高中物理第四章电磁感应第节电磁感应现象的两类情况作业新人教版选修.docx

❶(多选)下列说法中正确的是 ( ) A.感生电场是由变化的磁场产生的

B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C.感生电场的方向可以用楞次定律来判定

D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定沿逆时针方向

❷(多选)如图4-5-1所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个感应电动势,因而在电路中有电流通过.下列说法中正确的是 ( )

图4-5-1

A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关 C.动生电动势的产生与静电力有关

D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的

❸在如图4-5-2所示的四种磁场变化情况中能产生恒定的感生电场的是 ( )

图4-5-2

❹如图4-5-3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 ( )

图4-5-3

A.不变 B.增大C.减小D.以上情况都有可能

❺德国《世界报》曾报道个别西方发达国家正在研制电磁脉冲波武器——电磁炸弹.若一枚

原始脉冲波功率为10kMW、频率为5kMHz的电磁炸弹在不到100m的高空爆炸,它将使方圆400~500m范围内电场强度达到每米数千伏,使得电网设备、通信设施和计算机中的硬盘与软件均遭到破坏.电磁炸弹有如此破坏力的主要原因是 ( ) A.电磁脉冲引起的电磁感应现象 B.电磁脉冲产生的动能 C.电磁脉冲产生的高温 D.电磁脉冲产生的强光

2

❻(多选)如图4-5-4所示,一金属半圆环置于匀强磁场中,关于M、N两端点的电势,下列说法正确的是 ( )

图4-5-4

A.若磁场突然减弱,则N点电势高 B.若磁场突然减弱,则M点电势高

C.若磁场不变,将半圆环以M、N连线为轴旋转180°,则N点电势高 D.若磁场不变,将半圆环以M、N连线为轴旋转180°,则M点电势高

❼英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场.如图4-5-5所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场,环上套一带电荷量为+q的小球.已知磁感应强度B随时间均匀增大,其变化率为k.若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做的功大小是 ( )

图4-5-5

A.0 B.12rqkC.2πrqk

2

2

D.πrqk

2

❽(多选)某空间出现了如图4-5-6所示的磁场,当磁感应强度变化时,在垂直于磁场的方向上会产生感生电场,有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描述正确的是 ( )

图4-5-6

A.当磁感应强度均匀增大时,感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 B.当磁感应强度均匀增大时,感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 C.当磁感应强度均匀减小时,感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D.当磁感应强度均匀减小时,感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向

❾如图4-5-7所示,内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上,环内有一带负电的静止小球,整个装置处于竖直向下的磁场中,当磁场突然增强时,小球将 ( )

图4-5-7

A.沿顺时针方向运动 B.沿逆时针方向运动

C.在原位置附近做往复运动 D.仍然保持静止状态

如图4-5-8所示,比荷相同且都带正电的两个粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动,a从磁感应强度为B1的区域运动到磁感应强度为B2的区域,已知B2>B1;b开始在磁感应强

度为B1的匀强磁场中做匀速圆周运动,然后磁感应强度逐渐增强到B2.a、b两粒子的动能变化情况是 ( )

图4-5-8

A.a的动能不变,b的动能变大 B.a的动能不变,b的动能变小 C.a、b的动能都变大 D.a、b的动能都不变

(多选)如图4-5-9所示,水平放置的平行金属导轨间距为l,导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连,导轨电阻不计.导轨间有方向竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B.金属杆ab垂直于导轨放置,杆ab的电阻为r,与导轨间无摩擦.现对杆ab施加向右的拉力,使杆ab以速度v向右匀速运动,则 ( )

图4-5-9

A.金属杆中的电流方向由a到b

B.金属杆a端的电势高于b端的电势 C.拉力F=B2l2vR

D.定值电阻上消耗的功率P=BlvR+rR

(多选)现代科学研究中常用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备.电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成.当电磁铁绕组通以变化的电流时,产生变化的磁场,穿过真空盒所包围的区域的磁通量也随时间变化,这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场,电子将在涡旋电场作用下得到加速.如图4-5-10所示(上图为侧视图,下图为真空室的俯视图),若电子被“约束”在半径为R的圆周上运动,当电磁铁绕组通有图示方向的电流时,则 ( )

2

图4-5-10

A.电子沿逆时针方向运动

B.保持电流的方向不变,当电流增大时,电子将加速 C.保持电流的方向不变,当电流减小时,电子将加速 D.被加速时电子做圆周运动的周期不变

如图4-5-11所示,空间存在垂直于纸面的匀强磁场,在半径为a的圆形区域内部及外部,磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B.一半径为b(b>a)、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合.当内、外磁场的磁感应强度同时由B均匀地减小到零的过程中,通过导线截面的电荷量为 ( )

