2019-2020年高中物理 4.4《法拉第電磁感應(yīng)定律》課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-2.doc

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2019-2020年高中物理 4.4《法拉第電磁感應(yīng)定律》課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-2 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 B．線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 C．線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 　D．線圈中磁通量變化的越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 【解析】　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知D正確． 【答案】　D 2．一根直導(dǎo)線長(zhǎng)0.1 m，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)描述錯(cuò)誤的是(　　) A．一定為0.1 V B．可能為零 C．可能為0.01 V D．最大值為0.1 V 【解析】　當(dāng)公式E＝BLvsinθ中B，l，v互相垂直時(shí)，導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，Em＝BLv＝0.10.110 V＝0.1 V，考慮到它們?nèi)叩目臻g位置關(guān)系，所以描述錯(cuò)誤的只有A. 【答案】　A 3. 用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2 m，正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，當(dāng)磁場(chǎng)以10 T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差是(　　) A．Uab＝0.1 V B．Uab＝－0.1 V C．Uab＝0.2 V D．Uab＝－0.2 V 【解析】　 題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在線框中有感應(yīng)電流，把左半部分線框看成電源，其電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為，畫(huà)出等效電路如圖所示，則ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即為電源的路端電壓，設(shè)l是邊長(zhǎng)，且依題意知＝10 T/s. 由E＝得 E＝＝＝10V＝0.2 V |Uab|＝I＝＝V＝0.1 V 由于a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)，故Uab＝－0.1 V，即B選項(xiàng)正確． 【答案】　B 4. 如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)S，將條形磁鐵兩次插入閉合線圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且兩次的起始和終止位置相同，則(　　) A．第一次磁通量變化較大 B．第一次G的最大偏角較大 C．第一次經(jīng)過(guò)G的總電荷量較多 D．若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，G不偏轉(zhuǎn)，故兩次均無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 【解析】　由于兩次插入過(guò)程條形磁鐵的起始位置和終止位置相同，因此磁通量的變化量ΔΦ相同，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)E＝n可知，第一次磁通量的變化率較大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較大，而閉合電路的總電阻相同，故第一次G的最大偏轉(zhuǎn)角度較大，選項(xiàng)B正確；通過(guò)G的電荷量q＝Δt＝Δt＝，即兩次通過(guò)G的電荷量相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，若S斷開(kāi)，電路中無(wú)電流，但仍存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　B 5. 如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一個(gè)圓環(huán)，導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上，P、Q為電容器的兩個(gè)極板，磁場(chǎng)垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋kt(k>0)隨時(shí)間變化，t＝0時(shí)，P、Q兩板電勢(shì)相等，兩板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時(shí)間t，電容器P板(　　) A．不帶電 B．所帶電荷量與t成正比 C．帶正電，電荷量是 D．帶負(fù)電，電荷量是 【解析】　磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋kt(k>0)隨時(shí)間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝＝S＝kS，而S＝，經(jīng)時(shí)間t電容器極板P所帶電荷量Q＝EC＝C，由楞次定律可知，P板帶負(fù)電，故選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 6. 如圖所示，PQRS為一正方形導(dǎo)線框，它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，邊界MN與線框的邊成45角，E、F分別為PS和PQ的中點(diǎn)．關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，正確的說(shuō)法是(　　) A．當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大 B．當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大 C．當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大 D．當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大 【解析】　當(dāng)P點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)，R點(diǎn)也開(kāi)始進(jìn)磁場(chǎng)，這是因?yàn)镻R連線與MN平行，這時(shí)切割磁感線的有效長(zhǎng)度為最大，等于RS.所以，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，電流也最大，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 7. 一個(gè)電阻是R，半徑為r的單匝線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，若以線圈的直徑為軸旋轉(zhuǎn)180，則在此過(guò)程中，導(dǎo)線橫截面上通過(guò)的電荷量為(　　) A．0 B. C. D. 【解析】　由法拉第電磁感應(yīng)定律知，此過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)＝＝，平均電流＝，故導(dǎo)線截面上通過(guò)的電荷量q＝Δt＝＝. 【答案】　C 8. 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，有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，充滿轉(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.BωR2 B．2BωR2 C．4BωR2 D．6BωR2 【解析】　設(shè)經(jīng)過(guò)t，磁通量的變化量 ΔΦ＝BΔS＝B(3R)2－BR2＝4BωtR2. 由法拉第電磁感應(yīng)定律，得 UAB＝＝＝4BωR2. 【答案】　C 9. 如圖所示，在寬為0.5 m的平行導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一個(gè)有效電阻為r＝0.6 Ω的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)軌的兩端分別連接兩個(gè)電阻R1＝4 Ω、R2＝6 Ω，其他電阻不計(jì)．