教科版物理选修3-2电子题库-第1章第3节知能优化训练【答案解析版】.pdf

1关于感应电流和感应电动势的关系，下列叙述中正确的是()A电路中有感应电流，不一定有感应电动势B电路中有感应电动势，不一定有感应电流C两个不同电路中，感应电动势大的其感应电流也大D两个不同电路中，感应电流大的其感应电动势也大解析：选 B.有感应电流则磁通量一定变化，因此一定有感应电动势，选项 A 错误；电路中有感应电动势，若电路不闭合，则无感应电流，故 B 项正确；两个不同电路，总阻值不一定相等，由 I，当 E 大时，若总阻值 Rr 很大，则电流 I 可能较小，故 C、DERr两项均错2下列几种说法正确的是()A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大解析：选 D.依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量无关，与磁通量的变化量无关，与线圈匝数和磁通量的变化率成正比因此，选项 A、B 都是错误的感应电动势与磁场的强弱也无关，所以，选项 C 也是不对的线圈中磁通量变化越快意味着线圈的磁通量的变化率越大，依据法拉第电磁感应定律可知，选项 D 是正确的3一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空()A由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下B由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势解析：选 AD.赤道上方的地磁场方向由南指向北，根据右手定则，飞机由东向西水平飞行时，下端电势高，故 A 对，B 错若飞机沿经线由南向北或由北向南水平飞行时，杆均不切割磁感线，杆中不会产生感应电动势，故 C 错，D 正确4如图 138 所示，平行导轨间距为 d，其左端接一个电阻 R.匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于平行金属导轨所在平面一根金属棒与导轨成 角放置，金属棒与导轨的电阻均不计当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度 v 在导轨上滑行时，通过电阻R 的电流强度是()图 138A.B.BdvRBdvsin RC.D.BdvcosRBdvRsin解析：选 D.金属棒 MN 垂直于磁场放置，运动速度 v 与棒垂直，且 vB，即已构成两两互相垂直关系，MN 接入导轨间的长度为，所以 EBLv，I ，故dsinBdvsinERBdvRsin选项 D 正确5(2011 年厦门高二月考)如图 139 甲所示，一个圆形线圈的匝数 n1000，线圈面积 S200cm2，线圈的电阻 r1，线圈外接一个阻值 R4 的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图 1210 乙所示求：图 139(1)前 4s 内的感应电动势；(2)前 4s 内通过 R 的电荷量解析：(1)由图像可知前 4s 内磁感应强度 B 的变化率T/s0.05T/sBt0.40.244s 内的平均感应电动势EnS10000.020.05V1V.Bt(2)电路中的平均感应电流，q t，又因为 En，IER总It所以 qn1000C0.8C.R总0.02 0.40.241答案：(1)1V(2)0.8C一、选择题1决定闭合电路中感应电动势大小的因素是()A磁通量B磁感应强度C磁通量的变化率D磁通量的变化量解析：选 C.根据电磁感应定律 En，可知 C 正确t2穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少 2Wb，则()A线圈中的感应电动势每秒钟增加 2VB线圈中的感应电动势每秒钟减少 2VC线圈中无感应电动势D线圈中感应电动势保持不变解析：选 D.由题意知：2Wb/s，故 E2V，保持不变tt3将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处，不发生变化的物理量是()磁通量的变化量磁通量的变化率感应电流的大小流过导体横截面的电荷量ABCD解析：选 B.将磁铁插到同一位置，磁通量的变化量相同，而用时不同，所以磁通量的变化率不同，感应电动势的大小不同，感应电流的大小不同，由qIt tt可知流过导体横截面的电荷量不变，故正确，选 B.ERtRR4一根直导线长 0.1m，在磁感应强度为 0.1T 的匀强磁场中以 10m/s 的速度匀速运动，则对于导线中产生的感应电动势的说法中不正确的是()A一定为 0.1VB可能为零C可能为 0.01VD最大值为 0.1V解析：选 A.当 B、L、v 两两垂直，导线做垂直切割磁感线运动时感应电动势最大，EmBLv0.10.110V0.1V当 vB 时，E0.所以 0E0.1V，B、C、D 正确，A错误故选 A.5一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中感应电流增强一倍，下述哪些方法是可行的()A使线圈匝数增加一倍B使线圈面积增加一倍C使线圈匝数减少一半D使磁感应强度的变化率增大一倍解析：选 D.根据 EnnS 求电动势，要考虑到当 n、S 发生变化时导体的电tBt阻也发生了变化若匝数增加一倍，电阻也增加一倍，感应电流不变，故 A 错同理 C错若面积增加一倍，长度为原来的倍，因此电阻为原来的倍，电流为原来的倍，222故 B 错正确选项为 D.6如图 1310 所示，六根形状各异的导线处在匀强磁场中，端点的连线 MN、PQ 相互平行，若各导线运动的速度大小相同，方向沿虚线(虚线与 MN、PQ 平行)，下列说法正确的是()图 1310A因为号导线最短，所以感应电动势最小B号导线的感应电动势相同，但比号小C六根导线的感应电动势相同D号导线形状不规则，并超过端点，无法与其他四根导线产生的感应电动势进行比较解析：选 C.