人教版物理選修3-2 第4章第五節(jié)知能優(yōu)化訓(xùn)練
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111 1．下列說(shuō)法中正確的是( ) A．感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生 B．恒定的磁場(chǎng)也能在周圍空間產(chǎn)生感生電場(chǎng) C．感生電場(chǎng)的方向也同樣可以用楞次定律和右手定則來(lái)判定 D．感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合曲線，其方向一定是沿逆時(shí)針?lè)较? 解析：選AC.磁場(chǎng)變化時(shí)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)，其方向與所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，可由楞次定律和右手定則判斷，A、C項(xiàng)正確． 圖4－5－14 2．如圖4－5－14所示，導(dǎo)體AB在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而在電路中有電流通過(guò)，下列說(shuō)法中正確的是( ) A．因?qū)w運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) B．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān) C．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān) D．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因是一樣的 解析：選AB.根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的定義，A項(xiàng)正確．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)，感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力與感生電場(chǎng)有關(guān)，B項(xiàng)正確，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤． 圖4－5－15 3．如圖4－5－15所示，在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽，有一帶正電小球質(zhì)量為m，電荷量為q，在槽內(nèi)沿順時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)加一豎直向上的均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且B逐漸增加，則( ) A．小球速度變大 B．小球速度變小 C．小球速度不變 D. 以上三種情況都有可能 解析：選A.在此空間中，沒(méi)有閉合導(dǎo)體，但磁場(chǎng)的變化，使空間產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)．據(jù)楞次定律得出圖示感應(yīng)電場(chǎng)，又因小球帶正電荷，電場(chǎng)力與小球速度同向，電場(chǎng)力對(duì)小球做正功，小球速度變大．A選項(xiàng)正確． 圖4－5－16 4．如圖4－5－16所示，一個(gè)由導(dǎo)體做成的矩形線圈，以恒定速率v運(yùn)動(dòng)，從無(wú)場(chǎng)區(qū)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)寬度大于矩形線圈的寬度da，然后出來(lái)，若取逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳛檎较颍敲丛谙聢D中的哪一個(gè)圖能正確地表示回路中電流對(duì)時(shí)間的函數(shù)關(guān)系( ) 圖4－5－17 解析：選C.當(dāng)線圈開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，尚未進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，沒(méi)有產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)ab邊切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為定值，因此感應(yīng)電流也為定值，方向?yàn)槟鏁r(shí)針(正)．當(dāng)cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)互相抵消，沒(méi)有感應(yīng)電流，當(dāng)線圈繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中只有cd邊時(shí)，感應(yīng)電流是順時(shí)針(為負(fù))，數(shù)值與前者的等大，cd邊離開(kāi)磁場(chǎng)后，線圈無(wú)感應(yīng)電流，所以C項(xiàng)才是正確的． 圖4－5－18 5．把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖4－5－18所示，一長(zhǎng)度為2a，電阻等于R，粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過(guò)環(huán)心O時(shí)，求： (1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN； (2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率． 解析：(1)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流，它相當(dāng)于電源，內(nèi)阻為R，電動(dòng)勢(shì)為E＝Blv＝2Bav. 畫(huà)出等效電路圖如圖所示，根據(jù)右手定則，金屬棒中電流從N流向M，所以M相當(dāng)于電源的正極，N相當(dāng)于電源的負(fù)極． 外電路總電阻為R外＝＝R， 根據(jù)閉合電路歐姆定律，棒上電流大小為： I＝＝＝， 棒兩端電壓是路端電壓UMN＝E＝Bav. (2)圓環(huán)和金屬棒上的總熱功率為： P＝EI＝2Bav＝. 答案：(1)，從N流向M Bav (2) 一、選擇題 圖4－5－19 1．某空間出現(xiàn)了如圖4－5－19所示的一組閉合的電場(chǎng)線，這可能是( ) A．沿AB方向磁場(chǎng)的迅速減弱 B．沿AB方向磁場(chǎng)的迅速增強(qiáng) C．沿BA方向磁場(chǎng)的迅速增強(qiáng) D．沿BA方向磁場(chǎng)的迅速減弱 解析：選AC.假設(shè)存在圓形閉合回路，回路中應(yīng)產(chǎn)生與電場(chǎng)同向的感應(yīng)電流，由安培定則知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下，所以根據(jù)楞次定律，引起感應(yīng)電流的應(yīng)是方向向下的磁場(chǎng)迅速減弱或方向向上的磁場(chǎng)迅速增強(qiáng)，故A、C正確． 圖4－5－20 2.一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空．該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長(zhǎng)度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖4－5－20所示，如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則( ) A．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) B．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) C．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) D．