第二章 电磁感应 章节测试 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册
2026-07-28
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版选择性必修 第二册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 复习与提高 |
| 类型 | 作业-单元卷 |
| 知识点 | 电磁感应 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2027-2028 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.87 MB |
| 发布时间 | 2026-07-28 |
| 更新时间 | 2026-07-28 |
| 作者 | 上帝舞恋 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-07-28 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58990427.html |
| 价格 | 1.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦电磁感应核心知识,通过基础概念辨析、实际情境应用及综合问题计算,适配人教版选择性必修二第二章单元复习,强化物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量|知识覆盖|命题特色|
|----|----|----------|----------|
|单选题|6|楞次定律、感应电流方向判断|如第1题辨析“阻碍”含义,深化科学推理|
|多选题|4|感应电动势、自感现象|如第10题对比电路甲、乙断电现象,培养模型建构|
|填空题|2|电磁阻尼与驱动、电磁炉原理|第11题结合电磁炉工作原理,体现科学态度与责任|
|解答题|4|导体棒切割磁感线、磁通量变化|第15题综合运动与电磁受力分析,提升综合应用能力|
内容正文:
2026-2027人教版 选择性必修二 第二章 章节测试卷
一、单选题
1.下列关于楞次定律中“阻碍”的含义叙述正确的是( )
A.感应电流产生的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反
B.感应电流产生的磁场只是阻碍引起感应电流的磁场增强
C.感应电流产生的磁场只是阻碍引起感应电流的磁场减弱
D.当引起感应电流的磁场增强时,感应电流的磁场方向与其相反
2.如图所示,通电直导线与矩形线圈abcd在同一个平面内,线圈放在直导线旁边,则( )
A.若线圈以cd边为轴转动时,无感应电流产生
B.若通电直导线电流减小,线框有扩张的趋势
C.若线圈在平面内向上平动,产生的感应电流方向是a→d→c→b
D.若线圈在平面内向左平动,产生的感应电流方向是a→d→c→b
3.如图所示,水平桌面上放置金属导轨,铜棒静止在导轨上并与导轨构成闭合回路。将回路正上方的强磁铁(N极朝下)由静止释放,在磁铁保持竖直状态靠近回路的过程中,下列说法正确的是( )
A.铜棒向右滚动
B.铜棒中电流方向为
C.磁铁和铜棒组成的系统机械能守恒
D.铜棒对导轨的压力大小等于铜棒所受重力大小
4.如图1,水平面内有电阻不计的“”形金属导轨,导轨c、d之间接有电阻R,金属棒ab电阻不计,放置在导轨上,并始终与导轨垂直且保持良好接触,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中。现使磁感应强度随时间均匀减小,如图2所示,金属棒ab始终保持静止,则在0~t0时间内( )
A.ab中的感应电流方向从b到a B.ab中的感应电流逐渐减小
C.ab所受的安培力不变 D.ab所受的摩擦力逐渐减小
5.如图所示,在磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中,金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U形导轨上以速度v=2m/s向右匀速滑动,两导轨间距l=1.0m,电阻R=3.0Ω,金属杆的电阻r=1.0Ω,导轨电阻忽略不计,则下列说法错误的是( )
