1、课时分层作业(四)电磁感应现象的两类情况(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1(多选)下列说法中正确的是()A动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷的作用而引起的B因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的C动生电动势的方向可以由右手定则来判定D导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反AC洛伦兹力对导体中自由电荷的作用效果是产生动生电动势的本质，A正确；在导体中自由电荷受洛伦兹力的合力与合速度方向垂直，总功为零，B错误；动生电动势的方向可由右手定则判定，C正确；只有在导体棒做匀速切割磁感线运动时，除
2、安培力以外的力的合力与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，D错误，故选A、C.2如图所示，在匀强磁场中，放置两根光滑平行导轨MN和PQ，其电阻不计，ab、cd两根导体棒，其电阻RabRcd，当ab棒在外力F1作用下向左匀速滑动时，cd棒在外力F2作用下保持静止，F1和F2的方向都与导轨平行，那么，F1和F2大小相比、ab和cd两端的电势差相比，正确的是()AF1F2，UcdUabBF1F2，UabUcdCF1F2，UabUcdDF1F2，UabUcdB因ab和cd的磁场力都是FBIl，又因为ab棒在外力F1作用下向左匀速滑动时，cd在外力F2作用下保持静止，故F1F2，又由MN、PQ
3、电阻不计，所以a、c两点等势，b、d两点等势，因而UabUcd，故B正确3一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，螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示如果忽略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，则()AEfl2B，且a点电势低于b点电势BE2fl2B，且a点电势低于b点电势CEfl2B，且a点电势高于b点电势DE2fl2B，且a点电势高于b点电势A直升机螺旋桨的叶片围绕着轴转动，产生的感应电动势为EBlvBlvbBl(l)B(2f)l2f
4、l2B，设想ab是闭合电路的一部分导体，由右手定则知感应电流方向为ab，所以b点电势比a点电势高选项A正确4(多选)一个面积S4102 m2、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变化的规律如图所示，则下列判断正确的是()A在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化率等于0.08 Wb/sB在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 VD在第3 s末线圈中的感应电动势等于零AC由Bt图象可知，在开始的2 s内， Wb/s0.08 Wb/s，选项A正确，B错误；在开始的2 s内，En1000.08 V8 V
5、，故选项C正确；第3 s末磁感应强度的变化率不为零，则感应电动势也不为零，故选项D错误5水平放置的金属框架cdef处于如图所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且与框架接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则()Aab中电流增大，ab棒所受摩擦力也增大Bab中电流不变，ab棒所受摩擦力也不变Cab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大Dab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变C磁感应强度均匀增大时，磁通量的变化率恒定，故回路中的感应电动势和感应电流都是恒定的；又棒ab所受的摩擦力等于安培力，即FfF安BIL，故当B增加时，摩擦力增大，选项C正确6英国物理学家麦克斯韦认
6、为，磁场变化时会在空间激发感生电场如图所示，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B，环上套一带电荷量为q的小球，已知磁感应强度B随时间均匀增加，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功的大小是()A0B.r2qkC2r2qkDr2qkD根据法拉第电磁感应定律，可知均匀变化的磁场产生的感应电动势为ESr2k，相当于整个圆环上的电压，则小球运动一周过程中，感生电场对小球的作用力做的功为WUqr2kq，故D项正确二、非选择题(14分)7如图所示，线框由导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，导体棒ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，导体棒ab
7、所在处有垂直线框所在平面向下的匀强磁场且B22 T，已知ab长L0.1 m，整个电路总电阻R5 ，螺线管匝数n4，螺线管横截面积S0.1 m2.在螺线管内有如图所示方向的磁场B1，若磁场B1以10 T/s均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，试求：(取g10 m/s2)(1)通过导体棒ab的电流大小；(2)导体棒ab的质量m的大小解析(1)螺线管产生的感应电动势：EnnS得E4100.1 V4 V通过导体棒ab的电流I0.8 A.(2)导体棒ab所受的安培力FB2IL20.80.1 N0.16 N导体棒静止时受力平衡有Fmg解得m0.016 kg.答案(1)0.8 A(2)0.016 kg一、选
