1、物理选修32(粤教版)第六节 法拉第电磁感应定律(二)一、单项选择题1如图所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向的运动趋势判断正确的是()AFN先小于mg后大于mg，运动趋势向左BFN先大于mg后小于mg，运动趋势向左CFN先小于mg后大于mg，运动趋势向右DFN先大于mg后小于mg，运动趋势向右解析：当磁铁向右移动时磁通量增大，线圈中有顺时针电流而排斥，FN大于mg，线圈受安培力向右，运动趋势向右；经过中间后，当磁铁向右移动时磁通量减小，线圈中有顺时针电流而吸引，FN小于m
2、g，线圈受安培力向右，运动趋势向右答案：D2. 如右图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()A. B.C. D.解析：匀速转动时感应电动势与磁场变化时感应电动势相同即可匀速转动时感应电动势EBR2 ，式中R为半径磁场变化时感应电动势E.二者相等可得答案 答案：C3如右图所示,质量为m，电
3、量为q的带电粒子从平行板电容器左侧一端的中点处以速度v0沿垂直于电场线方向进入电容器，恰能从下边缘处飞出，飞出时速度大小为v1，若其他条件不变，而在电容器内加上垂直纸面向里的匀强磁场，则带电粒子恰能从上极板边缘处飞出，飞出时速度大小为v2，不计粒子的重力，则以下速度大小的关系正确的是()A2v0 v1v2 Bv0 Cv0 Dv0 v1 v2解析：粒子在向下偏的过程中做类平抛运动，粒子在向上偏的过程中做复杂的曲线运动，洛伦兹力不做功，解以上两式可得B正确答案：B4铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置能产生匀强磁场的磁铁，被安装在火车首节车厢下面，如图甲所示(俯视图)当它经过安
4、放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图乙所示，则说明火车在做()A匀速直线运动B匀加速直线运动C匀减速直线运动D加速度逐渐增大的变加速直线运动解析：从图中产生的为直线可知速度均匀增加，所以做匀加速直线运动答案：B二、双项选择题5如右图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则()A若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h解析：匀强磁场时线圈磁通量没有变化，没有
5、感应电流，所以没有热量产生，环滚上的高度等于h；非匀强磁场时，线圈磁通量有变化，有感应电流，所以有热量产生，环滚上的高度小于h.答案：BD6两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻 R，导轨的电阻可忽略不计斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上，质量为 m、电阻可不计的金属棒 ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力 F作用下沿导轨匀速上滑，上升h高度如右图所示，在这过程中()A作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于 mgh与电阻 R上产生的焦耳热之和C恒力 F与安培力的合力所做的功等于零D恒力 F与重力的合力所做的功等于电阻
6、R上产生的焦耳热解析：导轨匀速上滑，动能不变，合外力做功等于零，恒力F与重力的合力所做的功等于安培力所做的功，克服安培力做功转化成焦耳热答案：AD7有一竖直“”形金属框架置于水平匀强磁场中，滑杆MN可沿框架无摩擦滑动(如下图)，回路中除R外其他电阻不计，空气阻力不计当MN由静止释放后()A它受到的磁场力不可能大于它的重力B它的加速度可能大于重力加速度C它的动能增加等于它减少的重力势能D当框架竖直双杆足够长时，它最后将做匀速运动解析：滑杆做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速运动，D对，开始时加速度最大为g，B错，重力势能的减小等于动能与内能之和，C错答案：AD8如图所示，金属杆ab以恒定的速率v
7、在光滑的平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R(恒定不变)，整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，下列说法正确的是()Aab杆中的电流与速率v成正比B磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C电阻R上产生的电热功率与速率v成正比D外力对ab杆做功的功率与速率v成正比解析：电流强度安培力FBIL电热Q电功率P答案：AB三、非选择题(按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)9如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角，完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒
8、两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m0.02 kg，电阻均为R0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止取g10 m/s2，问：(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？ (2)棒ab受到的力F多大？ (3)棒cd每产生Q0.1 J的热量，力F做的功W是多少？解析：(1)棒cd受到的安培力为：FcdIlB 棒cd在共点力作用下平衡，则：Fcdmgsin 30 由式，代入数据解得：I1 A根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相
9、等，即：FabFcd 对棒ab，由共点力平衡知：Fmgsin 30IlB代入数据解得：F0.2 N(3)设在时间t内棒cd产生Q0.1 J热量，由焦耳定律知：QI2Rt设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势为：EBlv由闭合电路欧姆定律知：I由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨的位移为：xvt力F做的功为：WFx 综合上述各式，代入数据解得：W0.4 J答案：见解析10如右图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨MN和OP水平放置，MO间接有阻值为R的电阻，两导轨相距为L，其间有竖直向下的匀强磁场质量为m，长度为L，电阻为R0的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好用平行于MN向右的水平
10、力拉动CD从静止开始运动，拉力的功率恒为P，经过时间t导体棒CD达到最大速度v0.(1)求出磁场磁感应强度B的大小？(2)求出该过程中电阻R上所产生的电热？解析：(1)最大速度时拉力与安培力合力为零BIL0且EBLv0I由得：B.(2)由能量关系，产生总电热Q：电阻R上所产生的电热：答案：(1) (2) 11如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨相距为L，导轨平面与水平面成角，上端通过导线连接阻值为R的电阻，阻值为r的金属棒ab放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，整个装置处在垂直导轨平面向上的磁场中，若所加磁场的磁感应强度大小恒为B，使金属棒沿导轨由静止向下运动，金属棒运动的vt图象如图(b)所示，当tt0时，物体下滑距离为s.已知重力加速度为g.试求：(1)金属棒ab匀速运动时电流强度I的大小和方向；(2)求导体棒质量m的大小；(3)在t0时间内电阻R产生的焦耳热解析：(1)金属棒ab匀速运动时电流强度I的大小：EBLv0 I，方向：金属棒a到b.(2)求导体棒质量m的大小：mgsin BIL 得：m.(3)由能量守恒： 总的焦耳热：在t0时间内电阻R产生的焦耳热：QRQ答案：见解析