A.通过R的感应电流的方向为由a到d
B.金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0V
C.金属杆PQ受到的安培力大小为0.5N
D.外力F做功的数值等于电路产生的焦耳热
6.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示,磁场向上为正。当磁感应强度随时间按图乙变化时,下列说法正确的是( )
A.时,导体环中的感应电流最大
B.时,导体环中的感应电流方向为负
C.内,导体环有收缩的趋势
D.时,导体环受到的安培力最大
二、多选题
7.如图所示,甲、乙两个单匝闭合正方形导电线圈用同种材料制作,导线的粗细不同。两正方形线圈的边长之比为,导线的横截面积之比为。图示区域有垂直线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度随时间均匀增大,忽略两线圈间的相互影响,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两线圈感应电动势之比为16:1
B.甲、乙两线圈感应电动势之比为4:1
C.甲、乙两线圈感应电流之比为2:1
D.甲、乙两线圈感应电流之比为1:2
8.如图甲所示,电阻r=5 Ω、匝数n=60的线圈两端A、B与阻值R=25 Ω的定值电阻相连,线圈内有方向垂直纸面向里的磁场,穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化。下列说法正确的是( )
A.通过R的电流方向从A到B
B.线圈两端的电压为30 V
C.R的电功率为25 W
D.0.1 s内,通过R的电荷量为0.05 C
9.如图所示,一导线弯成半径为的半圆形闭合回路。虚线右侧有磁感应强度大小为、方向垂直于回路所在平面向里的匀强磁场。回路以速度向右匀速进入磁场,直径始终与垂直。从点到达磁场边界开始到点进入磁场为止,下列结论正确的是( )
A.感应电动势的最大值
B.感应电动势的最大值
C.感应电动势的平均值
D.感应电动势的平均值
10.如图甲、乙所示的电路中,电阻和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯泡的电阻,闭合开关S,使电路达到稳定,灯泡发光,则( )
A.在电路甲中,断开S后,将逐渐变暗
B.在电路甲中,断开S后,将先变得更亮,然后才逐渐变暗
C.在电路乙中,断开S后,将逐渐变暗
D.在电路乙中,断开S后,将先变得更亮,然后才逐渐变暗
三、填空题
11.电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,磁化铁质锅底,使之形成无数个小涡流,加快锅底分子运动,锅底自身高速发热达到加热食物的目的,其工作原理如图所示.
(1)使用微型电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能,是现代家庭中理想的灶具,请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识(只写两点):________________和________________.
(2)在使用电磁炉加热食物时,电磁炉和锅之间的传热方向是:由________传递给________;使用电磁炉加热食物的过程中要消耗________能得到________能.
(3)“多宝”牌电磁炉某一款式性能参数如下表所示:
型号
额定电压
额定功率
功率调节范围
温度调节范围
热效率
DB-16
220V
50Hz
1600W
450~1600W
70~240℃
(大于)90%
根据表中的参数分析,电磁炉与普通的电加热器相比,有哪些优点?__________________和________________(请写出两点)
12.下列现象属电磁阻尼的是________,属电磁驱动的是________。
A.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做
B.微安表的表头在运输时要把两接线框短接
C.自制金属地雷探测器
D.交流感应电动机
E.当图中B变大时,a、b在固定光滑导轨上滑动
四、解答题