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) 解析：選A.解這道題要考慮兩個(gè)問(wèn)題：一是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，E＝Blv＝Blω＝Bl2πf＝Bl2πf；二是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，由右手定則可以判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是由a→b，因此a點(diǎn)電勢(shì)低． 圖4－5－21 3.1931年，英國(guó)物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言了存在著只有一個(gè)磁極的粒子——磁單極子，如圖4－5－21所示，如果有一個(gè)磁單極子(單N極)從a點(diǎn)開(kāi)始穿過(guò)線圈后從b點(diǎn)飛過(guò)，那么( ) A．線圈中感應(yīng)電流的方向沿PMQ方向 B．線圈中感應(yīng)電流的方向沿QMP方向 C．線圈中感應(yīng)電流的方向先沿QMP方向，然后沿PMQ方向 D．線圈中感應(yīng)電流的方向先沿PMQ方向，然后沿QMP方向 解析：選B.磁單極子(N極)向外發(fā)出磁感線，當(dāng)磁單極子從下方靠近線圈時(shí)，線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁單極子的靠近，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向向下．當(dāng)磁單極子穿過(guò)線圈后要遠(yuǎn)離線圈時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙磁單極子的遠(yuǎn)離，所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向還是向下，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向不變，感應(yīng)電流的方向也不變，根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流的方向沿QMP，故B正確． 4．研究表明，地球磁場(chǎng)對(duì)鴿子識(shí)別方向起著重要作用．鴿子體內(nèi)的電阻大約為103 Ω，當(dāng)它在地球磁場(chǎng)中展翅飛行時(shí)，會(huì)切割磁感線，在兩翅之間產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)．這樣，鴿子體內(nèi)靈敏的感受器即可根據(jù)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的大小來(lái)判別其飛行方向．若某處地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量約為0.510－4 T．鴿子以20 m/s速度水平滑翔，則可估算出兩翅之間產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大約為( ) A．30 mV B．3 mV C．0.3 mV D．0.03 mV 解析：選C.鴿子展翅飛行時(shí)若兩翅端間距為0.3 m．由E＝ Blv得E＝0.3 mV.C項(xiàng)正確． 圖4－5－22 5．如圖4－5－22所示，水平地面上方有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，等腰三角形的金屬框由底邊呈水平位置開(kāi)始沿豎直平面的電磁場(chǎng)由靜止開(kāi)始下降，下落過(guò)程中三角形平面始終在豎直平面內(nèi)，不計(jì)阻力，a、b落到地面的次序是( ) A．a(chǎn)先于b B．b先于a C．a(chǎn)、b同時(shí)落地 D．無(wú)法判定 解析：選A.本題關(guān)鍵是用楞次定律判定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，并理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正、負(fù)極聚集著正、負(fù)電荷．當(dāng)三角形abc線框下落時(shí)，閉合回路中磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，回路不產(chǎn)生感應(yīng)電流，但由于各邊都在切割磁感線，所以會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)楞次定律，可以判定a點(diǎn)的電勢(shì)高，是電源的正極，b點(diǎn)的電勢(shì)低，是電源的負(fù)極，a點(diǎn)聚集著正電荷，b點(diǎn)聚集著負(fù)電荷，a點(diǎn)的正電荷受到的電場(chǎng)力向下，使a點(diǎn)加快運(yùn)動(dòng)，b點(diǎn)的負(fù)電荷受到的電場(chǎng)力向上，使b點(diǎn)減緩運(yùn)動(dòng)，故a點(diǎn)先落地．故正確選項(xiàng)為A. 圖4－5－23 6.如圖4－5－23所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個(gè)電阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里．導(dǎo)體棒的電阻可忽略．當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( ) A．流過(guò)R的電流為由d到c，流過(guò)r的電流為由b到a B．流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由b到a C．流過(guò)R的電流為由d到c，流過(guò)r的電流為由a到b D．流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由a到b 解析：選B.依據(jù)右手定則可判斷出導(dǎo)體棒PQ中的電流由P到Q，Q處電勢(shì)最高，P處電勢(shì)最低，由P到Q電勢(shì)依次升高．外電路中的電流方向總是從高電勢(shì)流向低電勢(shì)處，因此流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由b到a，選項(xiàng)B正確． 圖4－5－24 7.如圖4－5－24所示，兩平行的虛線間的區(qū)域內(nèi)存在著有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有一較小的三角形線框abc的ab邊與磁場(chǎng)邊界平行，若使此線框向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持速度方向與ab邊垂直．則在圖4－5－25中哪一個(gè)可以定性地表示線框在進(jìn)出磁場(chǎng)過(guò)程中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的規(guī)律( ) 圖4－5－25 解析：選D.線框在進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程，磁通量增加，線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度逐漸減小，感應(yīng)電流減小，A、B、C錯(cuò)；線框在穿出磁場(chǎng)過(guò)程，磁通量減小，切割磁感線的有效長(zhǎng)度也逐漸減小，感應(yīng)電流反向減小，D正確． 圖4－5－26 8.如圖4－5－26所示，用鋁板制成U形框，將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在框的上方，使整體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直于磁場(chǎng)方向向左以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，懸線拉力為FT，則( ) A．懸線豎直FT＝mg B．懸線豎直FT>mg C．懸線豎直FT下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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