【優(yōu)化方案】2020-2021學(xué)年高二下學(xué)期物理3-2(人教版)第四章第四節(jié)課時(shí)作業(yè)

一、單項(xiàng)選擇題1．穿過(guò)某線圈的磁通量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值的時(shí)間是()A．0～2s B．2～4sC．4～6s D．6～10s解析：選C.在Φ-t圖象中，其斜率在數(shù)值上等于磁通量的變化率，斜率越大，電動(dòng)勢(shì)也越大，故C正確．2．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖所示，已知C＝30μF，L1＝5cm，L2＝8cm，磁場(chǎng)以5×10－2T/s的速率增加，則()A．電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×10－5CB．電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×10－5CC．電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×10－9CD．電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×10－9C解析：選C.電容器兩極板間的電勢(shì)差U等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，由法拉第電磁感應(yīng)定律，可得E＝eq\f(ΔB,Δt)·L1L2＝2×10－4V，電容器的帶電荷量Q＝CU＝CE＝6×10－9C，再由楞次定律可知上極板的電勢(shì)高，帶正電，故選C.3．粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行．現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖所示，則在移出過(guò)程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差確定值最大的是()解析：選B.不同方向拉出磁場(chǎng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相等，回路中的電流相等，幾種狀況下，eq\a\vs4\al(a、b)兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差只有是路端電壓時(shí)最大．故選B.4．物理試驗(yàn)中常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷量，如圖所示，探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．已知線圈匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，開(kāi)頭線圈平面與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)180°，沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為()A.eq\f(qR,2nS) .eq\f(qR,nS)C.eq\f(qR,2S) .eq\f(qR,S)解析：選A.q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)·Δt＝neq\f(ΔΦΔt,Δt·R)＝neq\f(ΔΦ,R)＝neq\f(2BS,R)，所以B＝eq\f(qR,2nS).故選A.5.(2022·承德試驗(yàn)中學(xué)高二月考)如圖所示，導(dǎo)體AB的長(zhǎng)為2R，繞O點(diǎn)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，OB為R，且OBA三點(diǎn)在一條直線上，有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)布滿轉(zhuǎn)動(dòng)平面且與轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直，那么AB兩端的電勢(shì)差為()A.eq\f(1,2)BωR2 B．2BωR2C．4BωR2 D．6BωR2解析：選C.A點(diǎn)線速度vA＝ω·3R，B點(diǎn)線速度vB＝ω·R，AB棒切割磁感線的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(vA＋vB,2)＝2ω·R，由E＝Blv得A、B兩端的電勢(shì)差為4BωR2，故選C.☆6.(2022·余杭試驗(yàn)中學(xué)高二檢測(cè))一閉合圓形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的軸線與磁場(chǎng)方向成30°角，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化．在下列方法中，能使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是()A．把線圈匝數(shù)增大一倍B．把線圈面積增大一倍C．把線圈半徑增大一倍D．把線圈匝數(shù)削減到原來(lái)的一半解析：選C.設(shè)感應(yīng)電流為I，電阻為R，匝數(shù)為n，線圈半徑為r，線圈面積為S，導(dǎo)線橫截面積為S′.由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBScos30°,Δt)由閉合電路歐姆定律知I＝eq\f(E,R)由電阻定律知R＝ρeq\f(n·2πr,S′)則I＝eq\f(ΔBrS′,2ρΔt)cos30°.其中eq\f(ΔB,Δt)、ρ、S′均為恒量，所以I∝r，故選C.二、多項(xiàng)選擇題7．(2022·江蘇揚(yáng)州高二月考)下列說(shuō)法正確的是()A．穿過(guò)線圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)確定為零B．穿過(guò)線圈的磁通量不為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也確定不為零C．穿過(guò)線圈的磁通量均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變化D．穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大解析：選CD.由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，與磁通量的大小沒(méi)有直接的聯(lián)系，所以A、B錯(cuò)誤，D正確；穿過(guò)線圈的磁通量均勻變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，所以C正確．8．(2022·山西昔陽(yáng)中學(xué)高二月考)用一根橫截面積為S，電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán)，ab為圓環(huán)的一條直徑．如圖所示，在ab的左側(cè)存在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)垂直圓環(huán)所在平面，方向如圖．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k<0)則()A．圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B．圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢(shì)C．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為eq\f(krS,2ρ)D．圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小Uab＝eq\f(1,4)kπr2解析：選BD.由變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k<0)可知磁場(chǎng)均勻減弱，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢(shì)，則A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(kπr2,2)，所以圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(kSr,4ρ)，則C錯(cuò)誤；圓環(huán)處于磁場(chǎng)內(nèi)的一半相當(dāng)于電源，外面的一半相當(dāng)于外電路，題中a、b兩點(diǎn)間的電壓是路端電壓，應(yīng)為eq\f(kπr2,4)，則D正確．故選BD.☆9.如圖所示，三角形金屬導(dǎo)軌EOF上放有一金屬桿AB，在外力作用下，使AB保持與OF垂直，以速度v勻速?gòu)腛點(diǎn)開(kāi)頭右移，若導(dǎo)軌與金屬桿均為粗細(xì)相同的同種金屬制成，則下列推斷正確的是()A．電路中的感應(yīng)電流大小不變B．電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變C．電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)漸漸增大D．電路中的感應(yīng)電流漸漸減小解析：選AC.導(dǎo)體桿從O開(kāi)頭到如題圖所示位置所經(jīng)受時(shí)間設(shè)為t，∠EOF＝θ，則導(dǎo)體桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度l⊥＝OBtanθ，故E＝Bl⊥v⊥＝Bvttanθ·v＝Bv2ttanθ，即電路中電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正比，C正確；電路中電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Bv2tanθ·t,ρl/S)，而l＝△OAB的周長(zhǎng)＝OB＋AB＋OA＝vt＋vt·tanθ＋eq\f(vt,cosθ)＝vteq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋tanθ＋\f(1,cosθ)))所以I＝eq\f(BvStanθ,ρ\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋tanθ＋\f(1,cosθ))))＝恒量，所以A正確．故選AC.三、非選擇題10．半徑為r、電阻為R的n匝圓形線圈在邊長(zhǎng)為l的正方形abcd之外，勻強(qiáng)磁場(chǎng)布滿并垂直穿過(guò)該正方形區(qū)域，如圖甲所示．當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示時(shí)，則穿過(guò)圓形線圈磁通量的變化率為_(kāi)_______，t0時(shí)刻線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流為_(kāi)_______．解析：磁通量的變化率為eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＝eq\f(B0,t0)l2；依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝neq\f(B0,t0)l2，再依據(jù)閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流I＝neq\f(ΔΦ,ΔtR)＝neq\f(B0l2,t0R).答案：eq\f(B0,t0)l2neq\f(B0l2,t0R)11．把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，一長(zhǎng)度為2a，電阻等于R，粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過(guò)環(huán)心O時(shí)，求：(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN；(2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率．解析：本題關(guān)鍵是要分析清楚電路結(jié)構(gòu)，畫(huà)出等效電路圖．(1)把切割磁感線的金屬棒看成一個(gè)具有內(nèi)阻為R，電源電動(dòng)勢(shì)為E的電源，兩個(gè)半圓環(huán)看成兩個(gè)并聯(lián)電阻，畫(huà)出等效電路如圖所示．等效電源電動(dòng)勢(shì)為：E＝Blv＝2Bav.外電路的總電阻為：R外＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝eq\f(1,2)R.棒上電流大小為：I＝eq\f(E,R總)＝eq\f(2Bav,\f(1,2)R＋R)＝eq\f(4Bav,3R)，電流方向從N流向M.依據(jù)分壓原理，棒兩端的電壓為：UMN＝eq\f(R外,R外＋R)·E＝eq\f(2,3)Bav.(2)圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率為：P＝IE＝eq\f(8B2a2v2,3R).答案：(1)eq\f(4Bav,3R)N→Meq\f(2,3)Bav(2)eq\f(8B2a2v2,3R)12．如圖所示，用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь€做成邊長(zhǎng)為l的單匝正方形線框MNPQ，線框每一邊的電阻都相等．將線框置于光滑絕緣的水平面上．在線框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)邊界間的距離為2l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場(chǎng)邊界的速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)．在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線框平面水平，且MN邊與磁場(chǎng)的邊界平行．求：(1)線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框中感應(yīng)電流的大??；(2)線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN；(3)在線框從MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到PQ邊剛穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中產(chǎn)生的熱量是多少？解析：(1)線框MN邊在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