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1、高中物理第四章电磁感应第五节电磁感应现象的两种情况自我小测（含解析）新人教版选修3-2电磁感应现象的两种情况一、选择题(其中第14题为单选题，第57题为多选题)1在空间某处存在一变化的磁场，则下列说法中正确的是()A在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流B在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电动势C在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场D在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场2在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是()3如图甲所示，n50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a、b两点
2、的电势高低与电压表的读数为()Aab,20 VBab,10 VCab,20 VDab,10 V4如图所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v运动，从无场区进入匀强磁场区，磁场宽度大于矩形线圈的宽度da，然后出来。若取逆时针方向的电流为正方向，那么下列选项中能正确地表示回路中电流对时间的函数关系的是()5某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是()A沿AB方向磁场在迅速减弱B沿AB方向磁场在迅速增强C沿BA方向磁场在迅速增强D沿BA方向磁场在迅速减弱6一个面积S4102 m2、匝数n100匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判
3、断正确的是()A在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/sB在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 VD在第3 s末线圈中的感应电动势等于零7如图所示，阻值为R的金属棒从图示ab位置分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到ab位置，若v1v212，则在这两次过程中()A回路电流I1I212B产生的热量Q1Q212C通过任一截面的电荷量q1q212D外力的功率P1P212二、非选择题8如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为l，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质
4、量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属杆的电阻可忽略。让金属杆ab沿导轨由静止开始下滑，经过一段时间后，金属杆达到最大速度vmax，在这个过程中，电阻R上产生的热量为Q。导轨和金属杆接触良好，重力加速度为g。求：(1)金属杆达到最大速度时安培力的大小。(2)磁感应强度的大小。(3)金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中杆下降的高度。9如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S200 cm2，匝数n1 000，线圈电阻r1.0 。线圈与电阻R
5、构成闭合回路，电阻R4.0 。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：(1)在t2.0 s时刻，通过电阻R的感应电流大小。(2)在t5.0 s时刻，电阻R消耗的电功率。(3)06.0 s内整个闭合电路中产生的热量。参考答案1解析：由感应电流产生的条件可知，只有闭合线圈中磁通量发生改变，才能产生感应电流，如果闭合线圈平面与磁场方向平行，则线圈中无感应电动势和感应电流产生，故A、B错误；由麦克斯韦电磁场理论可知，感生电场的产生与变化的磁场周围有无闭合线圈无关，故C错误，D正确。答案：D2解析：均匀变化的磁场会产生恒定的感生电场，由Bt图象可以看出只有C中的磁场是均匀变化的。答案：C3解
6、析：磁通量均匀增大，由楞次定律知，线圈中感应电流为逆时针方向，又线圈相当于内电路，故ab；En50 V10 V，因而电压表的读数为10 V。电压表测量的是电源的电动势，即感应电动势。故答案选B。答案：B4解析：当线圈开始运动，尚未进入磁场区时，没有产生感应电流。ab边切割磁感线时产生的感应电动势为定值，因此感应电流也为定值，方向为逆时针(正)。当cd边进入磁场时，ab和cd边产生的感应电动势互相抵消，没有感应电流。当线圈继续运动，在磁场中只有cd边时，感应电流是顺时针(负)，数值与前者的等大。cd边离开磁场后，线圈无感应电流。所以C项正确。答案：C5解析：空间磁场变化产生的电场方向可用楞次定律
7、判断，四指环绕方向即为感应电场的方向，由此可知A、C正确。答案：AC6解析：磁通量的变化率S，其中磁感应强度的变化率即为Bt图象的斜率。由图知前2 s的2 T/s，所以24102 Wb/s0.08 Wb/s，A选项正确；在开始的2 s内磁感应强度B由2 T减到0，又从0向相反方向的B增加到2 T，所以这2 s内的磁通量的变化量B1SB2S2BS224102 Wb0.16 Wb，B选项错；在开始的2 s内En1000.08 V8 V，C选项正确；第3 s末的感应电动势等于24 s内的平均电动势，EnnS10024102 V8 V。答案：AC7解析：感应电动势为BLv，感应电流I，大小与速度成正比
8、，产生的热量QI2Rtv，B、L、L、R是一样的，两次产生的热量比等于运动速度比；通过任一截面的电荷量qIt与速度无关，所以这两个过程中，通过任一截面的电荷量之比应为11；金属棒运动中受磁场力的作用，为使棒匀速运动，外力大小要与磁场力相等，则外力的功率PFvBILv，其中B、L、R大小相等，外力的功率与速度的平方成正比，所以外力的功率之比应为14。答案：AB8解析：(1)当达到最大速度时，设金属杆受安培力为Fmax，杆受力平衡Fmaxmgsin 。(2)当杆达到最大速度时，感应电动势为Emax，感应电流为Imax，则EmaxBlvmaxImax由FmaxBImaxlB得B。(3)设金属杆从静止
9、开始至达到最大速度的过程中下降的高度为h由能量守恒得mghQ得h。答案：(1)mgsin (2) (3) 9解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，04.0 s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。t2.0 s时的感应电动势E1nn根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流I1解得I10.2 A。(2)由图象可知，在4.06.0 s时间内，线圈中产生的感应电动势E2nn根据闭合电路欧姆定律，t5.0 s时闭合回路中的感应电流I2电阻消耗的电功率P2R2.56 W。(3)根据焦耳定律，04.0 s内闭合电路中产生的热量Q1 (rR)t10.8 J406.0 s内闭合电路中产生的热量Q2 (rR)t26.4 J06.0 s内闭合电路中产生的热量QQ1Q27.2 J。答案：(1)0.2 A(2)2.56 W(3)7.2 J2
