【鞏固練習】一、選擇題1．在下圖所示的四種磁場情況中能產生恒定的感生電場的是（）2．下列說法中正確的是（）A．感生電場是由變化的磁場激發而產生的B．恒定的磁場也能在周圍空間產生感生電場C．感生電場的方向也同樣可以用楞次定律和右手螺旋定則來判定D．感生電場的電場線是閉合曲線，其方向一定是沿逆時針方向3．下列說法中正確的是（）A．動生電動勢是洛倫茲力對導體中自由電荷做功而引起的B．因為洛倫茲力對運動電荷始終不做功，所以動生電動勢不是由洛倫茲力而產生的C．動生電動勢的方向可以由右手定則來判定D．導體棒切割磁感線產生感應電流，受到的安培力一定與受到的外力大小相等、方向相反4．如圖所示，有一個磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，一半徑為r、電阻為2R的金屬圓環放置在磁場中，金屬圓環所在的平面與磁場垂直．金屬桿Oa一端可繞環的圓心O旋轉，另一端a擱在環上，電阻值為R；另一金屬桿Ob一端固定在O點，另一端b固定在環上，電阻值也是R.已知Oa桿以角速度ω勻速旋轉，所有接觸點接觸良好，Ob不影響Oa的轉動，則下列說法正確的是()A．流過Oa的電流可能為Bωr2/(5R)B．流過Oa的電流可能為6Bωr2/(25R)C．Oa旋轉時產生的感應電動勢的大小為Bωr2D．Oa旋轉時產生的感應電動勢的大小為5．(2016江門模擬)如圖所示，“U”形金屬框架固定在水平面上，處于豎直向下的勻強磁場中。ab棒以水平初速度v0向右運動，下列說法正確的是()A．ab棒做勻減速運動B．回路中電流均勻減小C．a點電勢比b點電勢低D．ab棒受到水平向左的安培力6．如圖所示，阻值為R的金屬棒從圖示位置ab分別以v1、v2的速度沿光滑導軌（電阻不計）勻速滑到a＇b＇位置，若v1∶v2=1∶2，則在這兩次過程中（）A．回路電流I1∶I2=1∶2B．產生的熱量Q1∶Q2=1∶2C．通過任一截面的電荷量q1∶q2=1∶2D．外力的功率P1∶P2=1∶27．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板間距離為d，用導線與一個n匝線圈連接，線圈置于方向豎直向上的磁場B中。兩板間有一個質量為m、電荷量為+q的油滴恰好處于平衡狀態，則線圈中的磁場B的變化情況和磁通量變化率分別是（）A．正在增強；B．正在減弱；C．正在減弱；D．正在增強；8．一直升機停在南半球的地磁極上空。該處地磁場的方向豎直向上，磁感應強度為B。直升機螺旋槳葉片的長度為L，螺旋槳轉動的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳順時針方向轉動。螺旋槳葉片的近軸端為a，遠軸端為b。如果忽略a到轉軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應電動勢，如圖所示，則（）A．，且a點電勢低于b點電勢B．，且a點電勢低于b點電勢C．，且a點電勢高于b點電勢D．，且a點電勢高于b點電勢二、填空題9．如圖所示，兩條光滑平行金屬導軌間距d=0.60m，導軌兩端分別接有R1=10Ω、R2=2.5Ω的電阻。磁感應強度B=0.20T的勻強磁場垂直于軌道平面向紙外，導軌上有一根電阻為1.0Ω的導體桿MN。當MN桿以v=5.0m／s的速度沿導軌向左滑動時：（1）MN桿產生的感應電動勢大小為________V。（2）用電壓表測MN兩點間電壓時，電表的示數為________V。（3）通過電阻R1的電流為________A，通過電阻R2的電流為________A。10．（2015杭州一模）如圖所示，兩根光滑的平行金屬導軌處于同一水平面內，相距l=0.3m，導軌的左端M、N用R=0.2Ω的電阻連接，導軌電阻不計，導軌上跨放著一根電阻r=0.1Ω、質量為m=0.1kg的金屬桿，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B=0.5T。現對金屬桿施加水平力使它向右由靜止開始以0.5m/s2的加速度運動。導軌足夠長，則（1）從桿開始運動后2s內通過電阻R的電量為________C（2）從桿開始運動第2s末，拉力的瞬時功率為W。11．如圖所示，沿水平面放一寬50cm的U形光滑金屬框架，電路中電阻R=2.0Ω，其余電阻不計。勻強磁場B=0.8T，方向垂直于框架平面向上。金屬棒MN質量為30g，它與框架兩邊垂直。MN的中點O用水平的繩跨過定滑輪系一個質量為20g的砝碼，自靜止釋放砝碼后，電阻R能得到的最大功率為________W。三、解答題12．（2016佛山校級期中）勻強磁場的磁感應強度B＝0.2T，磁場寬度L＝3m，一正方形金屬框邊長ab＝l＝1m，每邊電阻r＝0.2Ω，金屬框以v＝10m/s的速度勻速穿過磁場區，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖所示。(1)畫出金屬框穿過磁場區的過程中，金屬框內感應電流的I-t圖線。(2)畫出ab兩端電壓的U-t圖線。13．（2015舟山校級期中）如圖甲所示，一個電阻值為R，匝數為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路。線圈的半徑為r1。在線圈中半徑為r2的圓形區域內存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖乙所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導線的電阻不計。