2024-2025學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE6電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類狀況一、單項(xiàng)選擇題1．穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘勻稱地削減2Wb，則(D)A．線圈中感生電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加2VB．線圈中感生電動(dòng)勢(shì)每秒鐘削減2VC．線圈中無感生電動(dòng)勢(shì)D．線圈中感生電動(dòng)勢(shì)保持不變解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁通量的改變率，即E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2,1)V＝2V．故D選項(xiàng)正確．2.如圖所示，一個(gè)水平放置的玻璃圓環(huán)形小槽，槽內(nèi)光滑，槽寬度和深度到處相同．現(xiàn)將始終徑略小于槽寬的帶正電小球放在槽中，讓它獲得一初速度v0，與此同時(shí)，有一改變的磁場(chǎng)垂直穿過玻璃圓環(huán)形小槽外徑所對(duì)應(yīng)的圓面積，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小跟時(shí)間成正比例增大，方向豎直向下．設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過程中電荷量不變，則(B)A．小球受到的向心力大小不變B．小球受到的向心力大小不斷增大C．磁場(chǎng)力對(duì)小球做了功D．小球受到的磁場(chǎng)力大小與時(shí)間成正比解析：本題考查了洛倫茲力和楞次定律．解題關(guān)鍵是由楞次定律推斷出感生電場(chǎng)的方向．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間勻稱增大時(shí)，將產(chǎn)生一恒定的感生電場(chǎng)，由楞次定律知，電場(chǎng)方向和小球初速度方向相同，因小球帶正電，電場(chǎng)力對(duì)小球做正功，小球速率漸漸增大，向心力也隨著增大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；帶電小球所受洛倫茲力F＝qBv，隨著速率的增大而增大，同時(shí)B∝t，則F和t不成正比，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3．如圖，MN、GH為平行導(dǎo)軌，AB、CD為跨在導(dǎo)軌上的兩根橫桿，導(dǎo)軌和橫桿均為導(dǎo)體．有勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在平面，方向如圖．I表示回路中的電流(C)A．當(dāng)AB不動(dòng)而CD向右滑動(dòng)時(shí)，I≠0且沿順時(shí)針方向B．當(dāng)AB向左而CD向右滑動(dòng)且速度大小相等時(shí)，I＝0C．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)且速度大小相等時(shí)，I＝0D．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)，且AB速度大于CD時(shí)，I≠0且沿逆時(shí)針方向解析：當(dāng)AB不動(dòng)而CD向右滑動(dòng)時(shí)，I≠0，電流方向沿逆時(shí)針，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)AB向左，CD向右滑動(dòng)時(shí)，兩桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)同向，故I≠0，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)時(shí)，且速度大小相等，則兩桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)等值反向，故I＝0，即C選項(xiàng)正確．當(dāng)AB、CD都向右滑動(dòng)，且AB速度大于CD時(shí)，I≠0，但方向是順時(shí)針，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．4.如圖，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的勻稱金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成“V”字型導(dǎo)軌．空間存在垂直于紙面的勻稱磁場(chǎng)．用力使MN向右勻速運(yùn)動(dòng)，從圖示位置起先計(jì)時(shí)，運(yùn)動(dòng)中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸．下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線，可能正確的是(A)解析：MN切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，L越來越大，回路總電阻也增大，依據(jù)電阻定律可求，然后利用閉合電路歐姆定律即可求解．設(shè)∠bac＝2θ，單位長(zhǎng)度電阻為R0.則MN切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)：E＝BLv＝Bv·2vt×tanθ＝2Bv2t·tanθ；回路總電阻為R＝(2vt·tanθ＋eq\f(2vt,cosθ))R0＝vtR0(2tanθ＋eq\f(2,cosθ))．由閉合電路歐姆定律得：I＝eq\f(E,R)＝eq\f(2Bv2t·tanθ,vtR02tanθ＋\f(2,cosθ))＝eq\f(2Bvtanθ,R02tanθ＋\f(2,cosθ)).i與時(shí)間無關(guān)，是肯定值，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤，故選A.5．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的導(dǎo)線回路，如圖所示．已知電容C＝30μF，回路的長(zhǎng)和寬分別為l1＝8cm，l2＝5cm，磁感應(yīng)強(qiáng)度以改變率5×10－2T/s增大，則(C)A．電容器的上極板帶正電，電荷量為2×10－9CB．電容器的上極板帶負(fù)電，電荷量為6×10－9CC．