魯科版選修32 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁感應(yīng)定律 第1課時(shí) 作業(yè).doc

1.2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁感應(yīng)定律基本技能練1(多選)將一條形磁鐵從相同位置插入到閉合線圈中的同一位置，第一次緩慢插入，第二次快速插入，兩次插入過(guò)程中不發(fā)生變化的物理量是()a磁通量的變化量b磁通量的變化率c感應(yīng)電流的大小d流過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量解析將一條形磁鐵從相同位置插入到閉合線圈中的同一位置，第一次緩慢插入線圈時(shí)，磁通量增加慢，第二次迅速插入線圈時(shí)，磁通量增加快，但磁通量變化量相同，a正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律第二次線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大，則磁通量變化率也大，b錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可知第二次感應(yīng)電流大，即i2i1，c錯(cuò)誤；流過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量qttt，由于磁通量變化量相同，電阻不變，所以通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量不變，d正確。答案ad2(多選)如圖1所示，水平放置的u形框架上接一個(gè)阻值為r0的電阻，放在垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)半徑為l、質(zhì)量為m的半圓形硬導(dǎo)體ac在水平向右的恒定拉力f作用下，由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)距離d后速度達(dá)到v，半圓形硬導(dǎo)體ac的電阻為r，其余電阻不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是()圖1a此時(shí)ac兩端電壓為uac2blvb此時(shí)ac兩端電壓為uacc此過(guò)程中電路產(chǎn)生的電熱為qfdmv2d此過(guò)程中通過(guò)電阻r0的電荷量為q解析ac的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e2blv，兩端電壓為uac，a錯(cuò)、b對(duì)；由功能關(guān)系得fdmv2qq摩，c錯(cuò)；此過(guò)程中平均感應(yīng)電流為，通過(guò)電阻r0的電荷量為qt，d對(duì)。答案bd3(多選)如圖2所示，先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈拉出有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，v12v2，在先后兩種情況下()圖2a線圈中的感應(yīng)電流之比i1i221b線圈中的感應(yīng)電流之比i1i212c線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比q1q241d通過(guò)線圈某截面的電荷量之比q1q211解析由于v12v2，根據(jù)eblv得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比，感應(yīng)電流i，則感應(yīng)電流之比為，a正確，b錯(cuò)誤；線圈出磁場(chǎng)所用的時(shí)間t，則時(shí)間比為，根據(jù)qi2rt可知熱量之比為，c錯(cuò)誤；根據(jù)qttt得，d正確。答案ad4(多選) 如圖3所示，足夠長(zhǎng)的平行光滑導(dǎo)軌固定在水平面上，導(dǎo)軌間距為l1 m，其右端連接有定值電阻r2 ，整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面磁感應(yīng)強(qiáng)度b1 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量m2 kg的金屬棒在恒定的水平拉力f10 n的作用下，在導(dǎo)軌上由靜止開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直。導(dǎo)軌及金屬棒的電阻不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是()圖3a產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向在金屬棒中由a指向bb金屬棒向左做先加速后減速運(yùn)動(dòng)直到靜止c金屬棒的最大加速度為5 m/s2d水平拉力的最大功率為200 w解析金屬棒向左運(yùn)動(dòng)切割磁感線，根據(jù)右手定則判斷得知產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由ab，a正確；金屬棒所受的安培力先小于拉力，棒做加速運(yùn)動(dòng)，后等于拉力做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到最大，b錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得：fma，可知棒的速度v增大，加速度a減小，所以棒剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度最大，最大加速度amax m/s25 m/s2，c正確；當(dāng)棒的加速度a0時(shí)速度最大，設(shè)最大速度為vmax，則有f，所以vmax m/s20 m/s，所以水平拉力的最大功率pmaxfvmax1020 w200 w，d正確。答案acd5如圖4所示，線圈匝數(shù)為n，橫截面積為s，線圈總電阻為r，處于一個(gè)均勻增強(qiáng)的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為k，磁場(chǎng)方向水平向右且與線圈平面垂直，電容器的電容為c，兩個(gè)電阻的阻值分別為r和2r。下列說(shuō)法正確的是()圖4a電容器所帶電荷量為b電容器所帶電荷量為c電容器下極板帶正電d電容器上極板帶正電解析閉合線圈與阻值為r的電阻形成閉合回路，線圈相當(dāng)于電源，電容器兩極板間的電壓等于路端電壓；線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ensnsk，路端電壓u，電容器所帶電荷量為qcu，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流從線圈的右端流到左端，線圈的左端電勢(shì)高，電容器上極板帶正電，選項(xiàng)c錯(cuò)誤，d正確。