電磁感應綜合應用檢測題

■江西省南康中學 彭長禮

圖1

1.如圖1所示,磁場方向垂直于紙面,磁感應強度在豎直方向上均勻分布,在水平方向上非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于O點,將圓環(huán)拉至位置a后無初速度地釋放,在圓環(huán)從a點擺向b點的過程中,圓環(huán)面始終與磁場方向垂直,則( )。

A.感應電流方向先沿逆時針后沿順時針再沿逆時針

B.感應電流方向一直沿逆時針

C.感應電流方向先沿順時針后沿逆時針再沿順時針

D.感應電流方向一直沿順時針

圖2

2.如圖2所示,MN、P Q為兩平行金屬導軌, M、P間連有一阻值為R的電阻,導軌處于勻強磁場中,磁感應強度為B,磁場方向與導軌所在平面垂直(垂直于紙面向里)。一金屬圓環(huán)沿兩導軌滑動,速度為v,與導軌接觸良好,圓環(huán)的直徑d與兩導軌間的距離相等,金屬環(huán)與導軌的電阻均可忽略。當圓環(huán)向右做勻速運動時( )。

A.有感應電流通過電阻R,大小為πB d v R

D.沒有感應電流通過電阻R

圖3

3.如圖3所示,平行導軌置于磁感應強度為B的勻強磁場中(方向垂直于紙面向里),間距為L,導軌左端接定值電阻R,其余電阻不計,導軌右端接一電容為C的電容器?，F(xiàn)有一根長度為2L的金屬棒a b放在導軌上,金屬棒以a端為軸沿順時針方向以角速度ω轉(zhuǎn)過9 0°的過程中,通過電阻R的電荷量為( )。

圖4

4.如圖4所示,用一塊金屬板折成橫截面為“”形的金屬槽放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,并以速率v1向右做勻速運動,從槽口右側(cè)射入的帶電微粒的速率為v2。如果帶電微粒進入金屬槽后恰能做勻速圓周運動,則帶電微粒做勻速圓周運動的軌跡半徑和周期分別為( )。

圖5

5.如圖5所示,兩個垂直于紙面的勻強磁場方向相反,磁感應強度的大小均為B,磁場區(qū)域的寬度均為l。正三角形導線框a b c從圖示位置水平向右勻速穿過兩磁場區(qū)域,規(guī)定逆時針方向為電流的正方向,則如圖6所示的描述感應電流I與線框移動距離x關系的四幅圖像正確的是( )。

圖6

6.如圖7所示是用于觀察自感現(xiàn)象的電路圖,設線圈的自感系數(shù)較大,線圈的直流電阻R與燈泡的電阻r滿足R?r,則在開關S由閉合到斷開的瞬間,可以觀察到( )。

A.燈泡立即熄滅

B.燈泡逐漸熄滅

C.燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象

D.只有當R?r時,才會看到燈泡有明顯的閃亮現(xiàn)象

圖7

7.如圖8所示是電表中的指針和電磁阻器,下列說法中正確的是( )。

A.2是磁鐵,在1中產(chǎn)生渦流

B.1是磁鐵,在2中產(chǎn)生渦流

C.該裝置的作用是使指針能夠轉(zhuǎn)動

D.該裝置的作用是使指針很快穩(wěn)定下來

圖8

8.電吉他是利用電磁感應原理工作的一種樂器。如圖9所示為電吉他的擴音器的原理圖,在金屬弦的下方放置有一個連接到放大器的螺線管,一條形磁鐵固定在管內(nèi),當撥動金屬弦后,螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應電流,經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號轉(zhuǎn)為聲音信號。(1)金屬弦的作用類似“研究電磁感應現(xiàn)象”實驗中鐵芯的作用,它在被撥動并靠近螺線管的過程中,通過放大器的電流方向為(選填“向上”或“向下”)。

