20192020学年高中物理课时作业4电磁感应规律应用含解析粤教版选修3

课时分层作业(四)(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(此题共6小题，每题6分)1．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如下图，以下状况中，能使电容器获取最多电荷量且左侧极板带正电的是( )A．v1＝v2，方向都向右B．v1＝v2，方向都向左C．v1>v2，v1向右，v2向左D．v1>v2，v1向左，v2向右[当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串连，电路中有最大电动势，对应最大的顺时针方向电流，电阻上有最高电压，所以电容器上有最多电荷量，左极板带正电．]2．(多项选择)如下图，半圆形导线框在匀强磁场中以速度v向右平动，下边表达中正确的是( )A．闭合线框中有感觉电流B．线框中各部分导体均产生感觉电动势C．闭合线框中无感觉电流D．在不计摩擦的条件下，保持线框匀速运动不需要外力BCD[因穿过闭合导线框的磁通量未发生变化，

所以线框中无感觉电流，

故不受安培力，则选项

A错误，

C、D正确；线框中各部分导体均切割磁感线产生感觉电动势，只可是合电动势为

0，则选项

B正确．

]3．1831

年10

月

28日，法拉第在一次会议上展现了他发明的圆盘发电机

(图甲)．它是利用电磁感觉的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机．听说，在法拉第表演他的圆盘发电机时，一位贵妇人问道：

“法拉第先生，这东西有什么用呢？”法拉第答道：

“夫人，一个刚才出生的婴儿有什么用呢？”图乙是这个圆盘发电机的表示图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边沿正幸亏两磁极之间，两块铜片知铜盘半径为

C、D分别与转动轴和铜盘的边沿接触．使铜盘转动，电阻R中就有电流经过．已r，铜盘内阻忽视不计，铜盘所在地区磁感强度为B，转动的角速度为ω，则以下判断正确的选项是

(

)甲乙①铜盘转动过程中产生的电流方向是D到C②铜盘转动过程中D点的电势高于C点③铜盘转动过程中产生的感觉电动势大小为＝12E2BrωBr2ω④铜盘转动过程中产生的感觉电流大小为I＝RA．①②B．②③C．③④D．①④B[依据右手定章可知，电流从D点流出，流向C点，所以铜片D的电势高于铜片C的电势，故①错误，②正确；依据电磁感觉定律：＝，v＝ωr，解得：＝Br2ω，依据EBrv2E2EBr2ωB正确．]欧姆定律I＝＝2，故③正确，④错误，故RR如下图，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两头的电阻)，磁感觉强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A用R铰链连结长度为2a、电阻为2的导体棒AB，AB由水平地点紧贴环面摆下，当摆到竖直地点时，B点的线速度为v，则这时AB两头的电压大小为( )BavBavA.3B.62C.BavD．Bav3A[摆到竖直地点时，AB切割磁感线的刹时感觉电动势E＝B·2a·1v＝Bav.由闭合电2R1路欧姆定律有UAB＝RR·4＝3Bav，应选A.]＋245．(多项选择)如下图，磁感觉强度为B的匀强磁场有理想界面，使劲将矩形线圈从磁场中匀速拉出．在其余条件不变的状况下( )A．速度越大时，拉力做功越多B．线圈边长L1越大时，拉力做功越多C．线圈边长L2越大时，拉力做功越多D．线圈电阻越大时，拉力做功越多ABC[匀速拉出线圈过程所做的功为＝2，又＝安＝1，1＝FIBLI＝BLv，所以WFLFFRW2212R，可知A、B、C正确，D错误．]6．如下图，固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不圆滑，垂直于导轨平面有一匀强磁场．质量为m的金属棒cd垂直放在导轨上，除R和cd的电阻r外，其余电阻不计．现用水平恒力F作用于cd，使cd由静止开始向右滑动的过程中，以下说法正确的选项是( )A．水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能B．只有在cd棒做匀速运动时，F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能C．不论cd棒做何种运动，它战胜安培力所做的功必定等于电路中产生的电能D．R两头的电压一直等于cd棒中感觉电动势的值C[金属棒加快运动过程中，