求0至t1時間內(1)通過電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產生的熱量。14．如圖所示，在磁感應強度B=0.4T的勻強磁場中放一半徑r0=50cm的圓形導軌，上面有四根導體棒，一起以角速度=103rad／s沿逆時針方向勻速轉動，圓導軌邊緣與圓心處通過電刷與外電路連接，若每根導體棒的有效電阻R=0.4Ω，外接電阻R=3.9Ω。求：（1）每根導體棒產生的感應電動勢；（2）當開關S接通和斷開時兩電表的讀數。（RV→∞，RA→0）【答案與解析】一、選擇題1．【答案】C【解析】要產生恒定的感生電場，所產生的感應電動勢也一定是恒定的，由可知，磁場必須是均勻變化的，故C正確。2．【答案】AC【解析】由麥克斯韋電磁理論知A正確，B錯誤；感生電場的產生也是符合電磁感應原理的，C正確；感生電揚的電場線是閉合的，但不一定是逆時針方向，故D錯誤。3．【答案】AC【解析】洛倫茲力對導體中自由電荷做功是產生動生電動勢的本質，A正確；在導體中自由電荷受洛倫茲力的合力與合速度方向垂直，總功為0，B錯誤，C正確；只有在導體棒做勻速切割時，除安培力以外的力的合力才與安增力大小相等、方向相反，做變速運動時不成立，故D錯誤。4．【答案】ABD【解析】Oa旋轉時產生的感應電動勢的大小為：，D正確，C錯誤；當Oa旋轉到與Ob共線但不重合時，等效電路如圖甲所示，此時有，當Oa與Ob重合時，環的電阻為0，等效電路如圖乙所示，此時有，所以)，A、B正確．5．【答案】D【解析】棒具有向右的初速度，根據右手定則，產生b指向a的電流，則a點的電勢比b點的電勢高。根據左手定則，安培力向左，ab棒做減速運動，因為電動勢減小，電流減小，則安培力減小，根據牛頓第二定律，加速度減小，做加速度減小的減速運動，由于速度不是均勻減小，則電流不是均勻減小，故A、B、C錯誤，D正確。6．【答案】AB【解析】感應電動勢為，感應電流，大小與速度成正比，產生的熱量，B、、、R是一樣的，兩次產生的熱量比就是運動速度比。通過任一截面的電荷量與速度無關，所以應為1∶1。金屬棒運動中受磁場力的作用，為使棒勻速運動，外力大小要與磁場力相同。則外力的功率，其中B、、R相同，外力的功率與速度的平方成正比，應為1∶4。7．【答案】B【解析】油滴平衡有，，電容器上極板必帶負電．那么螺線管下端相當于電源正極，由楞定律知，磁場B正在減弱，又，UC=E，可得。8．【答案】A【解析】本題考查棒轉動切割產生的感應電動勢，解題時應注意看清條件是“順著地磁場方向看”。對于螺旋槳葉片ab，其切割磁感線的速度是其做圓周運動的線速度，螺旋槳上不同的點線速度不同，但滿足v＇=R，可求其等效切割速度，運用法拉第電磁感應定律E=BLv=πfL2B。由右手定則判斷電流的方向為由a指向b，在電源內部電流由低電勢流向高電勢，故選項A正確。二、填空題9．【答案】（1）0.60（2）0.40（3）0.040.16【解析】（1）MN桿向左勻速滑動，桿是電路的電源，為R1、R2兩電阻構成的外電路供電，MN桿產生的感應電動勢的大小E=Bdv=0.20×0.60×5.0V=0.60V。（2）用電壓表測MN兩端電壓時，測的是閉合電路的路端電壓。電路中的外電阻=2.0Ω，MN桿做為電源，其內阻r=1.0Ω，電動勢E=0.6V；閉合電路中的總電流，=0.20A；MN桿兩端的電壓為UMN=E－I·r=(0.60－0.20×1.0)V=0.40V，即是電壓表的示數。（3）通過電阻R1和R2的電流分別是：，。10．【答案】（1）0.5；（2）0.125【解析】（1）桿切割磁感線產生感應電動勢：電荷量：代入數據，得Q=0.5C（2）桿切割磁感線產生感應電動勢：由閉合電路歐姆定律，電路電流：安培力為拉力速度第2s末，拉力的瞬時功率為：11．【答案】0.5W【解析】該題應用電磁感應、物體平衡和電功率的知識求解。由題意分析可知，當砝碼加速下落到速度最大時，砝碼的合外力為零，此時R得到的功率最大為（1）（2）由式（1）、式（2）得三、解答題12．【答案】見解析【解析】(1)金屬框進入磁場區時：E1＝Blv＝2V，I1＝eq\f(E1,4r)＝2.5A，電流的方向為逆時針方向，如圖甲中實線框abcd所示，感應電流持續的時間t1＝eq\f(l,v)＝0.1s金屬框全部進入磁場區后：E2＝0，I2＝0，無電流的時間t2＝eq\f(L－l,v)＝0.2s金屬框穿出磁場區時：E3＝Blv＝2V，I3＝eq\f(E3,4r)＝2.5A，電流的方向為順時針方向，如圖甲中虛線框abcd所示，規定電流方向逆時針為正，故I-t圖線如圖乙所示。(2)金屬框進入磁場區時：ab兩端電壓U1＝I1r＝0.5V金屬框全部進入磁場區后：ab兩端電壓U2＝Blv＝2V金屬框穿出磁場區時：ab兩端電壓U3＝E3－I3r＝1.5V由此得U-t圖線如圖丙所示。13．【答案】(1)方向由b到a(2)【解析】(1)根據楞次定律可知，通過R1的電流方向為由b到a。根據法拉第電磁感應定律得線圈中的電動勢為根據閉合電路歐姆定律得通過R1的電流為(2)通過R1的電荷量，R1上產生的熱量。14．【答案】（1）50V（2）S接通時，I=12.5A，U=48.75V；S斷開時，I=0，U=50V【解析】本題考查電磁感應中的電路問題及轉動切割產生感應電動勢，關鍵是看清四條