13.单匝正方形导线框竖直固定放置,面积为,电阻为,空间存在垂直导线框向外的磁场,磁感应强度。,导线框有的面积在磁场中,当时,求:
(1)通过导线框的磁通量;
(2)边受到的安培力。
14.如图所示,不可伸长的细绳上端固定于横梁上的A点,细绳的下端挂一边长为、总电阻为R=0.025Ω的正方形金属框abcd,水平对角线bd下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场,在t=0到t=3.0s时间内,磁感应强度大小随时间的变化关系为,求:
(1)t=2.0s时金属框所受安培力的大小;
(2)在t=0到t=2.0s时间内,金属框产生的焦耳热。
15.如图所示,在间距、倾角的倾斜轨道上有一根质量、电阻、长度的导体棒,导体棒与轨道间的动摩擦因数,在倾斜轨道的下方有方向垂直倾斜轨道平面向上、大小的有界匀强磁场,导体棒与磁场上边界平行。取重力加速度大小,,其他电阻不计。现将导体棒由静止释放,导体棒进入磁场瞬间刚好可做匀速直线运动,求:
(1)导体棒进入磁场瞬间电流的大小与方向;
(2)导体棒进入磁场瞬间的速度大小;
(3)导体棒的初始位置与磁场上边界的距离。
16.如图甲,两根足够长的平行光滑直导轨水平固定,其间距为,阻值的电阻接在导轨端,质量的导体棒静止在导轨上,棒接入电路的电阻为,初始时棒离距离为。从0时刻开始,棒被锁定保持静止,给空间加入方向竖直向下的磁场,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示;时解除锁定并给棒一个向左的初速度,棒向左运动,最终停在导轨上。棒始终保持与导轨垂直且接触良好,导轨电阻不计。求:
(1)内整个回路内产生的热量Q;
(2)当棒的速度时,两点的电势差;
(3)整个过程流过棒的电荷量q。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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2026-2027人教版 选择性必修二 第二章 章节测试卷
一、单选题
1.下列关于楞次定律中“阻碍”的含义叙述正确的是( )
A.感应电流产生的磁场方向与引起感应电流的磁场方向相反
B.感应电流产生的磁场只是阻碍引起感应电流的磁场增强
C.感应电流产生的磁场只是阻碍引起感应电流的磁场减弱
D.当引起感应电流的磁场增强时,感应电流的磁场方向与其相反
【答案】D
【详解】楞次定律的核心内容为感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,可总结为“增反减同”。
A.当引起感应电流的磁场减弱导致磁通量减小时,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,并非一定相反,故A错误;
B.感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化,既阻碍磁场增强导致的磁通量增加,也阻碍磁场减弱导致的磁通量减小,并非只是阻碍磁场增强,故B错误;
C.感应电流的磁场既阻碍磁通量增加,也阻碍磁通量减小,并非只是阻碍磁场减弱,故C错误;
D.当引起感应电流的磁场增强导致穿过回路的磁通量增加时,感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加,因此其方向与原磁场方向相反,故D正确。
故选D。
2.如图所示,通电直导线与矩形线圈abcd在同一个平面内,线圈放在直导线旁边,则( )
A.若线圈以cd边为轴转动时,无感应电流产生
B.若通电直导线电流减小,线框有扩张的趋势
C.若线圈在平面内向上平动,产生的感应电流方向是a→d→c→b
D.若线圈在平面内向左平动,产生的感应电流方向是a→d→c→b
【答案】B
【详解】A.若线圈以cd边为轴转动时,通过线圈的磁通量在变化,所以会产生感应电流,故A错误;
B.若通电直导线电流减小,通过线圈的磁通量在减小,根据楞次定律,可知线圈有扩张的趋势阻碍磁通量的变化,故B正确;
C.若线圈在平面内向上平动,通过线圈的磁通量不变,所以不产生感应电流,故C错误;
D.若线圈在平面内向左平动,通过线圈的磁通量增大,根据楞次定律,线圈产生的感应磁场与电流产生的原磁场垂直纸面向里的方向相反,阻碍磁通量变化,结合右手螺旋定则判断感应电流方向为a→b→c→d,故D错误。
