第四章 第五节
基础夯实
一、选择题(1、2题为单选题，3～5题为多选题)
1.如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是导学号 26760102( A )
A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B．动生电动势的产生与洛伦兹力无关 C．动生电动势的产生与电场力有关
D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
解析：根据动生电动势的定义，A项正确；动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关，感生电动势中的非静电力与感生电场有关，B、C、D项错误。
2．(2017·内蒙古巴市一中高二下学期期中)如图所示，竖直放置的两根足够长平行金属导轨相距L，导轨间接有一定值电阻R，质量为m，电阻为r的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，且无摩擦，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，现将金属棒由静止释放，金属棒下落高度为h时开始做匀速运动，在此过程中导学号 26760103( B )
A．导体棒的最大速度为2gh B．通过电阻R的电荷量为
BLh
R＋r
C．导体棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量 D．安培力对导体棒做的功等于导体棒动能的增加量
解析：导体棒匀速运动时速度最大，由于导体棒做加速度减小的变加速运动，加速度小ΔΦBLh
于g，根据功能关系可知最大速度小于2gh。故A错误。通过电阻R的电量为q＝＝，
R总R＋r
故B正确。由功能原理可知，导体棒克服安培力做的功等于电阻R与r上产生的热量之和，故C错误；根据动能定理可知，重力和安培力对导体棒做功的代数和等于导体棒动能的增加量，故D错误。
3．某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是导学号 26760104( AC )
A．沿AB方向磁场在迅速减弱 C．沿BA方向磁场在迅速增强
B．沿AB方向磁场在迅速增强 D．沿BA方向磁场在迅速减弱
解析：由右手定则可知，感应电场产生的磁场方向竖直向下，如果磁场方向沿AB，则感应磁场与原磁场方向相同，由楞次定律可知，原磁场在减弱，故A正确，B错误；如果磁场沿BA方向，则感应磁场方向与原磁场方向相反，由楞次定律可知，原磁场在增强，故C确，D错误，故选AC。
4.著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如图所示。当线圈接通电源后，将产生流过图示逆时针方向的电流，则下列说法正确的是导学号 26760105( BD )
A．接通电源瞬间，圆板不会发生转动
B．线圈中电流强度的增大或减小会引起圆板向不同方向转动
C．若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反 D．若金属小球带正电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相反
解析：线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，故A错误；不论线圈中电流强度的增大或减小都会引起磁场的变化，从而产生不同方向的电场，使小球受到电场力的方向不同，所以会向不同方向转动，故B正确；接通电源瞬间，产生顺时针方向的电场，若小球带负电，圆板转动方向与线圈中电流方向相同，故C错误；同理D正确。
5．如图甲所示线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50cm2，线圈总电阻r＝10Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，则
在开始的0.1s内导学号 26760106( BD )
A．磁通量的变化量为0.25Wb B．磁通量的变化率为2.5×102Wb/s
－
C．a、b间电压为0
D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A
解析：通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设Φ2＝B2S为正，则线圈中磁通量的变化量为ΔΦ＝B2S－(－B1S)，代入数据即ΔΦ＝(0.1＋0.4)×50×104Wb＝2.5×103Wb，A错；
－
－
3
ΔΦ2.5×10－
磁通量的变化率＝Wb/s＝2.5×102Wb/s，B正确；根据法拉第电磁感应定律可
Δt0.1
－
ΔΦ
知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E＝n＝Δt2.5V且恒定，C错；在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路E
总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I＝＝0.25A，D项正确。
r
二、非选择题
6．(2017·湖北省汉川市高二上学期期末)如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m。导轨右端接有阻值R＝1Ω的电阻。导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好。导体棒及导轨的电阻均不计。导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，b、d连线与导轨垂直，长度也为L。从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场。若使棒在导轨上始终以速度v＝1m/s做直线运动，求：导学号 26760107
(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E；
(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F，以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。
答案：(1)0.04V (2)0.04N i＝(t－1)A(1s≤t≤1.2s)
解析：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势为感生电动势，由磁场变化产生 ΔΦΔB·SE＝＝＝
ΔtΔt
0.5×?
2
×0.4?22
V＝0.04V。
1
(2)棒进入磁场后，磁感应强度不变，回路中的电动势为动生电动势，由导体棒切割磁感线产生，导体棒所受安培力为
BLvB2L2v
F＝BIL＝B··L＝，
RR
因为t＝1 s后，B＝0.5T，v＝1m/s，R＝1Ω， 所以L最大时，F最大。 当L＝0.4m时，Fmax＝0.04N，
当导体棒通过三角形abd区域时，导体棒切割磁感线的有效长度由几何关系可得 L＝2v×(t－1)，
E
代入E＝BLv与i＝，整理得1s到1.2s的过程中
RBLvi＝＝(t－1)A(1s≤t≤1.2s)。
R
能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)
1.英国物理学家麦克斯韦认为，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导学号 26760108( D )
A．0 C．2πr2qk
1B．r2qk
2D．πr2qk
ΔB
解析：感生电场是涡旋场，电荷在运动过程中，电场力始终做功。由E＝S可知E＝
Δtkπr2运动一周电场力做功W＝qE＝πr2qk，D选项正确。
2．如图所示，两个比荷相同的都带正电荷的粒子a和b以相同的动能在匀强磁场中运动，a从B1区运动到B2区，已知B2>B1；b开始在磁感应强度为B1的磁场中做匀速圆周运动，然后磁场逐渐增加到B2。则a、b两粒子的动能将导学号 26760109( A )
A．a不变，b增大 C．a、b都变大
B．a不变，b变小 D．a、b都不变
解析：a粒子一直在恒定的磁场中运动，受到的洛伦兹力不做功，动能不变；b粒子在变化的磁场中运动，由于变化的磁场要产生感生电场，感生电场会对它做正功，所以，A选项是正确的。
3．(2016·吉林一中高二下学期开学检测)如图甲，匝数n＝2的金属线圈(电阻不计)围成的面积为20cm2，线圈与R＝2Ω的电阻连接，置于竖直向上、均匀分布的磁场中。磁场与线圈平面垂直，磁感应强度为B；B－t关系如图乙，规定感应电流i从a经过R到b的方向为正方向，忽略线圈的自感影响。则下列i－t关系图正确的是导学号 26760110( D )
3×10ΔB－－解析：在0－2s内，E1＝nS＝2×20×104×V＝6×106V，感应电流为：i
Δt2E－
＝＝3×106A，根据楞次定律可知，电流方向为从a经过R到b，正方向的电流；在2s－R
3×10ΔBE－－－
5s内，E2＝nS＝2×20×104×V＝4×106V，感应电流为：i＝＝2×106A，根
Δt3R据楞次定律可知，电流方向为从b经过R到a，负方向的电流；故选项D正确，故选D。
4．有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界MN左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图(甲)所示，现让一个金属线框在纸平面内以垂直于MN的恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的i－t图象如图(乙)所示，则进入磁场区域的金属线框可能是下图的导学号 26760111( BC )
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2017-2018学年高二物理选修3-2习题：第4章 第5节电磁感应现象的两类情况 含答案 精品
