PAGEPAGE1第四章電磁感應(yīng)單元質(zhì)量評(píng)估(90分鐘100分)一、選擇題(本題共14小題,每小題4分,共56分。其中1～9小題為單選題,10～14小題為多選題)1.在法拉第時(shí)代,下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的試驗(yàn)中,能視察到感應(yīng)電流的是()A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后視察電流表的改變B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后視察電流表的改變C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接。往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去視察電流表的改變D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,視察電流表的改變【解析】選D。電路閉合和穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生改變,同時(shí)滿意,電路中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,本題中的A、B選項(xiàng)都不會(huì)使得電路中的磁通量發(fā)生改變,并不滿意產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,故都不正確。C選項(xiàng)中磁鐵插入線圈時(shí),雖有短暫電流產(chǎn)生,但未能剛好視察,C項(xiàng)錯(cuò)誤。在給線圈通電、斷電瞬間,會(huì)引起閉合電路磁通量發(fā)生改變,產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此D項(xiàng)正確。2.(2024·邢臺(tái)高二檢測(cè))材料、粗細(xì)相同,長(zhǎng)度不同的電阻絲做成ab、cd、ef三種形態(tài)的導(dǎo)線,分別放在電阻可忽視的光滑金屬導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面對(duì)內(nèi)。外力使導(dǎo)線水平向右做勻速運(yùn)動(dòng),且每次外力所做功的功率相同,已知三根導(dǎo)線在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度關(guān)系是Lab<Lcd<Lef,則()A.ab運(yùn)動(dòng)速度最大B.ef運(yùn)動(dòng)速度最大C.三根導(dǎo)線每秒產(chǎn)生的熱量不同D.因三根導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同,故它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同【解析】選B。三根導(dǎo)線長(zhǎng)度不同,故它們連入電路的阻值不同,有Rab<Rcd<Ref。但它們切割磁感線的有效長(zhǎng)度相同,依據(jù)P=Fv,I=,F=BIl,可得v2=,所以三根導(dǎo)線的速度關(guān)系為vab<vcd<vef,A錯(cuò)誤,B正確。依據(jù)E=Blv,可知三者產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不同,D錯(cuò)誤。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中外力做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故C錯(cuò)誤。3.如圖所示為無(wú)線充電技術(shù)中運(yùn)用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S。若在t1到t2時(shí)間內(nèi),勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1勻稱(chēng)增加到B2,則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φa-φb ()A.恒為nSB.從0勻稱(chēng)改變到nSC.恒為-nSD.從0勻稱(chēng)改變到-nS【解題指南】解答本題時(shí)可按以下思路進(jìn)行:(1)由楞次定律推斷,在磁感應(yīng)強(qiáng)度由B1勻稱(chēng)增大到B2的過(guò)程中,線圈兩端a、b哪一端的電勢(shì)高。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算,在磁感應(yīng)強(qiáng)度由B1勻稱(chēng)增大到B2的過(guò)程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(3)依據(jù)a、b之間電勢(shì)差的大小與線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之間的關(guān)系得到φa-φb?！窘馕觥窟xC。由楞次定律可知,在磁感應(yīng)強(qiáng)度由B1勻稱(chēng)增大到B2的過(guò)程中,φb>φa,所以φa-φb<0;由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈兩端a、b之間電勢(shì)差φa-φb=-nΔΦΔt=-nS(B2-B1)t2-t1;4.矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直。規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面對(duì)里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t改變的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向,圖中的i-t圖象正確的是 【解析】選D。