《2020-2021学年人教版高中物理选修3-2检测：第四章《电磁感应》4-习题课a》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2021学年人教版高中物理选修3-2检测：第四章《电磁感应》4-习题课a（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 03 随堂对点训练随堂对点训练 知识点一知识点一楞次定律、电磁感应现象楞次定律、电磁感应现象 1如图所示，如图所示，固定的水平长直导线中通有电流固定的水平长直导线中通有电流 I，矩形线框与，矩形线框与 导线在同一竖直平面内导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行且一边与导线平行。线框由静止释放线框由静止释放，在下在下 落过程中落过程中() A穿过线框的磁通量保持不变穿过线框的磁通量保持不变 B线框中感应电流方向保持不变线框中感应电流方向保持不变 C线框所受安培力的合力为零线框所受安培力的合力为零 D线框的机械能不断增大线框的机械能不断增大 答案答案B 解析解析线框下落过程中，穿过线框的磁通量
2、减小，选项 A 错误； 由楞次定律可判断出感应电流方向一直沿顺时针方向，选项 B 正确； 线框受到的安培力的合力竖直向上，但小于重力，则合力不为零，选 项 C 错误；在下落过程中，安培力对线框做负功，则其机械能减小， 选项 D 错误。 2 2如图所示如图所示，矩形线框矩形线框 abcd 放置在水平面内放置在水平面内，磁场方向与水平磁场方向与水平 方向成方向成 角，角，已知已知 sin ，回路面积为回路面积为 S，磁感应强度为磁感应强度为 B，则通，则通 4 5 过线框的磁通量为过线框的磁通量为() ABS B. BS 4 5 C. BS D. BS 3 5 3 4 答案答案B 解析解析在磁通量
3、 BS 公式中，B 与 S 必须垂直，若 B 与 S 不 垂直，则 S 要转化为垂直于 B 的有效面积，也可以将 B 转化为垂直 于 S 的垂直分量，故 BSsin BS。 4 5 知识点二知识点二电磁感应中的图象电磁感应中的图象 3矩形导线框矩形导线框 abcd 固定在匀强磁场中固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框磁感线的方向与导线框 所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度磁感应强度 B 随随 时间变化的规律如图甲所示时间变化的规律如图甲所示。 若规定顺时针方向为感应电流若规定顺时针方向为感应电流 i 的正方的正方 向，下列各图向
4、，下列各图(图乙图乙)中正确的是中正确的是() 3 答案答案D 解析解析本题利用楞次定律可判断感应电流的方向。 01 s 内 B 垂 直纸面向里均匀增大， 则由楞次定律判断出感应电流的磁场方向向外， 根据安培定则知感应电流的方向为逆时针，即电流的方向为负，排除 A、C 选项；23 s 内，B 垂直纸面向外均匀增大，同理可得线圈中 产生的感应电流方向为顺时针方向，排除 B 选项，D 正确。 知识点三知识点三电磁感应中的能量关系电磁感应中的能量关系 4. 如图所示，如图所示，由由 7 根长度都是根长度都是 L 的金属杆连接成的一个的金属杆连接成的一个“日日” 字形的矩形金属框字形的矩形金属框 ab
5、cdef， 放在纸面所在的平面内放在纸面所在的平面内。 有一个宽度也为有一个宽度也为 4 L 的匀强磁场，的匀强磁场，磁场边界跟磁场边界跟 cd 杆平行，杆平行，磁感应强度的大小是磁感应强度的大小是 B，方，方 向垂直于纸面向里向垂直于纸面向里，金属杆金属杆 af、be、cd 的电阻都为的电阻都为 r，其他各杆的电其他各杆的电 阻不计，各杆端点间接触良好。阻不计，各杆端点间接触良好。现以速度现以速度 v 匀速地把金属框从磁场匀速地把金属框从磁场 的左边界水平向右拉，的左边界水平向右拉，从从 cd 杆刚进入磁场瞬间开始计时，求：杆刚进入磁场瞬间开始计时，求： (1)cd 杆在磁场中运动的过程中，