导线平动切割磁感线时产生的电动势 EBLv，L 为有效长度若为曲导线，应将始、末两端连接，然后再投影到垂直于速度的方向上本题中六根导线的有效长度相同，因此 C 正确7(2010 年高考江苏卷)一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1s 时间内均匀地增大到原来的两倍接着保持增大后的磁感应强度不变，在 1s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()A.B112C2D4解析：选 B.先保持线框的面积不变，由法拉第电磁感应定律可知 E1SSBt2BBt；再保持增大后的磁感应强度不变，有 E22B，可见先后两个过程中产生BStStBSt的电动势的大小相等，两者的比值为 1，选项 B 正确8一个面积 S4102m2、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 1311 所示，则下列判断正确的是()图 1311A在开始的 2s 内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08Wb/sB在开始的 2s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C在开始的 2s 内线圈中产生的感应电动势等于0.08VD在第 3s 末线圈中的感应电动势等于零解析：选 A.由 EnnS 得，tBt在开始 2s 内线圈中产生的感应电动势E1004102V8V，42磁通量变化率0.08Wb/s，t第 3s 末虽然磁通量为零，但磁通量变化率为 0.08Wb/s，所以选 A.图 13129如图 1312 所示，导体棒 AB 的长为 2R，绕 O 点以角速率 匀速转动，OB 为R，且 O、B、A 三点在一条直线上，有一磁感应强度为 B 的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么 AB 两端的电势差为()A. BR2B2BR212C4BR2D6BR2解析：选 C.A 点线速度 vA3R，B 点线速度 vBR，AB 棒切割磁感线的平均速度 2R，由 EBLv 得，AB 两端的电势差为 EB2R 4BR2，C 正确vvAvB2v10(2011 年高考江苏卷)如图 1313 所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，匀强磁场与导轨平面垂直阻值为 R 的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好t0 时，将开关 S 由 1 掷到 2.q、i、v 和 a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度下列图像正确的是()图 1313图 1314解析：选 D.导体棒做加速度减小的加速运动，直至匀速故 qt 图像应如图甲所示，A 错；it 图像应如图乙所示，B 错；vt 图像应如图丙所示，C 错D 对二、非选择题11(2011 年通州市调研)如图 1315 甲所示，水平放置的线圈匝数 n200 匝，直径 d140cm，电阻 r2，线圈与阻值 R6 的电阻相连在线圈的中心有一个直径d220cm 的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向试求：图 1315(1)通过电阻 R 的电流方向；(2)电压表的示数；(3)若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间加磁感应强度 B0.5T 的匀强磁场，方向垂直纸面向里，试证明将线圈向左拉出磁场的过程中，通过电阻 R 上的电荷量为定值，并求出其值解析：(1)电流方向从 A 流向 B.(2)由 En可得：En，EI(Rr)，UIRtd2 2B4t解得：U1.5V4.7V.(3)设线圈拉出磁场经历时间 tn， ，电荷量 q tEtnd2 1B4tIERrI解得：qn，与线圈运动的时间无关，即与运动的速度无关代入数据得：d2 1B4Rrq0.5C1.57C.答案：(1)从 A 流向 B(2)4.7V(3)证明见解析1.57C12如图 1316 所示，一水平放置的平行导体框宽度 L0.5m，接有 R0.2 的电阻，磁感应强度 B0.4T 的匀强磁场垂直导轨平面方向向下，现有一导体棒 ab 跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体棒 ab 电阻不计，当 ab 以 v4.0m/s 的速度向右匀速滑动时，试求：图 1316(1)导体棒 ab 上的感应电动势的大小及感应电流的方向；(2)要维持 ab 向右匀速运动，作用在 ab 上的水平外力为多少？方向怎样？(3)电阻 R 上产生的热功率多大？解析：(1)导体棒 ab 垂直切割磁感线，产生的电动势大小为EBLv0.40.54.0V0.8V，由右手定则知感应电流的方向由 b 向 a.(2)导体棒 ab 相当于电源，由闭合电路欧姆定律得回路电流 IA4.0A，ERr0.80.20导体棒 ab 所受的安培力FBIL0.40.54.0N0.8N，由左手定则知其方向水平向左ab 匀速运动，所以水平拉力 FF0.8N，方向水平向右(3)R 上的热功率：PI2R4.020.2W3.2W.答案：(1)0.8V由 b 向 a(2)0.8N水平向右(3)3.2W