答案d6如圖5所示，將一根絕緣硬金屬導(dǎo)線彎曲成一個(gè)完整的正弦曲線形狀，它通過(guò)兩個(gè)小金屬環(huán)a、b與長(zhǎng)直金屬桿導(dǎo)通，圖中a、b間距離為l，導(dǎo)線組成的正弦圖形頂部或底部到桿的距離都是d。右邊虛線范圍內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向垂直于彎曲導(dǎo)線所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為，現(xiàn)在外力作用下導(dǎo)線沿桿以恒定的速度v向右運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)刻a環(huán)剛從o點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，則下列說(shuō)法正確的是()圖5a在t時(shí)刻，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為bdvb在t時(shí)刻，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2bdvc在t時(shí)刻，回路中的感應(yīng)電流第一次改變方向d在t時(shí)刻，回路中的感應(yīng)電流第一次改變方向解析t時(shí)刻，回路中切割磁感線的有效長(zhǎng)度為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；t時(shí)刻，回路中切割磁感線的有效長(zhǎng)度為d，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為bdv，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；t時(shí)刻，回路中感應(yīng)電流第一次開(kāi)始改變方向，選項(xiàng)c錯(cuò)誤，d正確。答案d7(多選)如圖6所示，豎直平面內(nèi)有一足夠長(zhǎng)的寬度為l的金屬導(dǎo)軌，質(zhì)量為m的金屬導(dǎo)體棒ab可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地上下滑動(dòng)，且導(dǎo)體棒ab與金屬導(dǎo)軌接觸良好，ab電阻為r，其他電阻不計(jì)。導(dǎo)體棒ab由靜止開(kāi)始下落，過(guò)一段時(shí)間后閉合開(kāi)關(guān)s，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒ab仍然做變速運(yùn)動(dòng)，則在以后導(dǎo)體棒ab的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()圖6a導(dǎo)體棒ab做變速運(yùn)動(dòng)期間加速度一定減小b單位時(shí)間內(nèi)克服安培力做的功全部轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能c導(dǎo)體棒減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為閉合電路中的電能和電熱之和，符合能的轉(zhuǎn)化和守恒定律d導(dǎo)體棒ab最后做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度大小為v解析導(dǎo)體棒由靜止下落，在豎直向下的重力作用下做加速運(yùn)動(dòng)。開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，由右手定則判定，導(dǎo)體中產(chǎn)生的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，再由左手定則，可判定導(dǎo)體棒受到的安培力方向向上，fbilbl，導(dǎo)體棒受到的重力和安培力的合力變小，加速度變小，物體做加速度越來(lái)越小的運(yùn)動(dòng)，a正確；最后合力為零，加速度為零，做勻速運(yùn)動(dòng)，由fmg0得，blmg，v，d正確；導(dǎo)體棒克服安培力做功，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，由于電流的熱效應(yīng)，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，b正確。答案abd能力提高練8(多選)如圖7所示，在水平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系xoy中有一光滑金屬圓形導(dǎo)軌boc，直導(dǎo)軌ob部分與x軸重合，圓弧半徑為l，整個(gè)圓形內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b?，F(xiàn)有一長(zhǎng)為l的金屬棒，從圖示位置開(kāi)始平行于半徑oc向右沿x軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知金屬棒單位長(zhǎng)度的電阻為r0，除金屬棒的電阻外其余電阻均不計(jì)，棒與兩導(dǎo)軌始終接觸良好，在金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，它與導(dǎo)軌組成閉合回路，棒的位置由圖中確定，則()圖7a0時(shí)，棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為blvb回路中電流逐漸減小c時(shí)，棒受的安培力大小為d回路中消耗的電功率逐漸增大解析0時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1blv，故a正確；金屬棒向右運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為ebyv，回路中的電阻ryr0，故回路中的電流i，大小為一定值，故b錯(cuò)誤；時(shí)，安培力fbiy，故c正確；再由pi2ri2r0lcos 可知，p隨x增大而減小，d錯(cuò)誤。答案ac9在半徑為r、電阻為r的圓形導(dǎo)線框內(nèi)，以直徑為界，左、右兩側(cè)分別存在著方向如圖8甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。以垂直紙面向外的磁場(chǎng)為正，兩部分磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t的變化規(guī)律分別如圖乙所示。