8、择题(本题共6小题，每小题6分)1(多选)如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场若运动过程中小球带电荷量不变，那么()A小球对玻璃圆环的压力一定不断增大B小球所受的磁场力一定不断增大C小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动D磁场力对小球一直不做功CD当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针做加速运动，故C正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做
9、功，故D正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的挤压力FN和磁场的洛伦兹力F，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中FqvB，磁场在增强，小球速度先减小后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大，故B错误；向心力F向m，其大小随速度先减小后增大，因此挤压力FN不是始终增大，故A错误2如图所示，空间有一个方向水平的有界磁场区域，一个矩形线框，自磁场上方某一高度下落，然后进入磁场，进入磁场时，导线框平面与磁场方向垂直，则在进入时导线框不可能()A变加速下落B变减速下落C匀速下落D匀加速下落D导线框刚进入磁场时做什么运动，取决于所受安培力与重力的大小关系若F安mg，则减速；若F安mg，则匀速
10、由于F安随速度发生变化，线框所受合力是变化的，即线框不可能做匀变速运动，应选D.3(多选)如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场有理想界面，用力将矩形线圈从磁场中匀速拉出在其他条件不变的情况下()A速度越大时，拉力做功越多B线圈边长L1越大时，拉力做功越多C线圈边长L2越大时，拉力做功越多D线圈电阻越大时，拉力做功越多ABCF匀速拉出线圈过程所做的功为WFL2，又FF安IBL1，I，所以W，可知A、B、C正确，D错误4(多选)如图所示，一个由金属导轨组成的回路，竖直放在宽广的匀强磁场中，磁场垂直于该回路所在平面，方向如图所示，其中导线AC可以自由地紧贴竖直的光滑导轨滑动，导轨足够长，回路总电阻为R
11、且保持不变当AC由静止释放后()AAC的加速度将达到一个与R成反比的极限值BAC的速度将达到一个与R成正比的极限值C回路中的电流将达到一个与R成反比的极限值D回路中的电功率将达到一个与R成正比的极限值BD当AC受到的安培力与重力平衡时达稳定状态，加速度为零，选项A错误；Blmg，所以vR，最后的功率Pmgv，选项B、D正确；BIlmg，则电流不变，选项C错误5如图所示，用铝板制成U形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在此框的上方，让整体在垂直于纸面沿水平方向的匀强磁场中向左以速度v匀速运动，悬线拉力为FT.则()A悬线竖直，FTmgB悬线竖直，FTmgCv选择合适的大小，可使FT0D因条
12、件不足，FT与mg的大小关系无法确定A设上、下两板之间距离为d，当框架向左切割磁感线时，由右手定则可知下板电势比上板高，由动生电动势公式可知UBdv，故在两板间产生从下向上的电场，EBv，若小球带正电，则受到向下的洛伦兹力qvB，向上的电场力qEqvB，故绳的拉力FTmg，同理，若小球带负电，也可得到同样的结论6(多选)如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图把一个半径为r的铜盘放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触G为灵敏电流计现使铜盘按照图示方向以角速度匀速转动，则下列说法正确的是()A
13、C点电势一定低于D点电势B圆盘中产生的感应电动势大小为Br2C电流计中的电流方向为由a到bD铜盘不转动，所加磁场磁感应强度减小，则铜盘中产生顺时针方向感应电流(从左向右看)AD将铜盘看做无数条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则可知，铜盘边缘为电源正极，中心为负极，C点电势低于D点电势，此电源对外电路供电，电流方向由b经电流计再从a流向铜盘，故A正确，C错误；回路中产生的感应电动势EBrBr2，故B错误；若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀减小，在铜盘中产生顺时针方向感应电流(从左向右看)，故D正确二、非选择题(14分)7如图甲所示，固定
14、在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d0.5 m，右端接一阻值为4 的小灯泡L.在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B按如图乙所示规律变化，CF长为2 m在t0时，金属棒ab从图示位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中小灯泡亮度始终不变已知金属棒ab电阻为1 ，求：甲乙(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F的大小；(3)金属棒的质量解析(1)金属棒未进入磁场时，电路的总电阻R总RLRab5 回路中感应电动势为：E1S0.5 V灯泡中的电流为IL0.1 A.(2)因灯泡亮度始终不变，故第4 s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流IIL0.1 A金属棒受到的恒力大小：FF安BId0.1 N.(3)因灯泡亮度始终不变，金属棒在磁场中运动时，产生的感应电动势为E2E10.5 V金属棒在磁场中匀速运动的速度v0.5 m/s金属棒未进入磁场时的加速度为a0.125 m/s2故金属棒的质量为m0.8 kg.答案(1)0.1 A(2)0.1 N(3)0.8 kg