圖9

(2)下列說法中正確的是( )。

A.金屬弦上下振動的周期越大,螺線管內(nèi)感應電流的方向變化也越快

B.金屬弦上下振動,經(jīng)過相同位置時的速度越大,螺線管中的感應電動勢也越大

C.電吉他通過擴音器發(fā)出的聲音隨感應電流的增大而變響,增減螺線管的匝數(shù)會起到調(diào)節(jié)音量的作用

D.電吉他通過擴音器發(fā)出的聲音頻率和金屬弦的振動頻率相同

圖1 0

9.如圖1 0所示,光滑金屬直導軌MN和P Q固定在同一水平面內(nèi),導軌MN、P Q平行且足夠長,兩導軌間的寬度L= 0.5m。導軌左端接一阻值R=0.5Ω的定值電阻。導軌處于磁感應強度大小B=0.4T,方向豎直向下的勻強磁場中。質(zhì)量m= 0.5k g的導體棒a b垂直于導軌放置。在沿導軌向右的力F作用下,導體棒由靜止開始運動,導體棒與導軌始終接觸良好,且保持垂直。不計導軌和導體棒的電阻和空氣阻力。

(1)若力F的大小保持不變,且F= 1N。求：

①導體棒能達到的最大速度大小vmax。

②導體棒的速度v=5m/s時,導體棒的加速度大小a。

(2)若力F的大小是變化的,在力F作用下導體棒做初速度為零的勻加速直線運動,加速度大小a=2m/s2。從力F作用于導體棒的瞬間開始計時,經(jīng)過時間t=2s,求力F的沖量大小I。1

圖1 1

0.如圖1 1所示,水平桌面上有兩根相距L=2 0c m,足夠長的水平平行光滑導軌,導軌的一端連接定值電阻R= 0.9Ω。若在導軌平面上建立直角平面坐標系,取與導軌平行向右方向為x軸正方向,與導軌垂直的水平方向為y軸方向。在x＜0的一側(cè)沒有磁場,在x＞0的一側(cè)有豎直向下的磁場穿過導軌平面,該磁場的磁感應強度的大小沿y軸方向恒定,沿x軸正方向隨x的增大而增大,且B= k x,式中質(zhì)量為M的金屬桿a b水平而與導軌垂直放置,可在導軌上沿與導軌平行的方向運動。當t=0時,金屬桿位于x=0處,并有沿x軸正方向的初速度v0= 5m/s。金屬桿在運動過程中,有一大小變化的沿x軸方向的水平拉力F作用在金屬桿上,使金屬桿以沿x軸負方向、大小a=1 0m/s2的恒定加速度做勻變速直線運動。其他電阻均忽略不計。求：

(1)該回路中感應電流可以持續(xù)的時間。

(2)當金屬桿向右運動的速度為3 m/s時,回路中感應電動勢的大小。

圖1 2

1 1.如圖1 2所示,兩根足夠長的平行金屬導軌固定在同一水平面內(nèi),兩導軌間的距離為l,導軌上面橫放著兩根導體棒a b和c d,構(gòu)成矩形回路。兩根導體棒的質(zhì)量均為m,電阻均為R,回路中其余部分的電阻可忽略不計。在整個導軌面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場,磁感應強度為B。設兩導體棒均可沿導軌無摩擦地滑行。開始時,導體棒c d靜止,導體棒a b有指向?qū)w棒c d的速度v0。若兩根導體棒在運動中始終不接觸。求：

(1)在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少?

(2)當導體棒a b的速度變?yōu)槌跛俣鹊? 4時,導體棒c d的加速度是多少?

圖1 3

1 2.如圖1 3所示,金屬桿a在離地h高處從靜止開始沿弧形軌道下滑,兩平行導軌的水平部分有豎直向上的勻強磁場B,在導軌的水平部分上原來放有一金屬桿b。已知金屬桿a的質(zhì)量為ma,且與金屬桿b的質(zhì)量比為ma∶mb=3∶4,導軌的水平部分足夠長,不計摩擦阻力,求：

(1)金屬桿b的最大加速度、金屬桿a和b的最終速度。

(2)在整個過程中,回路釋放的電能。

(3)若已知金屬桿a、b的電阻之比Ra∶Rb=3∶4,其余電阻不計,則在整個過程中,金屬桿a、b上產(chǎn)生的熱量分別是多少?