則0t0時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中()圖8a沒(méi)有感應(yīng)電流b感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針c感應(yīng)電流大小為d感應(yīng)電流大小為解析對(duì)左半側(cè)磁場(chǎng)，穿過(guò)導(dǎo)線框的磁通量垂直紙面向外均勻增大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，導(dǎo)線框中由此產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e1，根據(jù)楞次定律可知導(dǎo)線框左半側(cè)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颉?duì)右半側(cè)磁場(chǎng)，穿過(guò)導(dǎo)線框的磁通量垂直紙面向里均勻減小，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，導(dǎo)線框中由此產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e2，根據(jù)楞次定律可知導(dǎo)線框右半側(cè)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，?duì)整個(gè)導(dǎo)線框而言，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為ee1e2，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，故選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律可知感應(yīng)電流的大小為i，故選項(xiàng)c正確，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。答案c10(多選)如圖9所示，兩根相距l(xiāng)0.4 m、電阻不計(jì)的光滑金屬導(dǎo)軌在同一水平面內(nèi)平行放置，兩導(dǎo)軌左端與阻值r0.15 的電阻相連。導(dǎo)軌x0的一側(cè)存在沿x方向均勻增大的穩(wěn)恒磁場(chǎng)，其方向與導(dǎo)軌平面垂直(豎直向下)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.50.5x(t)。一根質(zhì)量m0.1 kg、電阻r0.05 的金屬棒置于導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。棒在水平外力作用下從x0處沿導(dǎo)軌向右做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中回路電流恒為2 a。以下判斷正確的是()圖9a金屬棒在x3 m處的速度為0.5 m/sb金屬棒在x3 m處的速度為0.75 m/sc金屬棒從x0運(yùn)動(dòng)到x3 m過(guò)程中克服安培力做的功為1.6 jd金屬棒從x0運(yùn)動(dòng)到x3 m過(guò)程中克服安培力做的功為3.0 j解析在x3 m處，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b2 t，因?yàn)榛芈分须娏骱銥? a，由閉合電路歐姆定律可知，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4 v，由eblv可得，此時(shí)金屬棒的速度v0.5 m/s，所以選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤；由安培力公式可知，f安bilil(0.50.5x)，隨著x變化呈現(xiàn)線性變化關(guān)系，因此可用平均作用力來(lái)求做功，可得安培力做功為3 j，所以選項(xiàng)c錯(cuò)誤，d正確。答案ad11(1)如圖10所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌，間距l(xiāng)0.3 m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b10.5 t。一根直金屬桿mn以v2 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，桿mn始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。桿mn的電阻r11 ，導(dǎo)軌的電阻可忽略。求桿mn中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1。圖10(2)如圖11所示，圖11一個(gè)匝數(shù)n100的圓形線圈，面積s10.4 m2，電阻r21 。在線圈中存在面積s20.3 m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度b2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖12所示。求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2。(3)圖12有一個(gè)r2 的電阻，將其兩端分別與圖10中的導(dǎo)軌和圖12中的圓形線圈相連接，b端接地。試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢(shì)較高？求這種情況中a端的電勢(shì)a。解析(1)桿mn做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)e1b1lv產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e10.3 v(2)穿過(guò)圓形線圈的磁通量發(fā)生變化e2ns2產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e24.5 v(3)當(dāng)電阻r與圖10中的導(dǎo)軌相連接時(shí)，a端的電勢(shì)較高通過(guò)電阻r的電流i電阻r兩端的電勢(shì)差abira端的電勢(shì)air0.2 v答案(1)0.3 v(2)4.5 v(3)電阻r與圖10中的導(dǎo)軌相連接時(shí)的a端電勢(shì)高0.2 v12如圖13甲所示，半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，其兩極分別與固定水平放置的平行金屬板a、b連接，線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。在t0時(shí)刻，將一質(zhì)量為m、帶電荷量為q、重力不計(jì)的粒子從平行金屬板中心位置由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)在第一個(gè)周期內(nèi)粒子未與金屬板相撞。求：圖13(1)平行金屬板間的距離d