磁感應(yīng)強(qiáng)度勻稱(chēng)改變,產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤。第1s內(nèi),磁場(chǎng)垂直于紙面對(duì)里勻稱(chēng)增加,由楞次定律可以判定感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,為負(fù)值,C錯(cuò)誤。同理可判定,第4s內(nèi)感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,為負(fù)值,B錯(cuò)誤,D正確。5.如圖,由某種粗細(xì)勻稱(chēng)的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動(dòng),滑動(dòng)過(guò)程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計(jì)摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過(guò)程中 ()A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大C.PQ上拉力的功領(lǐng)先減小后增大D.線框消耗的電功領(lǐng)先減小后增大【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下三點(diǎn)進(jìn)行分析:(1)導(dǎo)體棒PQ滑動(dòng)過(guò)程中電阻的改變特點(diǎn)。(2)等效電源電阻與外電阻的大小關(guān)系。(3)導(dǎo)體棒PQ上拉力的功率與電路總功率關(guān)系?！窘馕觥窟xC。導(dǎo)體棒PQ滑動(dòng)過(guò)程中外電阻先變大到最大值0.75R后變小,因此PQ中電流先減小后增大,PQ兩端電壓先增大后減小,選項(xiàng)A、B錯(cuò);據(jù)電源輸出功率與外電阻改變規(guī)律可知線框消耗的電功領(lǐng)先增大后減小,選項(xiàng)D錯(cuò);導(dǎo)體棒PQ上拉力的功率等于電路總功率,電動(dòng)勢(shì)不變,據(jù)PQ中電流改變可知PQ上拉力的功領(lǐng)先減小后增大,選項(xiàng)C正確。6.(2024·濱州高二檢測(cè))如圖所示,abcd是一個(gè)質(zhì)量為m,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬線框。如從圖示位置自由下落,在下落h后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng),恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),該磁場(chǎng)的寬度也為L(zhǎng)。在這個(gè)磁場(chǎng)的正下方h+L處還有一個(gè)未知磁場(chǎng),金屬線框abcd在穿過(guò)這個(gè)磁場(chǎng)時(shí)也恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),那么下列說(shuō)法正確的是 ()A.未知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是2BB.未知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是2BC.線框在穿過(guò)這兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電能為4mgLD.線框在穿過(guò)這兩個(gè)磁場(chǎng)的過(guò)程中產(chǎn)生的電能為2mgL【解析】選C。設(shè)線框剛進(jìn)入第一個(gè)磁場(chǎng)時(shí)速度大小為v1,那么mgh=12mv12,v1=2gh。設(shè)線框剛進(jìn)入其次個(gè)磁場(chǎng)時(shí)速度大小為v2,那么v22-v12=2gh,v2=2v1,依據(jù)題意還可得到,mg=B2L2v1R,mg=Bx2L2v7.(2024·濟(jì)寧高二檢測(cè))如圖所示,L是自感系數(shù)足夠大的線圈,其直流電阻為零。D1、D2是兩個(gè)相同的燈泡,如將開(kāi)關(guān)K閉合,等燈泡亮度穩(wěn)定后再斷開(kāi),則K閉合、斷開(kāi),燈泡D1、D2的亮度改變狀況是 ()A.K合上瞬間,D2很亮,D1不亮B.K合上瞬間,D1馬上很亮,D2漸漸亮,最終一樣亮,K斷開(kāi)瞬間,D2馬上熄滅,D1漸漸熄滅C.K合上瞬時(shí),D1、D2同時(shí)亮,然后D1漸漸變暗到熄滅,D2亮度不變,K斷開(kāi)瞬間,D2馬上熄滅,D1亮一下,漸漸熄滅D.K閉合瞬時(shí),D1、D2同時(shí)亮,然后D1漸漸變暗到熄滅,D2同時(shí)變得更亮,K斷開(kāi)瞬間,D2馬上熄滅,D1亮一下再滅【解析】選D。K閉合瞬間,L的自感作用很強(qiáng),L處相當(dāng)于斷路,電流流經(jīng)D1、D2,所以D1、D2同時(shí)亮;電流穩(wěn)定后,L相當(dāng)于短路,所以D1漸漸熄滅,由于穩(wěn)定后D1被短路,回路電流變大,故D2變得更亮,斷開(kāi)K,線圈L阻礙電流減小發(fā)生自感現(xiàn)象,L相當(dāng)于一個(gè)新電源和D1組成回路,D1亮一下再熄滅,而D2馬上熄滅。8.(2024·揭陽(yáng)高二檢測(cè))如圖所示,一個(gè)閉合三角形導(dǎo)線框ABC位于豎直平面內(nèi),其下方(略靠前)固定一根與導(dǎo)線框平面平行的水平直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通以圖示方向的恒定電流。