整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.1 T．當(dāng)直導(dǎo)體棒在導(dǎo)體上以v＝6 m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：直導(dǎo)體棒兩端的電壓和流過(guò)電阻R1和R2的電流大小． 【解析】　 本題可由法拉第電磁感應(yīng)定律直接求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后根據(jù)等效電路，由歐姆定律計(jì)算電流大?。? 由題意可畫(huà)出如右圖所示的電路圖，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝Blv＝0.10.56 V＝0.3 V Uab＝＝V＝0.24 V， I1＝＝ A＝0.06 A I2＝＝ A＝0.04 A. 【答案】　0.24 V　0.06 A　0.04 A 能力提升 1. 一正方形閉合導(dǎo)線框abcd邊長(zhǎng)L＝0.1 m，各邊電阻均為1 Ω，bc邊位于x軸上，在x軸原點(diǎn)O右方有寬L＝0.1 m、磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示．在線框以恒定速度4 m/s沿x軸正方向穿越磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，如圖所示的各圖中，能正確表示線框從進(jìn)入到穿出磁場(chǎng)過(guò)程中，ab邊兩端電勢(shì)差Uab隨位置變化情況的是(　　) 【解析】　當(dāng)ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，ab為電源，Uab為路端電壓，Uab＝BLv＝0.3 V；當(dāng)ab邊出磁場(chǎng)時(shí)，dc為電源，Uab＝BLv＝0.1 V，且方向相同，故B項(xiàng)正確． 【答案】　B 2．如圖所示，在下列情況下電流計(jì)G中有電流通過(guò)的是(B為勻強(qiáng)磁場(chǎng))(　　) A．MN向左勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 B．MN向左加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 C．MN向右勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 D．MN向右加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 【解析】　電流計(jì)中如果有電流，線圈a中應(yīng)有變化的磁場(chǎng)，線圈a中的磁場(chǎng)由線圈b中的電流產(chǎn)生，則線圈b中電流一定是變化的，線圈b中的電流是MN切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，則MN必定做變速運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)B、D正確． 【答案】　BD 3．在圖中，EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻不計(jì)，R為電阻，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動(dòng)的導(dǎo)體橫桿．有勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面．若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當(dāng)橫桿AB(　　) A．勻速滑動(dòng)時(shí)，I1＝0，I2＝0 B．勻速滑動(dòng)時(shí)，I1≠0，I2≠0 C．加速滑動(dòng)時(shí)，I1＝0，I2＝0 D．加速滑動(dòng)時(shí)，I1≠0，I2≠0 【解析】　導(dǎo)體棒水平運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)整個(gè)電路，可把AB棒看做電源，等效電路如下圖所示．當(dāng)棒勻速滑動(dòng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E不變，故I1≠0，I2＝0.當(dāng)棒加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E不斷變大，電容器不斷充電，故I1≠0，I2≠0. 【答案】　D 4. 穿過(guò)某閉合線圈的磁通量Φ，隨時(shí)間t按如圖所示的正弦規(guī)律變化．t1時(shí)刻磁通量Φ1最大，t3時(shí)刻磁通量Φ3＝0，時(shí)間Δt1＝t2－t1和Δt2＝t3－t2相等，在Δt1和Δt2時(shí)間內(nèi)閉合線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值分別為和，在t2時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值為e，則(　　) A.> B.< C.>e> D.>e> 【解析】　 仔細(xì)研究圖，看兩個(gè)直角三角形：平行于縱軸(Φ軸)的直角邊，相當(dāng)于磁通量的改變量；平行于橫軸(t軸)的直角邊，為對(duì)應(yīng)的物理過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間；斜邊的斜率，即ΔΦ/Δt，為相應(yīng)時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值，圖非常直觀地顯示>.某時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值與Φ－t圖象在該時(shí)刻切線的斜率對(duì)應(yīng)．t2時(shí)刻Φ－t圖線的切線已畫(huà)在圖上，不難看出>e>. 【答案】　BD 5. 如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路．虛線MN右側(cè)是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直．從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是(　　) A．感應(yīng)電流方向不變 B．CD段直線始終不受安培力 C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值E＝Bav D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值＝πBav 【解析】　在閉合電路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虿蛔?，A正確．根據(jù)左手定則可以判斷，CD段受安培力向下，B不正確．當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí)，等效長(zhǎng)度最大為a，這時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為E＝Bav，C正確．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值＝＝＝πBav，D正確． 【答案】　ACD 6．如圖所示，矩形線圈在0.01 s內(nèi)由原始位置Ⅰ轉(zhuǎn)落至位置Ⅱ.已知ad＝510－2 m，ab＝2010－2 m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2 T，R1＝R3＝1 Ω，R2＝R4＝3 Ω.求： (1)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； (2)轉(zhuǎn)落時(shí)，通過(guò)各電阻的平均電流．(線圈的電阻忽略不計(jì)) 【解析】　線圈由位置Ⅰ轉(zhuǎn)落至位置Ⅱ的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量Φ發(fā)生變化，即產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，視這一線圈為一等效電源，線圈內(nèi)部為內(nèi)電路，線圈外部為外電路，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求解． (1)設(shè)線圈在位置Ⅰ時(shí)，穿過(guò)它的磁通量為Φ1，線圈在位置Ⅱ時(shí)，穿過(guò)它的磁通量為Φ2，有Φ1＝BScos60＝110－2 Wb，Φ2＝BS＝210－2 Wb，所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝110－2 Wb. 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝＝1 V. (2)將具有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈等效為電源，其外電路的總電阻R＝＝2 Ω. 根據(jù)閉合電路歐姆定律得總電流I＝＝ A＝0.5 A. 通過(guò)各電阻的電流I′＝I＝0.25 A. 【答案】　(1)1 V　(2)0.25 A