高中物理电磁感应习题及答案解析

黄平—电磁感应复习题1高中物理总复习—电磁感应本卷共150分，一卷40分，二卷110分，限时120分钟。请各位同学认真答题，本卷后附答案及解析。一、不定项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分．1．图12-2，甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架，乙图除了一个电阻为零、自感系数为L的线圈外，其他部分与甲图都相同，导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动。若位移相同，则（）A．甲图中外力做功多B．两图中外力做功相同C．乙图中外力做功多D．无法判断2．图12-1，平行导轨间距为d，一端跨接一电阻为R，匀强磁场磁感强度为B，方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流强度是（）A．BdvRB．sinBdvRC．cosBdvRD．sinBdvR3．图12-3，在光滑水平面上的直线MN左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，右侧是无磁场空间。将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v向右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:2.则拉出过程中下列说法中正确的是（）A．所用拉力大小之比为2:1Rvabθd图12-1MNvB图12-3黄平—电磁感应复习题2B．通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1C．拉力做功之比是1:4D．线框中产生的电热之比为1:24．图12-5，条形磁铁用细线悬挂在O点。O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是（）A．在磁铁摆动一个周期内，线圈内感应电流的方向改变2次B．磁铁始终受到感应电流磁铁的斥力作用C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力5.两相同的白炽灯L1和L2，接到如图12-4的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度大于大于灯L2的亮度。新电源的电压最大值和频率可能是（）A．最大值仍为Um，而频率大于fB．最大值仍为Um，而频率小于fC．最大值大于Um，而频率仍为fD．最大值小于Um，而频率仍为f6．一飞机，在北京上空做飞行表演．当它沿西向东方向做飞行表演时(图12-6)，飞行员左右两机翼端点哪一点电势高()A．飞行员右侧机翼电势低，左侧高B．飞行员右侧机翼电势高，左侧电势低C．两机翼电势一样高D．条件不具备，无法判断7．图12-7，设套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ，则关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)应是()A．有顺时针方向的感应电流B．有逆时针方向的感应电流C．有先逆时针后顺时针方向的感应电流D．无感应电流8．图12-8，a、b是同种材料的等长导体棒，静止于水平面内的足够长的光滑平行导轨上，b棒的质量是a棒的两倍。匀强磁场竖直向下。若给a棒以4.5J的初动能，使之向左运动，不L1L2图12-4v0ab图12-8图12-6SNO图12-5图12-7黄平—电磁感应复习题3计导轨的电阻，则整个过程a棒产生的最大热量是（）A．2JB．1.5JC．3JD．4.5J9．内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度v0沿逆时针方向匀速转动，如图12-9所示，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比增加的变化磁场，运动过程中小球带电量不变，正确的是（）A．小球对玻璃环的压力一定不断增大B．小球受到的磁场力一定不断增大C．小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动D．磁场力对小球先做负功后做正功10．图12-10，在磁感应强度为B的匀强磁场中有固定的金属框架ABC，已知∠B=θ，导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下，沿垂直DE方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路。设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流I和电功率P随时间t变化的下列四个图中可能正确的是（）第Ⅱ卷（非选择题共110分）二、本题共2小题，共20分。把答案填在题中的横线上或按要求作图.11．（10分）图12-13为“研究电磁感应现象”的实验装置.(1)将图中所缺的导线补接完整.(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：a．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将__________.b．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，Bv0图12-9D图12-11黄平—电磁感应复习题4灵敏电流计指针将________.12．（10分）(1)如图11所示是日光灯的电路图，它主要是由灯管、镇流器和起动器组成的，镇流器是一个带铁芯的线圈，起动器的构造如图8．为了便于起动，常在起动器两极并上一纸质电容器C.某班教室的一盏日光灯出现灯管两端亮而中间不亮的故障，经检查发现灯管是好的，电压正常，镇流器无故障，其原因可能是，你能用什么简易方法使日光灯正常发光？。（2）如图12-12是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一只电压表（电压表的内阻RV很大），用来测电感线圈的直流电压，在测量完毕后将电路解体时.若先断开S1时，则(填电压表或电流表)能损坏。三、本题共6小题，90分。