釋放導(dǎo)線框,它由實(shí)線位置下落到虛線位置未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),在此過(guò)程中 ()A.導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向依次為ACBA→ABCA→ACBAB.導(dǎo)線框的磁通量為零時(shí),感應(yīng)電流也為零C.導(dǎo)線框所受安培力的合力方向依次為向上→向下→向上D.導(dǎo)線框所受安培力的合力為零,做自由落體運(yùn)動(dòng)【解析】選A。依據(jù)右手螺旋定則可知導(dǎo)線上方的磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)外,下方的磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里,而且越靠近導(dǎo)線磁場(chǎng)越強(qiáng)。所以閉合導(dǎo)線框ABC在下降過(guò)程中,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面對(duì)外的磁通量先增大,當(dāng)增大到BC邊與導(dǎo)線重合時(shí),達(dá)到最大,再向下運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面對(duì)外的磁通量漸漸減小至零,然后隨導(dǎo)線框的下降,導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面對(duì)里的磁通量增大,當(dāng)增大到A點(diǎn)與導(dǎo)線重合時(shí),達(dá)到最大,接著下降時(shí)由于導(dǎo)線框漸漸遠(yuǎn)離導(dǎo)線,使導(dǎo)線框內(nèi)垂直于紙面對(duì)里的磁通量再漸漸減小,所以依據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通量的改變,所以感應(yīng)電流的磁場(chǎng)先向內(nèi),再向外,最終向內(nèi),所以導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方向依次為ACBA→ABCA→ACBA,A正確;當(dāng)導(dǎo)線框內(nèi)的磁通量為零時(shí),內(nèi)部的磁通量仍舊在改變,有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,所以感應(yīng)電流不為零,B錯(cuò)誤;依據(jù)對(duì)楞次定律的理解,感應(yīng)電流的效果總是阻礙導(dǎo)體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),由于導(dǎo)線框始終向下運(yùn)動(dòng),所以導(dǎo)線框所受安培力的合力方向始終向上,不為零,C、D錯(cuò)誤。9.(2024·揭陽(yáng)高二檢測(cè))如圖所示,有一個(gè)等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域其直角邊長(zhǎng)為L(zhǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abcd,從圖示位置起先沿x軸正方向以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。取沿a→b→c→d→a的感應(yīng)電流為正,則表示線框中電流i隨bc邊的位置坐標(biāo)x改變的圖象正確的是 ()【解析】選C。依據(jù)題意,由楞次定律得:正方形線框進(jìn)入三角形磁場(chǎng)時(shí),穿過(guò)線框的磁通量漸漸增加,線框中產(chǎn)生順時(shí)針電流,為正方向,D選項(xiàng)可以解除;正方形線框離開(kāi)三角形磁場(chǎng)時(shí),穿過(guò)線框的磁通量削減,線框中的電流逆時(shí)針,為負(fù)方向,A選項(xiàng)可以解除;由于線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l=vt·tan45°=vt,則線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=B·vt·v=Bv2t,而感應(yīng)電流為I=Bv2tR,所以感應(yīng)電流隨著時(shí)間增加而增加10.今將磁鐵緩慢或者快速地插入一閉合線圈中(始末位置相同),試對(duì)比在上述兩個(gè)過(guò)程中,相同的物理量是 ()A.磁通量的改變量B.磁通量的改變率C.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流D.流過(guò)線圈導(dǎo)線截面的電荷量【解析】選A、D。由ΔΦ=Φ2-Φ1和題意知,A選項(xiàng)正確。因Δt1和Δt2不等,故ΔΦΔt不同,B選項(xiàng)錯(cuò)誤,由E=nΔΦΔt知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不相等,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;由q=nΔΦR11.電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,磁體旁邊的金屬弦被磁化,因此弦振動(dòng)時(shí),在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說(shuō)法正確的有 ()A.選用銅質(zhì)弦,電吉他仍能正常工作B.取走磁體,電吉他將不能正常工作C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中的電流方向不斷改變【解題指南】(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件:閉合回路的磁通量發(fā)生改變。(2)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt【解析】選B、C、D。