图4-5-11

A.πB|b2-2a2|R B.πB(b2+2a2)R C.πB(b2-a2)R D.πB(b2+a2)R

如图4-5-12所示,有一用铝制成的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表面,若使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向以速度v向左匀速运动,细线的拉力为F,重力加速度为g,则 ( )

图4-5-12

A.F=mg B.F>mgC.FD.无法确定

1.AC [解析]磁场变化时在空间激发感生电场,感生电场的方向可以用楞次定律来判定,A、C正确,B、D错误.

2.AB [解析]根据动生电动势的定义可知A正确.动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关,感生电动势中的非静电力与感生电场有关,B正确,C、D错误. 3.C

4.B [解析]当垂直于纸面向里的磁场增强时,产生逆时针方向的感生电场,带正电的粒子将受到这个电场对它的作用,动能增大,故B正确.

5.A [解析]根据电磁感应可知,变化的磁场产生电场,增大周围电场强度,可以破坏电子设备,A正确.

6.BD [解析]将半圆环补充为圆形回路,若磁场减弱,由楞次定律可判断,圆环中产生的感生电场方向在半圆环中由N指向M,即M点电势高,B正确;若磁场不变,圆环以M、N连线为轴旋转180°,由楞次定律可判断,圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M,即M点电势高,D正确.

7.D [解析]由法拉第电磁感应定律可知,沿圆环一周的感生电动势E感

=ΔΦΔt=ΔBΔt·S=k·πr2,小球绕环一周,受环形电场的作用力而加速,应用动能定理可

2

得W=qE感=πrqk,选项D正确.

8.AD [解析]感生电场中电场线的方向用楞次定律来判定.当原磁场方向向上且磁感应强度增大时,在周围有闭合导线的情况下,感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反,即感应电流的磁场方向向下,由右手螺旋定则可判断,感应电流的方向即感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向;同理可知,当原磁场方向向上且磁感应强度减小时,感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向,A、D正确.

9.A [解析]当磁场增强时,由楞次定律可判断,感生电场的电场线沿逆时针方向,带负电的小球在电场力作用下沿顺时针方向运动,A正确.

10.A [解析]a粒子一直在恒定的磁场中运动,受到的洛伦兹力不做功,故a的动能不变;b粒子在变化的磁场中运动,由于变化的磁场要产生感生电场,感生电场会对b做正功,故b的动能变大,选项A正确.

11.BD [解析]金属杆ab切割磁感线,产生感应电流,由右手定则可判断,金属杆ab中的电流方向由b到a,A错误;可把金属杆ab等效成电源,所以a端电势高,B正确;产生的感应电动势E=Blv,感应电流I=ER+r=BlvR+r,所以拉力F=F安=BIl=B2l2vR+r,C错误;定值电阻上消耗

2

的功率P=IR=BlvR+r2R,D正确.

12.AB [解析]当电磁铁绕组通有图示方向的电流时,因电子所受洛伦兹力指向圆心,根据左手定则可判断,电子沿逆时针方向运动,选项A正确.若电流增大,根据楞次定律可判断,在真空室中感生出顺时针方向的涡旋电场,电子将加速,选项B正确.若电流减小,则感生出逆时针方向的涡旋电场,电子将减速,选项C错误.被加速时电子做圆周运动的周期减小,选项D错误.

2

13.A [解析]开始时穿过导线环向里的磁通量设为正值,Φ1=Bπa,向外的磁通量则为负

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值,Φ2=-B·π(b-a),总的磁通量为它们的代数和(取绝对值),即Φ=B·π|b-2a|,末态总的磁通量为Φ'=0,由法拉第电磁感应定律得平均感应电动势为E=ΔΦΔt,通过导线截面的电荷量为q=ERΔt=πB|b2-2a2|R,A正确.

14.A [解析]当金属框向左运动时,切割磁感线产生的感应电动势E=BLv,在框的上、下表面间产生电势差,进而形成向上的匀强电场,场强E0=EL=Bv.假设小球带电荷量为+q,则电场力方向向上,大小为qE0=qvB,而由左手定则可判断,洛伦兹力方向向下,大小为qvB,两者相互平衡,相当于只受重力和细线的拉力作用,所以拉力F=mg,小球带负电时得出的结论相同,选项A正确.