解答应写出必要的文字说明、方程式和主要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值与单位。13．（14分）在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中有一个正方形金属线圈abcd，边长L=0.2m。线圈的ad边与磁场的左侧边界重合，如图12-14所示，线圈的电阻R=0.4Ω.用外力把线圈从磁场中移出有两种方法：一种是用外力把线圈从左侧边界匀速平移出磁场；另一种是以ad边为轴，用力使线圈匀速转动移出磁场，两种过程所用时间都是t=0.1s。求（1）线圈匀速平移出磁场的过程中，外力对线圈所做的功。（2）线圈匀速转动移出磁场的过程中，外力对线圈所做的功。14．（14分）已知某一区域的地下埋有一根与地表面平行的直线电缆，电缆中通有变化的电流，在其周围有变化的磁场，因此可以通过在地面上测量闭合试探小线圈中的感应电动势来探测电缆的确切位置、走向和深度。当线圈平面平行地面测量时，在地面上a、c两处测得试探线圈中的电动势为零，b、d两处线圈中的电动势不为零；当线圈平面与地面LabcdB图12-14图12-12图12-13黄平—电磁感应复习题5成30°夹角时，在b、d两处测得试探线圈中的电动势为零。经过测量发现，a、b、c、d恰好位于边长为L=1m的正方形的四个顶角上，如图12-15所示。据此可以判定:地下电缆在哪两点连线的正下方？并求出地下电缆离地表面的深度h。15．（15分）如图12-16所示，横截面为矩形的管道中，充满了水银，管道的上下两壁为绝缘板，前后两壁为导体板（图中斜线部分），两导体板被一导线cd短路。管道的高度为a，宽度为b，长度为L。当加在管道两端截面上的压强差为P，水银沿管道方向自左向右流动时，作用在这段水银上的粘滞阻力f与速度成正比，即：f=kv.(1)水银的稳定流速v1为多大？(2)将管道置于一匀强磁场中，磁场与绝缘壁垂直，磁感应强度为B，方向向上，此时水银的稳定流速v2又是多大?(已知水银的电阻率为ρ，磁场只存在于管道所在的区域，不考虑管道两端之外水银对电路的影响。)16．（15分）如图12-17所示，一质量为m=0.016kg、长L=0.5m、宽d=0.1m、电阻R=0.1Ω的矩形线圈，从h1=5m的高处由静止开始下落，然后进入匀强磁场，当下边进入磁场时，由于磁场力的作用，线圈正好作匀速运动。（1）求匀强磁场的磁感应强度B。（2）如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t=0.15s，求磁场区域的高度h2.（3）求线圈的下边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度的大小和方向。（4）从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内，在线圈中产生的焦耳热是多少？图12-15BabdcLv图12-16黄平—电磁感应复习题617．（16分）如图12-18所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A放在待测处，线圈与测量电量的冲击电流计G串联，当用双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由表G测出电量Q，就可以算出线圈所在处的磁感应强度B。已知测量线圈共有N匝，直径为d，它和表G串联电路的总电阻为R，则被测处的磁感强度B为多大？18．（16分）如图12-19所示，磁场的方向垂直于xy平面向里。磁感强度B沿y方向没有变化，沿x方向均匀增加,每经过1cm增加量为1.0×10－4T，即cmTxB/100.14。有一个长L=20cm，宽h=10cm的不变形的矩形金属线圈，以v=20cm/s的速度沿x方向运动。问：（1）线圈中感应电动势E是多少？（2）如果线圈电阻R=0.02Ω，线圈消耗的电功率是多少？（3）为保持线圈的匀速运动，需要多大外力？机械功率是多少？GAS图12-18OxyvhL图12-19h1h2Ld图12-17黄平—电磁感应复习题7答案1.A2.D3.D4.C5.A6A7.A8.A9.C10.AD11．解：(1)如图20所示.(2)a.右偏转一下b.向左偏转一下12．(1)电容器C击穿而短路或起动器被短路。将电容器C撤除或更换起动器等。（2）电压表13．解：（1）使线圈匀速平动移出磁场时，bc边切割磁感线而产生恒定感应电动势E=BLv.而v=L/t.（2分）外力对线圈做的功等于线圈中消耗的电能，即01.04221RtLBtREWJ（4分）(2)线圈以ad边为轴匀速转出磁场时，线圈中产生的感应电动势和感应电流都是按正弦规律变化的，感应电动势和感应电流的最大值为:tBSEm2,（4分）外力对线圈做的功等于线圈中消耗的电能，即012.08242222RtLBtREWmJ（4分）14．解：当线圈平面平行地面测量时，在地面上a、c两处测得试探线圈中的电动势为零，b、d两处线圈中的电动势不为零；所以可以判定：地下电缆在ac两点连线的正下方.（6分）依题意可知：电缆离地表面的深度h=060tan.22L=26m（8分）15．解：（1）Pab=Kv1，v1=Pab/k（4分）(2)感应电动势2BbvE，（2分）电阻aLbR（2分），30°hbO图20黄平—电磁感应复习题8由欧姆定律可得2BaLvI。（2分）由平衡条件可得：Pab=BIb+kv2，（3分）所以abLBkPabv22。（2分）16．解：（1）设线圈刚进入磁场时的速度为v0，则据机械能守恒定律可得：20121mvmgh（2分）根据平衡条件可得RvdBmg022（2分），解得B=0.4T（1分）(2)因为线圈的下边进入磁场后先做匀速运动，用时t0=0.05s，（1分）所以线圈做加速运动的时间t1=0.1s，mgttvLh55.12121102（2分）(3)线圈的下边刚离开磁场的瞬间的速度V=v0+gt1=11m/s;（2分）线圈的加速度的大小222/1smmRmgRvdBa，方向向上。（3分）(4)Q=mgL=0.08J（3分）17．解：当双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可得：tdBNtNE2)2/(2（5分）由欧姆定律得：REtQI（5分）由上述二式可得：2.2NdQRB（6分）18．解：(1)设线圈向右移动一距离ΔS，则通过线圈的磁通量变化为：LxBSh，而所需时间为vSt，（2分）根据法拉第电磁感应定律可感应电动势力为5104xBhvLtEV.（3分