依據(jù)題意,磁體旁邊的金屬弦被磁化,銅質(zhì)弦不具備這種“本事”,所以A項(xiàng)錯(cuò)誤;取走磁體,導(dǎo)體不能切割磁感線,所以電吉他將不能正常工作,B項(xiàng)正確;依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律推斷C項(xiàng)正確;弦振動(dòng)過(guò)程中,靠近或遠(yuǎn)離,由楞次定律知,線圈中的電流方向不斷改變,D項(xiàng)正確。12.如圖所示,電燈A和B與固定電阻的電阻均為R,L是自感系數(shù)很大的線圈。當(dāng)S1閉合、S2斷開(kāi)且電路穩(wěn)定時(shí),A、B亮度相同,再閉合S2,待電路穩(wěn)定后將S1斷開(kāi),下列說(shuō)法正確的是 ()A.B馬上熄滅B.A燈將比原來(lái)更亮一些后再熄滅C.有電流通過(guò)B燈,方向?yàn)閏→dD.有電流通過(guò)A燈,方向?yàn)閎→a【解析】選A、D。當(dāng)斷開(kāi)S2而只閉合S1時(shí),A、B兩燈一樣亮,可知線圈L的電阻也是R,在S1、S2閉合時(shí),IA=IL,故當(dāng)S2閉合、S1突然斷開(kāi)時(shí),流過(guò)A燈的電流只是方向變?yōu)閎→a,但其大小不突然增大,A燈不出現(xiàn)更亮一下再熄滅的現(xiàn)象,故D項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。由于固定電阻R幾乎沒(méi)有自感作用,故斷開(kāi)S1時(shí),B燈電流快速變?yōu)榱?而馬上熄滅,故A項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤。綜合上述分析可知,本題正確選項(xiàng)為A、D。【總結(jié)提升】自感問(wèn)題的求解策略自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特例,它仍遵循電磁感應(yīng)定律。分析自感現(xiàn)象除弄清這一點(diǎn)之外,還必需抓住以下三點(diǎn):(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙電路中原來(lái)電流的改變。當(dāng)原來(lái)電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)電流方向相反;當(dāng)原來(lái)電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)電流方向相同。(2)“阻礙”不是“阻擋”?！白璧K”電流改變的實(shí)質(zhì)是使電流不發(fā)生“突變”,使其改變過(guò)程有所延緩。(3)當(dāng)電路接通瞬間,自感線圈相當(dāng)于斷路;當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí),相當(dāng)于電阻,假如線圈沒(méi)有電阻,相當(dāng)于導(dǎo)線(短路);當(dāng)電路斷開(kāi)瞬間,自感線圈相當(dāng)于電源。13.豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R,質(zhì)量不能忽視的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦,棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì),整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直,棒在豎直向上的恒力F作用下勻速上升,以下說(shuō)法正確的是 ()A.作用在金屬棒上各力的合力做功為零B.重力做的功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的電能C.金屬棒克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D.恒力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱【解析】選A、C。因?yàn)榻饘侔魟蛩偕仙?所以其所受合力為零。依據(jù)動(dòng)能定理,合力做的功等于動(dòng)能的增量,故A對(duì);重力做的功等于重力勢(shì)能的削減量,F做的功等于重力所做的功與產(chǎn)生的電能之和,而克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱,所以B、D錯(cuò),C對(duì)。14.某同學(xué)在學(xué)習(xí)了法拉第電磁感應(yīng)定律之后,自己制作了一個(gè)手動(dòng)手電筒,如圖是手電筒的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)示意圖,左、右兩端是兩塊完全相同的條形磁鐵,中間是一根絕緣直桿,由絕緣細(xì)銅絲繞制的多匝環(huán)形線圈只可在直桿上自由滑動(dòng),線圈兩端接一燈泡,晃動(dòng)手電筒時(shí)線圈也來(lái)回勻速滑動(dòng),燈泡就會(huì)發(fā)光,其中O點(diǎn)是兩磁極連線的中點(diǎn),a、b兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng),則下列說(shuō)法中正確的是A.線圈經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)穿過(guò)的磁通量最小B.線圈經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)受到的磁場(chǎng)力最大C.線圈沿不同方向經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)所受的磁場(chǎng)力方向相反D.