人教物理选修32 电磁感应现象的两类情况 作业.doc

课时分层作业(四)基础达标练(时间：15分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1(多选)下列说法中正确的是()a动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷的作用而引起的b因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的c动生电动势的方向可以由右手定则来判定d导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反【解析】洛伦兹力对导体中自由电荷的作用效果是产生动生电动势的本质，a正确；在导体中自由电荷受洛伦兹力的合力与合速度方向垂直，总功为零，b错误；动生电动势的方向可由右手定则判定，c正确；只有在导体棒做匀速切割磁感线时，除安培力以外的力的合力与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，d错误，故选a、c.【答案】ac2如图4513所示，在匀强磁场中，放置两根光滑平行导轨mn和pq，其电阻不计，ab、cd两根导体棒，其电阻rabrcd，当ab棒在外力f1作用下向左匀速滑动时，cd棒在外力f2作用下保持静止，f1和f2的方向都与导轨平行，那么，f1和f2大小相比、ab和cd两端的电势差相比，正确的是()【导学号：57272052】图4513af1f2，ucduabbf1f2，uabucdcf1f2，uabucd df1f2，uabucd【解析】因ab和cd的磁场力都是fbil，又因为ab棒在外力f1作用下向左匀速滑动时，cd在外力f2作用下保持静止，故f1f2，又由mn、pq电阻不计，所以a、c两点等势，b、d两点等势，因而uabucd，故b正确【答案】b3一直升机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为b，直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图4514所示如果忽略a到转轴中心线的距离，用e表示每个叶片中的感应电动势，则()图4514aefl2b，且a点电势低于b点电势be2fl2b，且a点电势低于b点电势cefl2b，且a点电势高于b点电势de2fl2b，且a点电势高于b点电势【解析】直升机螺旋桨的叶片围绕着轴转动，产生的感应电动势为eblvblvbbl(l)b(2f)l2fl2b，设想ab是闭合电路的一部分导体，由右手定则知感应电流方向为ab，所以b点电势比a点电势高选项a正确【答案】a4(多选)一个面积s4102 m2、匝数n100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度b随时间t变化的规律如图4515所示，则下列判断正确的是()图4515a在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化率等于0.08 wb/sb在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零c在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 vd在第3 s末线圈中的感应电动势等于零【解析】由bt图象可知，在开始的2 s内， wb/s0.08 wb/s，选项a正确，b错误；在开始的2 s内，en1000.08 v8 v，故选项c正确；第3 s末磁感应强度的变化率不为零，则感应电动势也不为零，故选项d错误【答案】ac5水平放置的金属框架cdef处于如图4516所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且与框架接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则()【导学号：57272053】图4516aab中电流增大，ab棒所受摩擦力也增大bab中电流不变，ab棒所受摩擦力也不变cab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大dab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变【解析】磁感应强度均匀增大时，磁通量的变化率恒定，故回路中的感应电动势和感应电流都是恒定的；又棒ab所受的摩擦力等于安培力，即fff安bil，故当b增加时，摩擦力增大，选项c正确【答案】c6英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场如图4517所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场b，环上套一带电荷量为q的小球，已知磁感应强度b随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()图4517a0b.r2qkc2r2qk dr2qk【解析】根据法拉第电磁感应定律，可知均匀变化的磁场产生的感应电动势为esr2k，相当于整个圆环上的电压，则小球运动一周过程中，感生电场对小球的作用力做的功为wuqr2kq，故d项正确【答案】d二、非选择题(14分)7如图4518所示，在水平平行放置的两根光滑长直导轨mn与pq上，放着一根直导线ab，ab与导轨垂直，它在导轨间的长度l20 cm，这部分的电阻r0.02 .导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度b0.20 t，电阻r0.08 ，其他电阻不计，ab的质量为0.02 kg.图4518(1)断开开关s，ab在水平恒力f0.01 n的作用下，由静止沿导轨滑动，经过多长时间速度才能达到10 m/s?