感应强度随时间均匀变化,则( )。

A.若把线圈的匝数增加一倍,则线圈中感应电流大小不变

B.若把线圈的面积增加一倍,则线圈中感应电流大小变为原来的2倍

C.若改变线圈轴线与磁场方向间的夹角大小,则线圈中感应电流大小可能变为原来的2倍

D.若把线圈的半径增加一倍,则线圈中感应电流大小变为原来的2倍

3.如图2所示,要使线圈Q中产生图示方向的电流,则可以采用的方法有( )。

A.闭合开关S

B.闭合开关S后,把滑动变阻器R的滑片右移

C.闭合开关S后,把线圈P中的铁芯从左边抽出

图2

D.闭合开关S后,把线圈Q靠近线圈P

4.如图3所示,A是长直密绕通电螺线管,小线圈B与电流表连接,并沿螺线管A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A。在如图4所示的四幅图像中,能正确反映通过电流表的电流I随x变化规律的是( )。

5.如图5所示,光滑的“∩”形金属导体框竖直放置,质量为m的金属棒MN与导体框接触良好,导体框上端接定值电阻R,其余电阻均不计。磁感应强度大小分别为B1、B2的足够大有界匀强磁场方向相反,均垂直于导体框所在平面,分别处在abcd和cdef区域中。现从图示位置由静止释放金属棒,当金属棒进入磁场B1区域后,恰好做匀速运动。以下说法中正确的是( )。

A.若B2=B1,金属棒进入磁场B2区域后将加速下滑

B.若B2=B1,金属棒进入磁场B2区域后仍将保持匀速下滑

C.若B2〈B1,金属棒进入磁场B2区域后先加速后匀速下滑

D.若B2〉B1,金属棒进入磁场B2区域后先减速后匀速下滑

图5

图6

6.如图6所示,纸面内有一矩形闭合导线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直于纸面向里、边界为MN的匀强磁场外。现使线框两次匀速完全进入磁场,两次的速度大小相同,方向均垂直于边界MN。第一次ab边平行边界MN进入磁场,线框中产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行边界MN进入磁场,线框中产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2。则( )。

A.Q1〉Q2,q1=q2

B.Q1〉Q2,q1〉q2

C.Q1=Q2,q1=q2

D.Q1=Q2,q1〉q2

7.如图7所示是用电流传感器(相当于电流表,其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路,图中两个定值电阻的阻值均为R,L是一个自感系数足够大的自感线圈,其直流阻值也为R。某同学画出的在t0时刻开关S切换前后,通过传感器的电流随时间的变化图像如图8所示。关于这四幅图像,下列说法中正确的是( )。

图7

图8

A.图甲反映开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况

B.图乙反映开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况

C.图丙反映开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况

D.图丁反映开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况

8.某输电线路横穿公路时,要在地下埋线通过,为使输电线不被压坏,需要预先铺设结实的过路钢管,再让输电线从钢管中穿过。输电线穿管的方案有两种,如图9所示,其中甲方案是铺设两根钢管,两条输电线分别从两根钢管中穿过,乙方案是只铺设一根钢管,两条输电线都从这一根钢管中穿过。如果输电线路输送的电流很大,那么以下说法中正确的是( )。

图9

A.无论输送的电流是恒定电流还是交变电流,甲、乙两方案都是可行的

B.若输送的电流是恒定电流,则甲、乙两方案都是可行的

C.若输送的电流是交变电流,则乙方案是可行的,甲方案是不可行的

D.若输送的电流是交变电流,则甲方案是可行的,乙方案是不可行的

9.如图10所示,半径r= 10cm,电阻R=0.2Ω的闭合金属圆环放在匀强磁场中,磁场方向垂直于圆环所在平面。当磁感应强度大小B从零开始随时间t成正比增大时,圆环中感应电流恒为0.1A,试求B与t的关系式。

图10

10.如图11所示,两根足够长的平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻r0=0.1Ω,导轨的右端点P、Q用电阻可以忽略的导线相连,两导轨间的距离l=0.2m。随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度大小B与时间t的关系式为B=kt,式中k= 0.02T/s。一不计电阻的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直。在t=0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,金属杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t= 6s时金属杆所受的安培力。

11.如图12所示,相互平行的两组光滑金属导轨(电阻忽略不计)在同一水平面内,处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,左侧导轨的间距L1=3l0,右侧导轨的间距L2=l0,两组导轨均足够长,且用不计电阻的导线连接。现在导轨上放置AC、DE两根导体棒,二者质量分别为m1=2m0,m2=m0,接入电路的电阻分别为R1=3R0,R2=R0。使导体棒AC以初速度v0向右运动,则:

图11

(1)若导体棒DE固定,则在导体棒AC运动的过程中,回路中感应电流的方向如何?整个电路产生的电热为多少?

