人教版选修32 电磁感应现象的两类情况 课时作业.doc

2018-2019学年人教版选修3-2 电磁感应现象的两类情况 课时作业一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.一段导线在磁场中做切割磁感线运动,下面说法正确的是()a.导体中一定有感应电动势b.导体中一定有感应电流c.导体一定受到与运动方向相反的磁场作用力d.导体一定受到与运动方向相同的磁场作用力【解析】选a。导线在磁场中做切割磁感线运动,就能产生感应电动势,但是如果电路不闭合,就不会有感应电流。导体受到的力不一定与运动方向相反。故选a。2.如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻r。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是()a.ab中的感应电流方向由b到ab.ab中的感应电流逐渐减小c.ab所受的安培力保持不变d.ab所受的静摩擦力逐渐减小【解析】选d。磁感应强度均匀减小,磁通量减小,根据楞次定律得,ab中的感应电流方向由a到b,故a错误;由于磁感应强度均匀减小,根据法拉第电磁感应定律e=得,感应电动势恒定,则ab中的感应电流不变,故b错误;根据安培力公式f=bil知,电流不变,b均匀减小,则安培力减小,故c错误;导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡,f=f,安培力减小,则静摩擦力减小,故d正确。3.面积s=410-2m2,匝数n=100匝的线圈,放在匀强磁场中且磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度b随时间t变化的规律如图所示,下列判断正确的是()a.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于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0.08 vd.在第3 s末线圈中的感应电动势等于零【解析】选a。由图象的斜率求得= t/s=-2 t/s,因此=s=-2410-2 wb/s=-810-2 wb/s,即磁通量变化率为0.08 wb/s,a正确;开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量不等于零,b错误;根据法拉第电磁感应定律得:e=n =ns=1002410-2 v=8 v,可知它们的感应电动势大小为8 v,c错误;由图看出,第3 s末线圈中的磁通量为零,但磁通量的变化率不为零,感应电动势也不等于零,d错误,故选a。4.在匀强磁场中,有一个接有电容器的导线回路,如图所示。已知电容c=30 f,回路的长和宽分别为l1=8 cm,l2=5 cm,磁感应强度的变化率为510-2 t/s,若磁感应强度向里均匀增大,则()世纪金榜导学号a.电容器的上极板带正电,电荷量为210-9 cb.电容器的上极板带负电,电荷量为610-9 cc.电容器的上极板带正电,电荷量为610-9 cd.电容器的上极板带负电,电荷量为810-9 c【解析】选c。回路中的感应电动势等于电容器两极板间的电压,u=e= =510-20.050.08 v=210-4 v,则电容器的电荷量q=cu= 3010-6210-4 c=610-9 c,由楞次定律可判断回路中感应电动势沿逆时针方向,电容器的上极板带正电,c选项正确。5.如图所示,匀强磁场方向竖直向下,磁感应强度为b。正方形金属框abcd可绕光滑轴oo转动,边长为l,总电阻为r,ab边质量为m,其他三边质量不计,现将abcd拉至水平位置,并由静止释放,经时间t到达竖直位置,ab边的速度大小为v,则在金属框内产生热量大小等于()a.b.c.mgl-d.mgl+【解析】选c。金属框绕光滑轴转下的过程中机械能有损失但能量守恒,损失的机械能为mgl-,故产生的热量为mgl-,c正确。6.如图所示,竖直放置的平行金属导轨上端跨接一个阻值为r的电阻。质量为m的金属棒mn可沿平行导轨竖直下滑,不计轨道与金属棒的电阻。金属棒自由下落了h后进入一个有上下边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直轨道平面,磁场宽度也为h,设金属棒mn到达上边界aa时的速度为v1,到达下边界bb时的速度为v2,则以下说法不正确的是世纪金榜导学号()a.