(2)上述过程中感应电动势随时间变化的表达式是怎样的？(3)当ab的速度达到10 m/s时，闭合开关s，为了保持ab仍能以10 m/s的速度匀速运动，水平拉力应变为多少？【导学号：57272054】【解析】(1)由牛顿第二定律fma，得a m/s20.5 m/s2，t s20 s.(2)感应电动势eblvblat0.02t，感应电动势与时间成正比(3)导线ab保持以10 m/s的速度运动，受到的安培力f安bil0.16 n安培力与拉力f是一对平衡力，故f拉0.16 n.【答案】(1)20 s(2)e0.02t(3)0.16 n能力提升练(时间：25分钟分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分)1(多选)如图4519所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动(俯视)，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度b随时间成正比例增加的变化磁场若运动过程中小球带电荷量不变，那么()图4519a小球对玻璃圆环的压力一定不断增大b小球所受的磁场力一定不断增大c小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动d磁场力对小球一直不做功【解析】当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针做加速运动，故c正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，故d正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的挤压力fn和磁场的洛伦兹力f，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中fqvb，磁场在增强，小球速度先减小后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大，故b错误；向心力f向m，其大小随速度先减小后增大，因此挤压力fn不是始终增大，故a错误【答案】cd2如图4520所示，空间有一个方向水平的有界磁场区域，一个矩形线框，自磁场上方某一高度下落，然后进入磁场，进入磁场时，导线框平面与磁场方向垂直，则在进入时导线框不可能()【导学号：57272055】图4520a变加速下落b变减速下落c匀速下落 d匀加速下落【解析】导线框刚进入磁场时做什么运动，取决于所受安培力与重力的大小关系若f安mg，则减速；若f安mg，则匀速由于f安随速度发生变化，线框所受合力是变化的，即线框不可能做匀变速运动，应选d.【答案】d3(多选)如图4521所示，磁感应强度为b的匀强磁场有理想界面，用力将矩形线圈从磁场中匀速拉出在其他条件不变的情况下()图4521a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【解析】f匀速拉出线圈过程所做的功为wfl2，又ff安ibl1，i，所以w，可知a、b、c正确，d错误【答案】abc4(多选)如图4522所示，一个由金属导轨组成的回路，竖直放在宽广的匀强磁场中，磁场垂直于该回路所在平面，方向如图所示，其中导线ac可以自由地紧贴竖直的光滑导轨滑动，导轨足够长，回路总电阻为r且保持不变当ac由静止释放后()图4522aac的加速度将达到一个与r成反比的极限值bac的速度将达到一个与r成正比的极限值c回路中的电流将达到一个与r成反比的极限值d回路中的电功率将达到一个与r成正比的极限值【解析】当ac受到的安培力与重力平衡时达稳定状态，加速度为零，选项a错误；blmg，所以vr，最后的功率pmgv，选项b、d正确；bilmg，则电流不变，选项c错误【答案】bd5如图4523所示，用铝板制成u形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在此框的上方，让整体在垂直于纸面沿水平方向的匀强磁场中向左以速度v匀速运动，悬线拉力为ft.则()图4523a悬线竖直，ftmgb悬线竖直，ftmgcv选择合适的大小，可使ft0d因条件不足，ft与mg的大小关系无法确定【解析】设上、下两板之间距离为d，当框架向左切割磁感线时，由右手定则可知下板电势比上板高，由动生电动势公式可知ubdv，故在两板间产生从下向上的电场，ebv，若小球带正电，则受到向下的洛伦兹力qvb，向上的电场力qeqvb，故绳的拉力ftmg，同理，若小球带负电，也可得到同样的结论【答案】a6如图4524所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为b0.使该线框从静止开始绕过圆心o、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生了感应电流现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化，为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()【导学号：57272056】图4524a.b.c.d.【解析】设半圆弧的半径为l，导线框的电阻为r，当线框以角速度匀速转动时产生的感应电动势e1b0l2.当线框不动而磁感应强度随时间变化时，e2l2，由得b0l2l2，即，故c正确【答案】c二、非选择题(14分)7如图4525所示，pn与qm两平行金属导轨相距l1 m，电阻不计，两端分别接有电阻r1和r2，且r16 ，ab导体的电阻为2 ，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 t现ab以恒定速度v3 m/s 匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与r1、r2消耗的