图12

(2)若导体棒DE可自由运动,求两导体棒在达到稳定状态(两导体棒各自以不同的速度做匀速运动)前的加速度大小之比和在达到稳定状态时速度大小之比。

12.如图13甲所示,斜面倾角θ=37°,宽度d=0.43m的有界匀强磁场垂直于斜面向上,磁场边界与斜面底边平行。在斜面上由静止释放一长方形金属线框,线框沿斜面下滑,下边与磁场边界保持平行。取斜面底部为零势能面,在线框从开始运动到恰好完全进入磁场的过程中,线框的机械能E与位移s的关系如图13乙所示,图中①、②均为直线段。已知线框的质量m=0.1kg,电阻R=0.06Ω,取g=10m/s2, sin37°=0.6,cos37°=0.8。

图13

(1)求线框与斜面间的动摩擦因数μ。

(2)求线框从刚进入磁场到恰好完全进入磁场所用的时间t。

(3)求线框在穿越磁场的过程中,线框中产生焦耳热的最大功率Pmax。

(4)请定性地画出:在线框从开始运动到完全穿出磁场的过程中,线框中感应电流I的大小随时间t变化的图像。

1.ACD

3.AD

4.C 提示:通电螺线管产生稳定的磁场,该磁场的特征为两极附近最强且不均匀,管内磁感应强度近似等大。当小线圈穿越两极时,因磁场不均匀,使得穿过小线圈的磁通量发生变化,产生感应电流,且因磁场的变化方向不同,故小线圈中感应电流的方向相反;当小线圈在螺线管内部运动时,因磁感应强度不变,故小线圈中没有感应电流产生。

5.BCD 提示:当金属棒进入磁场B1区域时,金属棒切割磁感线而使回路中产生感应电流,由金属棒恰好做匀速运动可知,其重力和安培力平衡,即当金属棒刚进入磁场B2区域时,速度仍为v。若B2=B,则仍满足金属棒保持匀速下滑,选项B正确;若B2〈B1,则金属棒先加速下滑,当其速度增大到使安培力等于重力时,金属棒匀速下滑,选项C正确;同理可知,选项D也正确。

7.BC 提示:开关S由断开变为闭合瞬间,通过自感线圈的电流为零,通过传感器1、2的电流均为;闭合开关S稳定后,通过传感器1的电流为,通过传感器2的电流为; 开关S由闭合变为断开瞬间,通过传感器1的电流立即变为零,通过传感器2的电流方向与原电流方向相反,并由逐渐变为零。

8.BC 提示:输电线周围存在磁场,交变电流产生变化的磁场,可在钢管中产生涡流,当输送的电流很大时,强大的涡流可能将钢管熔化,造成事故,因此甲方案是不可行的。在乙方案中,两条输电线中的电流方向相反,产生的磁场互相抵消,钢管中不会产生涡流,因此是可行的。

9.由题意得Φ=BS,B=kt,S=πr2,,解得k=0.64T/s。因此B=0.64t(T)。

10.设金属杆运动的加速度为a,则t时刻金属杆与初始位置间的距离,金属杆的速度v=at,金属杆与导轨构成的回路面积S=xl,回路中的感应电动势E=,回路的总电阻R=2xr,回路中的感应电流,因此金属杆所受的安培力当t=6s时,F=1.44×10-3N。

11.(1)由右手定则可知,回路中感应电流的方向沿顺时针。由能量守恒定律可知,整个电路产生的电热

(2)两导体棒在达到稳定状态之前,两导体棒中的电流大小(设为I)始终相等,设两导体棒的加速度大小分别为a1和a2,则a1=解得当两导体棒的速度满足一定关系时,回路中的磁通量不变,感应电流为零,两导体棒均做匀速运动。设两导体棒的最终速度分别为v、v,则BLvt=BLvt,解得

12.(1)线框在进入磁场前,由线框减少的机械能等于克服摩擦力所做的功得ΔE1= Wf1=μmgs1cosθ,由E-s图像得s1= 0.36m,ΔE1=0.900J-0.756J=0.144J,解得μ=0.5。(2)线框在进入磁场的过程中,减小的机械能等于克服摩擦力和安培力所做的功,由E-s图像知此时线框的机械能仍均匀减小,因此安培力为恒力,线框做匀速运动。设线框刚进入磁场时的速度大小为v1,则,解得v1=1.2m/s。设线框的侧边长为s2,则由ΔE2=Wf2+W安=(f+F安)s2,ΔE2= 0.756J-0.666J=0.09J,f+F安= mgsinθ=0.6N,解得s2=0.15m。因此t=线框刚出磁场时的速度最大,线框中产生焦耳热的功率最大,则Pmax=由,解得v2=1.6m/s。线框匀速进入磁场时,有F安+μmgcosθ=mgsinθ,解得F安=0.2N。由解得Pmax=0.43W。

(4)I-t图像如图14所示。

图14

(责任编辑 张 巧)