水平恒力

F对

cd棒做的功等于电路中产生的电能、

摩擦产生的内能和金属棒增添的动能之和；金属棒在匀速运动的过程中，水平恒力

F对

cd棒做的功等于电路中产生的电能与摩擦产生的内能之和；不论

cd棒做何种运动，它战胜安培力所做的功必定等于电路中产生的电能，故

A、B错误，C正确；

cd棒相当于电源，

R是外电路，

R两端电压是路端电压，小于

cd棒产生的感觉电动势，故

D错误．]二、非选择题

(14

分)7．可绕固定轴

OO′转动的正方形线框的边长

L＝0.5m，仅

ab边有质量且m＝0.1kg.线框的总电阻R＝1Ω，不计摩擦和空气阻力，线框从水平地点由静止开释，抵达竖直地点历时0.1s，设线框一直处在方向竖直向下、磁感觉强度B＝4×10－2T的匀强磁场中，如下图，g取10m/s2.试求：这个过程中均匀电流的大小和方向；(2)若这个过程中产生的焦耳热Q＝0.3J，求线框抵达竖直地点时ab边所受安培力的大小和方向．[分析](1)均匀感觉电动势E＝ΦBL2t＝tEBL24×10－2×0.52均匀电流I＝R＝Rt＝1×0.1A＝0.1A由楞次定律可判断电流的方向沿badcb.12(2)依据能量守恒定律得mgL＝Q＋2mv代入数据，解得v＝2m/s线框抵达竖直地点时ab边遇到的安培力大小BLvB2L2v－4F＝BIL＝BRL＝R，代入数据得F＝8×10N由左手定章可判断安培力方向向左．[答案](1)0.1A方向沿badcb(2)8×10－4N方向向左[能力提高练]一、选择题(此题共4小题，每题6分)1．如下图，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由着落，其上下两边一直保持水平，途中恰巧匀速穿过一有理想界限、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过程中产生的内能为( )A．mghB．2mghC．大于而小于2mghD．大于2mghmgh[因线框匀速穿过磁场，在穿过磁场的过程中合外力做功为零，战胜安培力做功为2mgh，产生的内能亦为2mgh.应选B.]2．如下图，线圈由A地点开始着落，在磁场中所受的安培力一直小于重力，则它在、AB、C、D四个地点(B、D地点恰巧线圈有一半在磁场中)时，加快度大小关系为()A．aA>aB>aC>aDC．aA＝aC>aB>aD

B．aA＝aC>aD＝aBD．aA＝aB>aC＝aD[线圈自由着落时，加快度为aA＝g.线圈完整在磁场中时，磁通量不变，不产生感觉电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加快度为aC＝g.线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感觉电流，将遇到向上的安培力，依据牛顿第二定律得悉，aB<g，aD<g.线圈完整在磁场中时做匀加快运动，抵达D处的速度大于B处的速度，则线圈在D地方受的安培力大于在B地方受的安培力，又知，磁场力总小于重力，则B>D，故A＝C>B>D.应选C.]aaaaaa3．(多项选择)如下图，空间存在磁感觉强度为B，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是相互平行的粗拙的长直导轨，处于同一水平面内，此间距为L，导轨一端接一阻值为R的电阻，ab是跨接在导轨上质量为m的导体棒，其阻值也为R.从零时刻开始，对ab棒施加一个水平向左的恒力F，使其从静止开始沿导轨做直线运动，此过程中棒一直保持与导轨垂直且接触良1好，所受滑动摩擦力大小一直为4F.导轨电阻不计．则( )A．经过电阻R的电流方向为由N到Q3FRB．ab棒的最大速度为4B2L29F2RC．电阻R耗费的最大功率为16B2L23FB2L2v0D．ab棒速度为v0时的加快度大小为－4m2mRCD[由右手定章可知，经过电阻R的电流方向为由Q到，故A错误；导体棒遇到的安N培力F＝BILB2L2vB2L2vFv＝3FR安＝，导体棒匀速运动时速度最大，由均衡条件得＝＋，解得22，2RF2R42BLE最大BLv最大3F29F2R故B错误；最大感觉电流I＝2＝2＝4，电阻R耗费的最大功率P＝IR＝1622，故CRRBLBL正确；ab棒速度为v时导体棒遇到的安培力F′＝BIL＝B2L2v0B2L2v02R，由牛顿第二定律得2R0安22FFBLv044m2mR4．某同学用粗细均匀的同一种导线制成“9”字形线框，放在有理想界限的匀强磁场旁，磁感觉强度为B，如下图．已知磁场的宽度为2d，ab＝bc＝cd＝da＝ce＝ef＝d，导线框从紧靠磁场的左界限以速度v向x轴的正方向匀速运动，设U＝Bdv.选项中最能表现be两点间0的电压随坐标x变化关系的图象是()ABCDA[x在O～d过程：线框进入磁场，bc、ce产生的感觉电动势都是E＝Bdv＝U0.依据右手定章判断可知，b点的电势高于c点的电势．bc间的电势差为：Ubc＝43E＝43U0，则be两点间37的电压U＝U＋E＝4U0＋U0＝4U0；在d～2d过程：线框完整进入磁场，磁通量不变，没有感bebc应电流产生，ad、bc、ce产生的感觉电动势都是E＝Bdv＝U0.依据右手定章判断可知，b点的电势高于e点的电势．be两点间的电压be＝2＝20.在2～3d过程：线框穿出磁场，ad边UEUd产生的感觉电动势是E＝Bdv＝U.依据右手定章判断可知，a点的电势高于d点的电势，则得0b点的电势高于e点的电势．be两点间的电压U＝4E＝4U.故A正确．]be110二、非选择题(此题共2小题，共26分)5．(12分)如下图，两根足够长的圆滑金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5m，其电阻不计，两导轨及其组成的平面均与水平面成30°角．完全同样的两金属棒ab、cd分别垂直导轨搁置，每棒两头都与导轨一直有优秀接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R＝0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感觉强度为B＝0.2T，棒ab在平行于导轨向上的拉力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰巧保持静止，g取10m/s2.求：经过cd棒的电流I是多少，方向怎样？棒ab遇到的拉力F多大？拉力F做功的功率P是多少？[分析](1)对cd棒受力剖析可得BIl＝sin30°mg代入数据，得I＝1A依据右手定章判断，经过cd棒的电流方向由d到c.对ab棒受力剖析可得F＝BIl＋mgsin30°代入数据，得F＝0.2N.Blv(3)依据I＝2R，P＝Fv得P＝0.4W.[答案](1)1A由d到c(2)0.2N(3)0.4W6．(14分)如图甲所示，平行金属导轨竖直搁置，导轨间距为L＝1m，上端接有电阻R1＝3Ω，下端接有电阻2＝6Ω，虚线′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质量mROO＝0.1kg、电阻不计的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止开释，杆着落0.2m过程中一直与导轨保持优秀接触，加快度a与着落距离h的关系图象如图乙所示．求：甲乙磁感觉强度B；(2)杆着落0.2m过程中经过电阻2的电荷量q.R[分析](1)由题图乙知，杆自由着落距离