高二物理教案-随堂练习 电磁感应与电路知识、能的转化和守恒专题 提高.doc

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1、【巩固练习】一、选择题1如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（ ） A不变 B增大 C减少 D以上情况都有可能2（2014 南昌期末）如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1E2分别为()Aca,21 Bac,21 Cac,12 Dca,123如图所示，两块水平放置的金属板间距离为d，用导线与一个n匝线圈连接，线圈置于方向竖直向

2、上的磁场B中。两板间有一个质量为m、电荷量为+q的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（ ） A正在增强； B正在减弱； C正在减弱； D正在增强；4一直升机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升机螺旋桨叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，如图所示，则（ ） A，且a点电势低于b点电势 B，且a点电势低于b点电势 C，且a点电势高于b点电势 D，且a点电势高于b点电势5如图所示，用铝板

3、制成U形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度。匀速运动，悬线拉力为T，则（ ） A悬线竖直T=mg B悬线竖直Tmg C悬线竖直Tmg D无法确定T的大小和方向6金属棒ab静止在倾角为的平行导轨上，导轨上端有导线相连，垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B0，方向如图所示。从某一时刻t=0开始，B0均匀增加，到t=t1时，金属棒开始运动，那么在0t1，这段时间内，金属棒受到的摩擦力将（ ） A不断增大 B不断减小 C先增大后减小 D先减小后增大7竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图所示，磁感应强度B=0.5 T，导体ab

4、及cd长均为0.2 m，电阻均为0.1，重均为0.1 N，现用力向上推动导体ab，使之匀速上升（与导轨接触良好），此时，cd恰好静止不动，那么ab上升时，下列说法中正确的是（ ） Aab受到的推力大小为2 N Bab向上的速度为2 ms C在2 s内，推力做功转化为电能的是0.4 J D在2 s内，推力做功为0.6 J8（2015 抚顺一模）如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示t0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流以顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向以水平向左为正则下面关于感应

5、电流i和cd边所受安培力F随时间t变化的图象正确的是()二、填空题9如图所示，水平放置的U形导轨足够长，处在磁感应强度B=5 T的匀强磁场中，导轨宽度=0.2 m，可动导体棒ab质量m=2.0 kg，电阻R=0.1，其余电阻可忽略，现在水平外力F=10 N的作用下，由静止开始运动了s=40 cm后，速度达最大，求棒ab由静止达到最大速度过程中，棒ab上产生的热量Q=_。 10如图所示，沿水平面放一宽50 cm的U形光滑金属框架，电路中电阻R=2.0，其余电阻不计。匀强磁场B=0.8 T，方向垂直于框架平面向上。金属棒MN质量为30 g，它与框架两边垂直。MN的中点O用水平的绳跨过定滑轮系一个质

6、量为20 g的砝码，自静止释放砝码后，电阻R能得到的最大功率为_W。11如图所示，在一磁感强度B=0.5 T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距d=0.1 m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3的电阻，导轨上跨放着一根长为L=0.2 m、每米长电阻为r=2.0的金属棒ab，ab与导轨正交放置，交点c、d。当金属棒以速度v=4.0 m / s向右做匀速运动时，则金属棒ab两端点的电势差为_。三、解答题12如图甲所示，截面积为0.2 m2的100匝圆形线A处在变化的磁场中，磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示。设

7、垂直纸面向里为B的正方向，线圈上的箭头为感应电流I的正方向，R1=4 n，R2=6，C=30F，线圈内阻不计。求电容器充电时的电压和2 s后电容器放电的电荷量。 13如图所示，在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中放一半径r0=50 cm的圆形导轨，上面有四根导体棒，一起以角速度=103 rads沿逆时针方向匀速转动，圆导轨边缘与圆心处通过电刷与外电路连接，若每根导体棒的有效电阻R=0.4，外接电阻R=3.9。求： （1）每根导体棒产生的感应电动势； （2）当开关S接通和断开时两电表的读数。（RV，RA0）14(2015 扬州高三测试)如图所示，电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置，

8、其上端接一阻值为3的定值电阻R。在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为d=0.5m。导体棒a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=3；导体棒b的质量mb=0.1kg、电阻Rb=6，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，都能匀速穿过磁场区域，且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g=10m/s2，不计a、b棒之间的相互作用。导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好。求：（1）在整个过程中，a、b两棒分别克服安培力所做的功；（2）导体棒a从图中M处到进入磁场的时间； （3）M点和N点距L1的高度。【答案与解析】一、选择题1【答案】B 【解