故选B。
3.如图所示,水平桌面上放置金属导轨,铜棒静止在导轨上并与导轨构成闭合回路。将回路正上方的强磁铁(N极朝下)由静止释放,在磁铁保持竖直状态靠近回路的过程中,下列说法正确的是( )
A.铜棒向右滚动
B.铜棒中电流方向为
C.磁铁和铜棒组成的系统机械能守恒
D.铜棒对导轨的压力大小等于铜棒所受重力大小
【答案】B
【详解】A.磁铁向下运动,穿过闭合回路的磁通量增加,根据楞次定律的“增缩减扩”可知,回路的面积将有缩小的趋势,因此铜棒将向左滚动,故A错误;
B.磁铁的N极向下靠近,穿过回路的向下磁通量增加,根据楞次定律可知,感应电流的磁场方向向上,由安培定则可知,铜棒中电流方向为,故B正确;
C.在磁铁下落过程中,回路中产生感应电流,有焦耳热产生,因此磁铁和铜棒组成的系统机械能有损失,机械能不守恒,故C错误;
D.根据楞次定律的“来拒去留”,磁铁靠近回路,回路对磁铁有向上的排斥力,根据牛顿第三定律可知,磁铁对回路有向下的作用力,因此铜棒对导轨的压力大小大于铜棒所受重力大小,故D错误。
故选B。
4.如图1,水平面内有电阻不计的“”形金属导轨,导轨c、d之间接有电阻R,金属棒ab电阻不计,放置在导轨上,并始终与导轨垂直且保持良好接触,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中。现使磁感应强度随时间均匀减小,如图2所示,金属棒ab始终保持静止,则在0~t0时间内( )
A.ab中的感应电流方向从b到a B.ab中的感应电流逐渐减小
C.ab所受的安培力不变 D.ab所受的摩擦力逐渐减小
【答案】D
【详解】A.原磁场竖直向下,磁感应强度均匀减小,穿过回路的向下磁通量减小。根据楞次定律可得回路感应电流为顺时针方向,因此金属棒中感应电流方向为,故A错误;
B.根据法拉第电磁感应定律,感应电动势
由于均匀变化,为定值,感应电动势恒定;回路总电阻不变,因此感应电流恒定不变,故B错误;
C.安培力大小为,感应电流、棒长均不变,逐渐减小,因此安培力逐渐减小,故C错误;
D.金属棒静止,水平方向摩擦力与安培力平衡,大小满足
安培力逐渐减小,因此摩擦力也逐渐减小,故D正确。
故选D。
5.如图所示,在磁感应强度B=1.0T的匀强磁场中,金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U形导轨上以速度v=2m/s向右匀速滑动,两导轨间距l=1.0m,电阻R=3.0Ω,金属杆的电阻r=1.0Ω,导轨电阻忽略不计,则下列说法错误的是( )
A.通过R的感应电流的方向为由a到d
B.金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0V
C.金属杆PQ受到的安培力大小为0.5N
D.外力F做功的数值等于电路产生的焦耳热
【答案】D
【详解】A.由右手定则判断知,导体产生的感应电流方向为,通过的感应电流的方向为由到,A正确,但不符合题意;
B.由法拉第电磁感应定律可知导体切割磁感线产生的感应电动势的大小为,B正确,但不符合题意;
C.由闭合电路欧姆定律有
金属杆PQ受到的安培力大小为,C正确,但不符合题意;
D.金属杆在外力作用下在粗糙形导轨上以速度向右匀速滑动,由功能关系可知外力做功大小等于电路产生的焦耳热和导轨与金属杆之间的摩擦力产生的内能的和,D错误,符合题意。
故选D。
6.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示,磁场向上为正。当磁感应强度随时间按图乙变化时,下列说法正确的是( )
A.时,导体环中的感应电流最大
B.时,导体环中的感应电流方向为负
C.内,导体环有收缩的趋势
D.时,导体环受到的安培力最大
【答案】C
【详解】A.根据法拉第电磁感应定律,有,由图乙知,时,,则导体环中感应电动势为零,感应电流为零,感应电流最小,A错误;
B.时,导体环中的磁场方向改变,根据楞次定律,可知导体环中的感应电流方向为正,B错误;
C.内,磁场增大,穿过导体环的磁通量增大,根据楞次定律,可知导体环有收缩的趋势,C正确;
D.时,导体环中的磁感应强度为,根据安培力公式,知此刻导体环受到的安培力为,安培力最小,D错误。
故选C。
二、多选题
