高教版（2021）机械建筑类第五节 电磁感应及其应用精品练习题

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1．一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1 s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1 s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．3B．1C．2D．4
【答案】B
【详解】由法拉第电磁感应定律
可以得到：
故两过程，线框中感应电动势的比值为。
故选B。
【点睛】由题意可知两种情况下磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可求得感应电动势，即可求得比值。
2．所示，在虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一粗细均匀材质相同的正方形线圈边长为L，总电阻为R。在外力作用下以速度v进入磁场区域。则在进入磁场的过程中，a、b两点间的电势差为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】当线圈在外力作用下以速度v进入磁场区域，d、c两点间产生的感应电动势为
根据楞次定律可知，产生的感应电流的方向为逆时针方向，故此时a点的电势高于b点的电势，a、b两点间的电势差相当于a、b两点间的电压，为
故选B。
3．如图所示，与金属线框在同一平面内的直导线通有向上的稳恒电流I，且固定不动，当线框以速度v匀速通过导线从1位置到2位置的过程中，关于线圈中所产生感应电流的方向，下列说法正确的是（ ）
A．线框中感应电流的方向一直是顺时针方向不变
B．线框中感应电流的方向先是逆时针方向后变成顺时针方向
C．线框中感应电流的方向先是顺时针方向后变成逆时针方向，再变成顺时针方向
D．线框中感应电流的方向先是逆时针方向，后变成顺时针方向，再变成逆时针方向
【答案】C
【详解】由安培定则可知恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直直面向外，右边的磁场方向垂直向里，当线圈向导线靠近时，则穿过线圈的磁通量变大，根据楞次定律，可知：感应电流方向为顺时针方向；当线圈越过导线时到线圈中心轴与导线重合，向外穿过线圈的磁通量的变小，则感应电流方向为逆时针方向；当继续向右运动时，向里穿过磁通量变大，由楞次定律可得，感应电流方向为逆时针方向；当远离导线时，向里穿过磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针方向，故C正确，ABD错误．
4．利用如图所示电路演示自感现象，首先闭合开关，调整滑动变阻器R使两个相同的灯泡A1、A2均达到正常亮度，然后断开开关。若保持滑动变阻器的滑动触头位置不变，电源两极间电压不变。在下列操作过程中，对现象描述正确的是（ ）
A．开关闭合瞬间，A1灯不能马上达到正常亮度
B．开关闭合瞬间，A2灯不能马上达到正常亮度
C．闭合开关电路达到稳定后，断开开关瞬间，A1灯立即熄灭
D．闭合开关电路达到稳定后，断开开关瞬间，A2灯立即熄灭
【答案】A
【详解】AB．开关闭合瞬间，与A1串联的线圈L会产生自感电动势以阻碍通过其的电流变化，所以A1灯不能马上达到正常亮度，而A2所在支路不存在上述的自感电动势，所以A2灯能够马上达到正常亮度，故A正确，B错误；
CD．闭合开关电路达到稳定后，断开开关瞬间，线圈L会产生自感电动势以阻碍通过其的电流变化，此时L与A1、A2和滑动变阻器构成回路，所以A1和A2均不会立即熄灭，故CD错误。
故选A。
5．如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角，其中MN与PQ平行且间距为L，N、Q间接有阻值为R的电阻，匀强磁场垂直导轨平面，磁感应强度为B，导轨电阻不计。质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒接入电路的电阻为r，当金属棒ab下滑距离x时达到最大速度v，重力加速度为g，则在这一过程中（ ）
A．金属棒做匀加速直线运动
B．当金属棒速度为时，金属棒的加速度大小为0.5g
C．电阻R上产生的焦耳热为
D．通过金属棒某一横截面的电量为
【答案】D
【详解】A．对金属棒，根据牛顿第二定律可得：
可得：
当速度增大时，安培力增大，加速度减小，所以金属棒开始做加速度逐渐减小的变加速运动，不是匀加速直线运动，故A错误；
B．金属棒匀速下滑时，则有：
即有：
当金属棒速度为时，金属棒的加速度大小为：
故B错误；
C．对金属棒，根据动能定理可得：
解得产生的焦耳热为：
电阻上产生的焦耳热为：
故C错误；
D．通过金属棒某一横截面的电量为：
故D正确；
故选D。
二、多选题
6．两磁感应强度均为B的匀强磁场区域I、Ⅲ，方向如图示，两区域中间是宽为S的无磁场区域Ⅱ，有一边长为L（L>S）、电阻为R的均匀正方形金属线框abcd置于I区域，ab边与磁场边界平行，现拉着金属框以速度v向右匀速运动，则( )
A．当ab边刚进入中央无磁场区域Ⅱ时，ab两点间电压为
B．当ab边刚进入磁场区域Ⅲ时，通过ab边的电流大小为方向由a→b
C．当ab边刚进入Ⅲ区域到cd边刚出I区域的过程中，拉力大小为
D．当cd边刚出I区域到刚进入Ⅲ区域的过程中，回路中产生的焦耳热为
【答案】BD
【详解】A.当ab边刚进入中央无磁场区域Ⅱ时，ab两点间的电阻为总电阻的，根据电压关系可知：ab两点间电压，A错误．
B.当ab边刚进入磁场区域Ⅲ时，ab、cd两边都在切割，根据右手定则可以判断，产生的感应电动势方向相同，感应电流方向由a→b，所以回路总电动势，回路电流，B正确．
C.当ab边刚进入Ⅲ区域到cd边刚出I区域的过程中，此时两边均受到安培力作用，且方向相同，根据平衡可得此时外力，C错误．
D.当cd边刚出I区域到刚进入Ⅲ区域的过程中，回路只有ab边在切割，电动势：，回路产热：，D正确．
7．如图甲所示，匝的线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈的磁通量在按图乙所示规律变化，下列说法正确的是（ ）
A．磁通量变化量为
B．电压表读数为
C．线圈感应电流方向为顺时针
D．电压表“+”接线柱接端
【答案】BD
【详解】A．磁通量的变化与经过的时间有关，没有时间无法确定磁通量的变化量，A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为
可知电压表的示数为，B正确；
CD．根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为逆时针方向，故电压表“+”接线柱接端，C错误，D正确；
故选BD。
三、解答题
8．如图所示，是光滑水平放置的金属框，为导体棒，静止在框架上；一条形磁体绕金属框平面内的轴转过。在此过程中，闭合回路内磁通量如何变化？导体棒将如何运动？条形磁体的转动方向与导体棒的运动方向有没有关系？说明判断的理由。
【答案】见解析
【详解】由题意知，开始时，条形磁铁在闭合回路所在平面内的磁通量为零。当条形磁体绕金属框平面内的轴转过的过程中，穿过闭合回路所在平面内的磁通量增大，由楞次定律知，为阻碍磁通量增大，则导体棒将向左运动，使回路所围面积减小。且当条形磁铁的转动平面不在闭合回路所在平面时，穿过闭合回路所在平面内的磁通量均增大，导体棒均向左运动。若条形磁铁的转动平面在闭合回路所在平面时，穿过闭合回路所在平面内的磁通量不变，则导体棒静止不动。