6、杆在磁场中运动的过程中，通过通过 af 杆的电流；杆的电流； (2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中，金属框中电流从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中，金属框中电流 所产生的总热量所产生的总热量 Q。 答案答案(1)(2) BLv 3r 2B2L3v r 解析解析在“日”字形矩形金属框穿过磁场的过程中，cd、be 和 af 依次切割磁感线作为电源对其他两段导体供电， af 杆中的电流和产生 的电热 Q 可用欧姆定律和电热公式求解。 (1)cd 杆在磁场中运动时，cd 杆作为电源，产生的电动势为 E BLv 由欧姆定律，回路中的电流 I E R外 外 R内 内 E r 2 r 2BLv
7、3r 通过 af 中的电流 I1 I 1 2 BLv 3r (2)在线框穿过磁场的过程中，三杆依次充当电源，但电路的连 接关系不变。 5 由焦耳定律 QI2RtIEtBLv。 2BLv 3r 3L v 2B2L3v r 知识点四知识点四电磁感应中电路问题电磁感应中电路问题 5均匀导线制成的正方形闭合线框均匀导线制成的正方形闭合线框 abcd，每边边长为每边边长为 L，总电，总电 阻为阻为 R，总质量为总质量为 m。将其置于磁感应强度为将其置于磁感应强度为 B 的水平匀强磁场上的水平匀强磁场上 方方 h 处，如图所示，线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平处，如图所示，线框由静止自由下落，线框
8、平面保持在竖直平 面内，面内，且且 cd 边始终与水平的磁场边界平行。边始终与水平的磁场边界平行。当当 cd 边刚进入磁场时边刚进入磁场时， (1)求线框中产生的感应电动势的大小；求线框中产生的感应电动势的大小； (2)求求 c、d 两点间的电势差大小；两点间的电势差大小； (3)若此时线框加速度恰好为零，若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度求线框下落的高度 h 所应满足所应满足 的条件。的条件。 答案答案(1)BL(2) BL(3)h 2gh 3 4 2gh m2gR2 2B4L4 解析解析cd 边刚进入磁场时，切割磁感线相当于电源，所以 cd 两 点间的电势差大小等于电源的路端电压。
9、 (1)线框下落 h 的过程中做自由落体运动，由运动学公式得，cd 边刚进入磁场时，线框速度 v 2gh 刚进入磁场时 cd 边切割磁感线， 所以线框中产生的感应电动势 E 6 BLvBL。 2gh (2)由欧姆定律知，此时线框中电流 I E R cd 两点间的电压 UI R BL。 3 4 3 4 2gh (3)安培力 FBIL B2L22gh R 根据牛顿第二定律 mgFma，由 a0 解得下落高度满足 h。 m2gR2 2B4L4 6某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱 状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角状铁芯之间形成的
10、两磁场区域的圆心角 均为均为 ，磁场均沿半径方，磁场均沿半径方 4 9 向向。匝数为匝数为 N 的矩形线圈的矩形线圈 abcd 的边长的边长 abcdl、bcad2l。线圈线圈 以角速度以角速度 绕中心轴匀速转动绕中心轴匀速转动， bc 和和 ad 边同时进入磁场边同时进入磁场。 在磁场中在磁场中， 两条边所经过处的磁感应强度大小均为两条边所经过处的磁感应强度大小均为 B、 方向始终与两边的运动方方向始终与两边的运动方 向垂直。向垂直。线圈的总电阻为线圈的总电阻为 r，外接电阻为外接电阻为 R。求：。求： (1)线圈切割磁感线时，线圈切割磁感线时，感应电动势的大小感应电动势的大小 Em； (2)线圈切割磁感线时，线圈切割磁感线时，bc 边所受安培力的大小边所受安培力的大小 F。 7 答案答案(1)2NBl2(2) 4N2B2l3 r R 解析解析(1)bc、 ad 边的运动速度 v ， 感应电动势 Em4NBlv， l 2 解得 Em2NBl2。 (2)电流：Im Em r R 安培力：F2NBIml 解得 F。 4N2B2l3 r R