7.如图所示,甲、乙两个单匝闭合正方形导电线圈用同种材料制作,导线的粗细不同。两正方形线圈的边长之比为,导线的横截面积之比为。图示区域有垂直线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度随时间均匀增大,忽略两线圈间的相互影响,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两线圈感应电动势之比为16:1
B.甲、乙两线圈感应电动势之比为4:1
C.甲、乙两线圈感应电流之比为2:1
D.甲、乙两线圈感应电流之比为1:2
【答案】AC
【详解】设甲、乙线圈边长分别为、,导线横截面积分别为、,已知,。
AB.磁感应强度随时间均匀增大,单匝闭合线圈的感应电动势大小为
所以甲、乙两线圈感应电动势之比为,故A正确,B错误;
CD.导线材料相同,电阻率相同,正方形线圈导线长度为4L,根据电阻定律有
所以电阻之比为
感应电流大小为
所以感应电流之比为,故C正确,D错误。
故选AC。
8.如图甲所示,电阻r=5 Ω、匝数n=60的线圈两端A、B与阻值R=25 Ω的定值电阻相连,线圈内有方向垂直纸面向里的磁场,穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化。下列说法正确的是( )
A.通过R的电流方向从A到B
B.线圈两端的电压为30 V
C.R的电功率为25 W
D.0.1 s内,通过R的电荷量为0.05 C
【答案】AC
【详解】A.线圈内有方向垂直纸面向里的磁场,磁通量变大,根据楞次定律可知,通过R的电流方向从A到B,故A正确;
B.根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势
线圈两端的电压,故B错误;
C.R的电功率,故C正确;
D.0.1 s内,通过R的电荷量,故D错误。
故选AC。
9.如图所示,一导线弯成半径为的半圆形闭合回路。虚线右侧有磁感应强度大小为、方向垂直于回路所在平面向里的匀强磁场。回路以速度向右匀速进入磁场,直径始终与垂直。从点到达磁场边界开始到点进入磁场为止,下列结论正确的是( )
A.感应电动势的最大值
B.感应电动势的最大值
C.感应电动势的平均值
D.感应电动势的平均值
【答案】BC
【详解】AB.在半圆形闭合回路进入磁场的过程中,有效切割长度为l,如图所示
从点到达磁场边界开始到点进入磁场过程中,l先逐渐增大到a,然后再逐渐减小为0,则感应电动势的最大值,故A错误,B正确;
CD.根据法拉第电磁感应定律可知,平均感应电动势为,故C正确,D错误。
故选BC。
10.如图甲、乙所示的电路中,电阻和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯泡的电阻,闭合开关S,使电路达到稳定,灯泡发光,则( )
A.在电路甲中,断开S后,将逐渐变暗
B.在电路甲中,断开S后,将先变得更亮,然后才逐渐变暗
C.在电路乙中,断开S后,将逐渐变暗
D.在电路乙中,断开S后,将先变得更亮,然后才逐渐变暗
【答案】AD
【详解】AD.图甲所示的电路中,灯A和线圈L串联,断开S时,线圈上产生自感电动势,阻碍原电流减小,线圈相当于电源,通过R、A形成回路,灯A逐渐变暗,A正确,B错误;
BC.图乙所示的电路中,电阻R和灯A的电阻大于线圈L的电阻,则电流小于线圈L中的电流,断开S时,电源不给灯供电,而线圈L产生自感电动势阻碍电流的减小,线圈相当于电源,通过R、A形成回路,此时流过灯A中的电流比原来大,A将变得更亮,然后逐渐变暗,C错误,D正确。
故选AD。
三、填空题
11.电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,磁化铁质锅底,使之形成无数个小涡流,加快锅底分子运动,锅底自身高速发热达到加热食物的目的,其工作原理如图所示.
(1)使用微型电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能,是现代家庭中理想的灶具,请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识(只写两点):________________和________________.
(2)在使用电磁炉加热食物时,电磁炉和锅之间的传热方向是:由________传递给________;使用电磁炉加热食物的过程中要消耗________能得到________能.