9、析】当磁场增强时，将产生逆时针方向的感生电场，带正电粒子受电场力作用，动能增大。2【答案】C【解析】金属棒MN向右切割磁感线，产生感应电动势，由安培定则可知，电阻中电流方向为ac。E1BLv，E22BLv，所以E1E212。综上所述，C正确。3【答案】B 【解析】油滴平衡有，电容器上极板必带负电那么螺线管下端相当于电源正极，由楞定律知，磁场B正在减弱，又，UC=E，可得。4【答案】A 【解析】本题考查棒转动切割产生的感应电动势，解题时应注意看清条件是“顺着地磁场方向看”。对于螺旋桨叶片ab，其切割磁感线的速度是其做圆周运动的线速度，螺旋桨上不同的点线速度不同，但满足v=R，可求其等效切割速度，

10、运用法拉第电磁感应定律E=BLv=fL2B。由右手定则判断电流的方向为由a指向b，在电源内部电流由低电势流向高电势，故选项A正确。5【答案】A 【解析】设两板间的距离为L，由于向左运动过程中竖直板切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则判断下板电高于上板电势，动生电动势大小E=BLv，即带电小球处于电势差为胁的电场中。所受电场力。 若设小球带正（负）电，则电场力方向向上（下）。 同时小球所受洛伦兹力F洛=qvB，方向由左手定则判断竖直向下（上），即F电=F洛，故无论小球带什么电，怎样运动，T=mg，故选项A正确。6【答案】D 【解析】由楞次定律可判知，导体棒中有从ab的感应电流，由左手定则可知，

11、安培力方向向上，且B0均匀增加，感应电流恒定，由公式F=BIL知安培力逐渐增大，而棒所受摩擦力初始状态时方向向上，故摩擦力先减小到零又反方向增大。7【答案】BC 【解析】ab、cd组成的系统受到重力和推力作用，两力平衡，故ab受到的推力为0.2 N，A错；对cd：。，B对；W=Fvt=mgvt=0.4 J，推力做功有一部分转化为ab的重力势能，2 s内Ep=mgh=0.4 J，故推力做的总功W=0.4 J+0.4 J=0.8 J，故C对，D错。故B、C正确。8【答案】AC【解析】02 s时间内，负方向的磁场在减弱，产生正方向的恒定电流，cd边受安培力向右且减小；2 s3 s时间内，电流仍是正方

12、向，且大小不变，此过程cd边受安培力向左且增大；3 s6 s时间内，电流为负方向，大小不变，cd边受安培力先向右后变为向左，故选A、C.二、填空题9【答案】3 J 【解析】棒做变加速运动，电流在增大，不能用焦耳定律求Q，可根据功能关系，外力做功提供的能量一部分转化为ab棒的动能，另一部分转化为感应电流的电能，最后转化为焦耳热，即，当棒达到最大速度vm时，有，而，综合即得。 10【答案】0.5 W【解析】该题应用电磁感应、物体平衡和电功率的知识求解。由题意分析可知，当砝码加速下落到速度最大时，砝码的合外力为零，此时R得到的功率最大为 （1） （2）由式（1）、式（2）得 11【答案】0.32 V

13、【解析】金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势为=BLv=0.50.24.0 V=0.4 Vcd长度只有L的一半，故cd间的感应电动势为 在闭合回路cNQd中，感应电流c、d两点间的电压是电源cd的路端电压，Ucd=IR=0.40.3 V=0.12 V所以a、b两点间的电势差为Uab=cd+Ucd=0.4 V0.2 V+0.12 V=0.32 V。三、解答题12【答案】0.24 V 7.2106 C 【解析】由题意可知圆形线圈A上产生的感生电动势 ， 电路中的电流。 电容器充电时的电压UC=IR2=0.04 A6=0.24 V， 2 s后电容器放电的电荷量Q=CUC=30106 F0.24 V=

14、7.2106 C。13【答案】（1）50 V （2）S接通时，I=12.5 A，U=48.75 V；S断开时，I=0，U=50 V 【解析】本题考查电磁感应中的电路问题及转动切割产生感应电动势，关键是看清四条棒作电源时是并联关系，以便确定内阻。 （1）每根导体棒产生的感应电动势：。 （2）四根导体棒一起转动时，每根棒中产生的感应电动势都相同，相当于四个相同的电源并联，其总电动势为E=E1=50V，总内阻为。 当S断开时，外电路开路，电流表读数为零，电压表读数等于电源的电动势为50 V。 当S接通时，电路总电阻：R=r+R=(0.1+3.9)=4， 电流，即电流表示数为12.5 A，此时电压表示数为R两端电压，U=IR=12.53.9 V=48.75 V。14【答案】（1）、；（2） ；（3）、【解析】（1）根据功能关系得： (2)(3)b在磁场中匀速运动时：速度为，总电阻为b中的电流：由以上各式解得：同理，a棒：由以上各式得：又：，联立解得：，解得导体棒a从图中M处到进入磁场的时间为：