高中物理 4.4《法拉第电磁感应定律》课下作业1 新人教选修32.doc

2013物理人教选修3-2 4.4法拉第电磁感应定律课下作业(1)1关于反电动势，下列说法中正确的是()a只要线圈在磁场中运动就能产生反电动势b只要穿过线圈的磁通量变化，就产生反电动势c电动机在转动时线圈内产生反电动势d反电动势就是发电机产生的电动势解析：反电动势是与电源电动势相反的电动势，其作用是削弱电源的电动势。产生反电动势的前提是必须有电源存在，故正确答案为c。答案：c2.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图1所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()a02 sb24 sc45 s d510 s 图1解析：图像斜率越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小。答案：d3环形线圈放在匀强磁场中，设在第1 s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图2甲所示。若磁感应强度随时间t的变化关系如图2乙所示，那么在第2 s内，线圈中感应电流的大小和方向是()图2a大小恒定，逆时针方向b大小恒定，顺时针方向c大小逐渐增加，顺时针方向d大小逐渐减小，逆时针方向解析：由图乙可知，第2 s内为定值，由es知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定。第2 s 内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，a项正确。答案：a4一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()a.b1c2 d4解析：根据法拉第电磁感应定律e，设初始时刻磁感应强度为b0，线圈面积为s0，则第一种情况下的感应电动势为e1b0s0；则第二种情况下的感应电动势为e2b0s0，所以两种情况下线圈中的感应电动势相等，比值为1，故选项b正确。答案：b5.在图3中，ef、gh为平行的金属导轨，其电阻可不计，r为电阻器，c为电容器，ab为可在ef和gh上滑动的导体横杆。有匀强磁场垂直于导轨平面。若用i1和i2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆ab() 图3a匀速滑动时，i10，i20b匀速滑动时，i10，i20c加速滑动时，i10，i20d加速滑动时，i10，i20解析：导体杆水平运动时产生感应电动势，对整个电路，可把ab杆看做电源，当杆匀速滑动时，电动势e不变，故i10，i20；当杆加速滑动时，电动势e不断变大，电容器不断充电，故i10，i20。选项d正确。答案：d6.如图4所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为b，圆环直径为l；长为l、电阻为r/2的金属棒ab放在圆环上，以速度v0向左运动，当棒ab运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为()a0 bblv0 图4cblv0/2 dblv0/3解析：切割磁感线的金属棒ab相当于电源，其电阻相当于电源内阻，当运动到虚线位置时，两个半圆相当于并联的外电路，可画出如图所示的等效电路图。r外r并i金属棒两端电势差相当于路端电压uabir外blv0。答案：d7.如图5所示，闭合导线框abcd的质量可以忽略不计，将它从图中所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3 s 时间拉出，拉动过程中导线ab 所受安培力为f1，通过导线横截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，拉动过程中导线ab所受安培力为f2，通过导线横截面的电荷 图5量为q2，则()af1f2，q1q2 bf1f2，q1q2cf1f2，q1q2 df1f2，q1q2解析：由于线框在两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即12，而通过导线横截面的电荷量qn，得q1q2；由于两次拉出所用时间t1t2，则所产生的感应电动势e1e2，闭合回路中的感应电流i1i2，又安培力fbil，可得f1f2，故选项d正确。答案：d8.(2011福建高考)如图6所示，足够长的u型光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中mn与pq平行且间距为l，导轨平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为r，当流过ab棒某一横截面的电量为q时， 图6棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中()a运动的平均速度大小为vb下滑的位移大小为c产生的焦耳热为qblvd受到的最大安培力大小为sin 解析：由eblv、i、f安bil可得棒的速度为v时的安培力为，d错；对金属棒受力分析如图甲所示。据牛顿运动定律判断可得金属棒的运动情况如图乙所示。由图可知金属棒这一过程的平均速度大于v，a错；由法拉第电磁感应定律得到金属棒这一过程的电量q，因此金属棒下滑的位移x，b对；由能量关系可得这一过程产生的焦耳热qmgsin mv2，c错，故选b。答案：b9如图7(a)所示，一个500匝的线圈的两端跟r99 的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20 cm2，电阻为1 ，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图7(b)所示。求磁场变化过程中通过电阻r的电流为多大。图7解析：由题图(b)知，线圈中磁感应强度b均匀增加，其变化率 t/s10 t/s，由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为enns5001020104 v10 v，由闭合电路欧姆定律得通过电阻r的电流大小为i a0.1 a。答案：0.1 a10.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为l，总电阻为r，总质量为m，将其置于磁感应强度为b的水平匀强磁场上方h处，如图8所示，线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时：(1)求线框中产生的感应电动势大小；(2)求cd两点间的电势差大小； 图8(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。解析