(3)“多宝”牌电磁炉某一款式性能参数如下表所示:
型号
额定电压
额定功率
功率调节范围
温度调节范围
热效率
DB-16
220V
50Hz
1600W
450~1600W
70~240℃
(大于)90%
根据表中的参数分析,电磁炉与普通的电加热器相比,有哪些优点?__________________和________________(请写出两点)
【答案】 电流产生磁场 热传递 锅 电磁炉 电 内 热效率高 功率调节范围大
【详解】(1)[1] [2]电磁炉在使用中触及到的物理知识有:电流产生磁场和热传递。
(2)[3] [4] [5] [6]在使用电磁炉加热食物时,电磁炉和锅之间的传热方向是:由锅传递给电磁炉;使用电磁炉加热食物的过程中要消耗电能得到内能。
(3)[7] [8] 根据表中的参数分析,电磁炉与普通的电加热器相比,热效率高且功率调节范围大。
12.下列现象属电磁阻尼的是________,属电磁驱动的是________。
A.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做
B.微安表的表头在运输时要把两接线框短接
C.自制金属地雷探测器
D.交流感应电动机
E.当图中B变大时,a、b在固定光滑导轨上滑动
【答案】 AB DE
【详解】[1]电磁阻尼是指导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体运动,磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做,是利用电磁阻尼作用让指针快速停止摆动;微安表的表头在运输时要把两接线框短接,也是利用电磁阻尼作用让表头指针不发生剧烈摆动。
[2]电磁驱动是磁场相对导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力作用,安培力使导体运动而不是阻碍导体运动,交流感应电动机是利用电磁驱动使电动机线圈转动;E选项图中B变大时,a、b在安培力的作用下沿固定光滑导轨滑动。
四、解答题
13.单匝正方形导线框竖直固定放置,面积为,电阻为,空间存在垂直导线框向外的磁场,磁感应强度。,导线框有的面积在磁场中,当时,求:
(1)通过导线框的磁通量;
(2)边受到的安培力。
【答案】(1)
(2),方向垂直边向下
【详解】(1)当时,,
(2)由法拉第电磁感应定律有
由闭合电路欧姆定律
设线框长为,则
由安培力公式
联立解得,方向垂直边向下。
14.如图所示,不可伸长的细绳上端固定于横梁上的A点,细绳的下端挂一边长为、总电阻为R=0.025Ω的正方形金属框abcd,水平对角线bd下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场,在t=0到t=3.0s时间内,磁感应强度大小随时间的变化关系为,求:
(1)t=2.0s时金属框所受安培力的大小;
(2)在t=0到t=2.0s时间内,金属框产生的焦耳热。
【答案】(1)0.2N
(2)0.05J
【详解】(1)由,得磁感应强度变化率
金属框中产生的感应电动势为
金属框中的电流为
时,磁感应强度
金属框处于磁场中的有效长度为
此时金属框所受安培力大小为
(2)感应电流恒定,由焦耳定律,得0~2.0s内金属框产生的焦耳热为
15.如图所示,在间距、倾角的倾斜轨道上有一根质量、电阻、长度的导体棒,导体棒与轨道间的动摩擦因数,在倾斜轨道的下方有方向垂直倾斜轨道平面向上、大小的有界匀强磁场,导体棒与磁场上边界平行。取重力加速度大小,,其他电阻不计。现将导体棒由静止释放,导体棒进入磁场瞬间刚好可做匀速直线运动,求:
(1)导体棒进入磁场瞬间电流的大小与方向;
(2)导体棒进入磁场瞬间的速度大小;
(3)导体棒的初始位置与磁场上边界的距离。
【答案】(1),从流向
(2)
(3)
【详解】(1)导体棒进入磁场瞬间刚好可做匀速直线运动,有
解得
由楞次定律可判断出电流从流向。
(2)导体棒切割磁感线产生电动势
由欧姆定律可得
解得
(3)导体棒进入磁场前做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得
联立速度位移公式
解得
16.如图甲,两根足够长的平行光滑直导轨水平固定,其间距为,阻值的电阻接在导轨端,质量的导体棒静止在导轨上,棒接入电路的电阻为,初始时棒离距离为。从0时刻开始,棒被锁定保持静止,给空间加入方向竖直向下的磁场,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示;时解除锁定并给棒一个向左的初速度,棒向左运动,最终停在导轨上。棒始终保持与导轨垂直且接触良好,导轨电阻不计。求:
(1)内整个回路内产生的热量Q;
(2)当棒的速度时,两点的电势差;
(3)整个过程流过棒的电荷量q。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由题意和题图乙知内的磁场面积不变,磁感应强度均匀变大。
根据法拉第电磁感应定律有
由题图乙知磁感应强度的变化率为
解得
回路中的感应电流
解得
根据焦耳定律
解得回路内产生的热量
(2)棒向左运动,由题图乙知当棒的速度时,磁感应强度
棒切割磁感线产生的感应电动势
解得
根据右手定则,棒切割磁感线时b点电势高
所以两点的电势差
代入数据解得
(3)内,流过棒的电荷量
解得
当从到棒停下时,假设时间,平均电流为
根据动量定理
其中
解得
整个过程流过棒的电荷量
解得
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
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