1.A

2.B 提示：當圓環(huán)向右勻速移動時,圓環(huán)內(nèi)的磁通量沒有變化,沒有感生電動勢,因此可將圓環(huán)等效成長度為d的金屬棒做切割磁感線運動,動生電動勢E=B d v,在由等效金屬棒與電阻R構(gòu)成的閉合回路中,有感應電流,且

3.D 提示：金屬棒以a端為軸沿順時針方向以角速度ω轉(zhuǎn)過6 0°的過程中,金屬棒和電阻R構(gòu)成閉合回路,通過電阻R的電荷量產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為2ω B L2,電容器C獲得的電荷量q'= 2ω B L2C。金屬棒在繼續(xù)轉(zhuǎn)過3 0°的過程中,電容器通過電阻R放電。因此所求電荷量

4.B 提示：金屬槽在勻強磁場中以速率v1向右做勻速運動時,左側(cè)金屬板將切割磁感線,使得兩金屬板間產(chǎn)生電勢差,由右手定則知上板帶正電,下板帶負電,且兩板間勻強電場的場強帶電微粒做勻速圓周運動,其重力等于靜電力,方向相反,故洛倫茲力提供向心力,則,解得,周期

5.B 提示：在0～l內(nèi),由楞次定律知電流方向沿逆時針,為正方向,導線框的有效切割長度,感應電動勢E= B L v,感應電流,因此隨x的增大,I均勻減小。當x=0時,I=當x=a時,I=0。同理,在 l～2l內(nèi),電流方向沿順時針,為負方向,感應電流即隨x的增大,I均勻減小。當x=l時;當 x=2l時,I=0。在2l～3l內(nèi),電流方向沿逆時針,為正方向,感應電流I=即隨x的增大,I均勻減

6.C

7.A D 提示：當電表的指針擺動時,金屬框1在蹄形磁鐵2中轉(zhuǎn)動,則1中產(chǎn)生感應電流——渦流,磁場對渦流產(chǎn)生安培力阻礙其相對運動,使指針很快穩(wěn)定下來。

8.(1)向下 (2)B C D 提示：(1)金屬弦靠近螺線管時,螺線管中的磁場變強,由楞次定律知通過放大器的電流方向向下。(2)感應電動勢的大小與磁通量的變化率有關,與線圈的匝數(shù)有關。電吉他通過擴音器發(fā)出的聲音頻率與感應電流的頻率相同,即與金屬弦的振動頻率相同。

9.(1)①當導體棒達到最大速度vmax時受力平衡,則,解得vmax=1 2.5m/s。②導體棒的速度v=5m/s時,感應電動勢E=B L v=1N,導體棒上通過的感應電流,導體棒受到的安培力F安=B I L=0.4N,根據(jù)牛頓第二定律得導體棒的速度v1=a t=4m/s,導體棒受到的安培力時間內(nèi),導體棒受到的安培力隨時間線性變化,所以安培力的沖量對導體棒應用動量定理得I-I安=m v1-0,解得力F的沖量I=2.3 2N·s。

1 0.(1)金屬桿減速到零所用時間t1=金屬桿返回所用時間t2= t1=0.5s。回路中有感應電流的時間為金屬桿在磁場中的運動時間,即t=t1+t2=1s。(2)當金屬桿向右運動的速度為3m/s時,金屬桿的位移金屬桿所在處的磁感應強度大小B2=k x2=3T,所以E=B2L v2=1.8V。

1 1.(1)取導體棒a b的速度為v0時為初態(tài),兩導體棒達共同速度v時為末態(tài),由動量守恒定律得由能量守恒定律得在整個過程中產(chǎn)生的熱量Q=ΔEk=(2)取導體棒a b的速度為v0時為初態(tài),導體棒a b的速度時為末態(tài),由動量守恒定律得M v0=回路中的感應電動勢感應電流,導體棒c d受到的安培力由牛頓第二定律得

1 2.(1)金屬桿a在下滑至導軌水平部分的過程中,由機械能守恒定律得mag h=感應電流I=當金屬桿a以速度va進入磁場區(qū)域時,產(chǎn)生的感應電動勢所以金屬桿b受到的安培力F= B I L,金屬桿b的最大加速度當金屬桿a、b達共同速度時,由金屬桿a、b組成的系統(tǒng)所受合外力為零。由動量守恒定律得解得(3)由能量守恒定律得回路中產(chǎn)生的電能(4)回路中產(chǎn)生的熱量Qa+Qb= E,在回路中產(chǎn)生電能的過程中,雖然電流不恒定,但Ra與Rb串聯(lián),通過金屬桿a、b的電流總是相等的,所以解得

(責任編輯 張 巧)