電容器的上極板帶正電，電荷量為6×10－9CD．電容器的上極板帶負(fù)電，電荷量為8×10－9C解析：回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于電容器兩極板間的電壓，U＝E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·l1·l2＝5×10－2×0.08×0.05V＝2×10－4V，則電容器的電荷量Q＝CU＝30×10－6×2×10－4C＝6×10－9C，由楞次定律可推斷回路中感生電動(dòng)勢(shì)沿逆時(shí)針方向，電容器的上極板帶正電，C選項(xiàng)正確．二、多項(xiàng)選擇題6．如圖甲所示，100匝線圈(圖中只畫了1匝)兩端A、B與一電壓表相連．線圈內(nèi)有一垂直指向紙面內(nèi)方向的磁場(chǎng)，線圈中的磁通量在按圖乙所示規(guī)律改變．下列關(guān)于電壓表的說法正確的是(AC)A．電壓表讀數(shù)為50VB．電壓表讀數(shù)為150VC．電壓表“＋”接線柱接A端D．電壓表“＋”接線柱接B端解析：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×eq\f(0.05,0.1)V＝50V，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；依據(jù)楞次定律可推斷，A端電勢(shì)高于B端，所以電壓表“＋”接線柱接A端，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．本題答案為AC.7．如圖所示，一金屬半圓環(huán)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)突然減弱時(shí)，則兩端點(diǎn)的電勢(shì)(BD)A．N點(diǎn)電勢(shì)高B．M點(diǎn)電勢(shì)高C．若磁場(chǎng)不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，N點(diǎn)電勢(shì)高D．若磁場(chǎng)不變，將半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，M點(diǎn)電勢(shì)高解析：將半圓環(huán)補(bǔ)充為圓形回路，由楞次定律可推斷圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向在半圓環(huán)中由N指向M，即M點(diǎn)電勢(shì)高，B正確；若磁場(chǎng)不變，半圓環(huán)繞MN軸旋轉(zhuǎn)180°的過程中，由楞次定律可推斷，半圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在半圓環(huán)中由N指向M，即M點(diǎn)電勢(shì)高，D正確．8．如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌間距為l，左端與一電阻R相連，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．導(dǎo)軌間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬桿ab垂直于兩導(dǎo)軌放置，電阻為r，與導(dǎo)軌間無摩擦．現(xiàn)對(duì)桿ab施加向右的拉力，使桿ab向右以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，則(BD)A．金屬桿中的電流由a到bB．金屬桿a端的電勢(shì)高于b端的電勢(shì)C．拉力F＝eq\f(B2l2v,R)D．R上消耗的功率P＝(eq\f(Blv,R＋r))2R解析：ab切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由右手定則可推斷電流由b到a，A錯(cuò)；可把a(bǔ)b棒等效成電源，所以a端電勢(shì)高，B對(duì)；產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(Blv,R＋r)，所以F＝F安＝BIl＝eq\f(B2l2v,R＋r)，C錯(cuò)；P＝I2R＝(eq\f(Blv,R＋r))2R，D對(duì)．三、非選擇題9．如圖甲所示，有一面積為150cm2的金屬環(huán)，電阻為0.1Ω，在環(huán)中100cm2的同心圓面上存在如圖乙所示的改變的磁場(chǎng)，在0.1s到0.2s的時(shí)間內(nèi)環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.01_V，金屬環(huán)產(chǎn)生的焦耳熱為10－4_J.解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)得E＝0.01V(其中S＝100cm2，eq\f(ΔB,Δt)＝1T/s)產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝eq\f(E2,R)t＝eq\f(0.01V2,0.1Ω)×0.1s＝10－4J.10．如圖甲所示，截面積為0.2m2的100匝圓形線圈A處在改變的磁場(chǎng)中．磁場(chǎng)方向垂直紙面，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的改變規(guī)律如圖乙所示，設(shè)向外為B的正方向．R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，線圈的內(nèi)阻不計(jì)，求電容器上極板所帶電荷量并說明正負(fù)．答案：7.2×10－6C上極板帶正電解析：E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝100×eq\f(0.02,1)×0.2V＝0.4V電路中的電流I＝eq\f(E,R1＋R2)＝eq\f(0.4,4＋6)A＝0.04A所以UC＝U2＝IR2＝0.04×6V＝0.24VQ＝CUC＝30×10－6×0.24C＝7.2×10－6C由楞次定律和安培定則可知，電容器的上極板帶正電．11．如圖甲所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)＝1m，上端接有電阻R＝3Ω，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻r＝1Ω的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸，桿下落過程中的v－t圖象如圖乙所示．(取g＝10m/s2)求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B