線圈沿同一方向經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)時(shí)其中的電流方向相同【解析】選A、C。由磁鐵間的磁場(chǎng)分布圖可知,靠近兩極處的磁感應(yīng)強(qiáng)度最大,O點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度最小,故線圈經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)穿過(guò)的磁通量最小,其所受磁場(chǎng)力也最小,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;線圈沿不同方向經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)感應(yīng)電流方向相反,其所受的磁場(chǎng)力方向也相反,C項(xiàng)正確;線圈沿同一方向經(jīng)過(guò)a、b兩點(diǎn)時(shí)磁場(chǎng)方向相同,但其改變的方向相反,故電流方向相反,D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、試驗(yàn)題(8分)15.(2024·安慶高二檢測(cè))在“探討電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的試驗(yàn)中,首先按圖甲接線,以查明電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向與電流方向之間的關(guān)系;然后按圖乙將電流表與線圈B連成一個(gè)閉合回路,將線圈A、電池、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路,在圖甲中,當(dāng)閉合S時(shí),視察到電流表指針向左偏,不通電時(shí)電流表指針停在正中心。在圖乙中(1)S閉合時(shí),將螺線管A插入螺線管B的過(guò)程中,電流表的指針________。

(2)線圈A放在B中不動(dòng)時(shí),指針將________。

(3)線圈A放在B中不動(dòng),突然斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,電流表指針將________。

【解析】(1)由題圖甲知電流從左接線柱流入電流表時(shí),其指針向左偏轉(zhuǎn)。S閉合后,將A插入B中,磁通量增大,由楞次定律和安培定則可推斷B中電流方向向上,從右接線柱流入,故電流表指針向右偏轉(zhuǎn)。(2)A放在B中不動(dòng),磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流,指針不偏轉(zhuǎn)。(3)斷開(kāi)開(kāi)關(guān),穿過(guò)B的磁通量減小,電流表指針向左偏轉(zhuǎn)。答案:(1)向右偏轉(zhuǎn)(2)不動(dòng)(3)向左偏轉(zhuǎn)三、計(jì)算題(本題共3小題,共36分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)16.(10分)(2024·揭陽(yáng)高二檢測(cè))如圖所示,長(zhǎng)60cm的直導(dǎo)線以10m/s的速度在B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中水平向右勻速運(yùn)動(dòng),則導(dǎo)線兩端產(chǎn)生的電勢(shì)差為多少?導(dǎo)線中每個(gè)自由電子所受磁場(chǎng)力的大小是多少?方向如何? 【解析】該題應(yīng)用動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式和洛倫茲力的計(jì)算公式求解。由題意E=BLv ①(2分)U=E ②(1分)F洛=Bev ③(2分)由式①、式②得U=BLv=0.5×0.6×10V=3V(2分)由式③得F洛=Bev=0.5×1.6×10-19×10N=8×10-19N(2分)依據(jù)左手定則推斷F洛的方向豎直向下。(1分)答案:3V8×10-19N豎直向下17.(12分)如圖所示,半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面對(duì)內(nèi)。一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端,電路中的定值電阻為r,其余電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求: (1)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)電阻r的電流的平均值。(2)MN從左端到右端的整個(gè)過(guò)程中,通過(guò)r的電荷量。(3)當(dāng)MN通過(guò)圓形導(dǎo)軌中心時(shí),通過(guò)r的電流是多大?【解題指南】導(dǎo)體棒從左向右滑動(dòng)的過(guò)程中,切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),對(duì)電阻r供電?！窘馕觥?1)計(jì)算平均電流,應(yīng)當(dāng)用法拉第電磁感應(yīng)定律,先求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)過(guò)程磁通量的改變?yōu)棣う?BS=BπR2 (2分)所用的時(shí)間Δt=2R代入公式E=ΔΦΔt=πBRv平均電流為I=Er=πBRv(2)電荷量的運(yùn)算應(yīng)當(dāng)用平均電流,q=IΔt=BπR(3)當(dāng)MN通過(guò)圓形導(dǎo)軌中心時(shí),切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大,l=2R,依據(jù)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)公式E=