进入磁场区后,mn可能做匀速运动,则v1=v2b.进入磁场区后,mn可能做加速运动,则v1v2d.通过磁场区域的过程中,r上释放出的焦耳热一定是mgh【解析】选d。金属棒在进入磁场前自由下落,当刚进入磁场产生感应电流对应的安培力刚好等于重力时,则接着做匀速直线运动,此时v1=v2,a正确;当刚进入磁场产生感应电流对应的安培力大于重力时,根据牛顿第二定律,则做减速运动,此时v1v2,c正确;当刚进入磁场产生感应电流对应的安培力小于重力时,由牛顿第二定律,则做加速运动,此时v1a2a3a4b.a1=a2=a3=a4c.a1=a3a2a4d.a4=a2a3a1【解析】选c。线圈自由下落时,加速度为a1=g。线圈完全在磁场中时,磁通量不变,不产生感应电流,线圈不受安培力作用,只受重力,加速度为a3=g。线圈进入和穿出磁场过程中,切割磁感线产生感应电流,将受到向上的安培力,根据牛顿第二定律得知,a2g,a4a4,故a1=a3a2a4,故c正确,a、b、d错误。2.(7分)(多选)如图所示,阻值为r的金属棒从图示ab位置分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到ab位置,若v1v2=12,则在这两次过程中世纪金榜导学号()a.回路电流i1i2=12b.产生的热量q1q2=12c.通过任一截面的电荷量q1q2=12d.外力的功率p1p2=12【解析】选a、b。感应电动势为blv,感应电流i=,大小与速度成正比,产生的热量q=i2rt= b、l、l、r是一样的,两次产生的热量比等于运动速度比,选项a、b正确;通过任一截面的电荷量q=it=与速度无关,所以这两个过程中,通过任一截面的电荷量之比应为11,选项c错误;金属棒运动中受磁场力的作用,为使棒匀速运动,外力大小要与磁场力相等,则外力的功率p=fv=bilv=,其中b、l、r大小相等,外力的功率与速度的二次方成正比,所以外力的功率之比应为14,选项d错误。故选a、b。3.(7分)(多选)如图所示,一个有界均匀磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由图示位置自由下落,当bc边刚进入磁场时,线框恰好做匀速运动,线框边长l小于磁场宽度h,则()a.线框进入磁场时,感应电流方向为abcdab.线框离开磁场时,受到的安培力方向竖直向上c.线框bc边刚进入磁场时的感应电流小于线框bc边刚离开时的感应电流d.线框穿过磁场的过程中机械能守恒【解析】选b、c。线框进入磁场时,磁通量增大,因此感应电流形成磁场方向向里,由安培定则可知感应电流方向为adcba,安培力方向竖直向上,同理线框离开磁场时,电流方向为abcda,安培力方向竖直向上,故a错误,b正确。当bc边刚进入磁场时,线框恰好做匀速运动,完全进入磁场后,磁通量不变,线框中没有感应电流产生,不受安培力,所以线框做匀加速运动,则线框bc边刚离开时的速度大于bc边刚进入磁场时的速度,由i=,知线框bc边刚进入磁场时的感应电流小于线框bc边刚离开时的感应电流。故c正确。线框穿过磁场的过程中,由于安培力做负功,其机械能不守恒。故d错误。故选b、c。4.(19分)如图所示,空间存在有界匀强磁场,磁感应强度b=5 t,方向垂直纸面向里,上下宽度为d=0.35 m。现将一边长l=0.2 m的正方形导线框自磁场上边缘由静止释放,经过一段时间,导线框到达磁场下边界,之后恰好匀速离开磁场区域。已知导线框的质量m=0.1 kg,电阻r=2 。(g取10 m/s2)求:世纪金榜导学号(1)导线框匀速穿出磁场的速度。(2)导线框进入磁场过程中产生的焦耳热。(3)若在导线框进入磁场过程对其施加合适的外力f,则可以使其匀加速地进入磁场区域,且之后的运动同没施加外力f时完全相同。请写出f随时间t变化的函数表达式。【解析】(1)导线框匀速穿出磁场过程中i=ilb=mg得:导线框匀速穿出磁场过程中,速度v=2 m/s(2)自导线框刚要进入磁场至刚要离开磁场的过程中,仅进入磁场过程中有焦耳热产生,由能量守恒得:mgd=mv2+q得:q=0.15 j(3)导线框刚好完全进入磁场至刚好要离开磁场的过程v2-=2g(d-l)得:导线框刚好完全进入磁场的速度v0=1 m/s导线框进入磁场的过程由=2al得:a=2.5 m/s2l=a,得:t0=0.4 s取向下为正方向有:mg-f-=mav=at得:f=0.75-1.25t(0t0.4 s)。答案:(1)2 m/s(2)0.15 j(3)f=0