2019_2020学年高中物理课时作业4电磁感应规律的应用（含解析）粤教版选修3_2.docx

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(本题共6小题，每小题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，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是()Av1v2，方向都向右Bv1v2，方向都向左Cv1v2，v1向右，v2向左 Dv1v2，v1向左，v2向右C当ab棒和cd棒分别向右和向左运动时，两棒均相当于电源，且串联，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(多选)如图所示，半圆形导线框在匀强磁场中以速度v向右平动，下面叙述中正确的是()A闭合线框中有感应电流B线框中各部分导体均产生感应电动势C闭合线框中无感应电流D在不计摩擦的条件下，维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，所以线框中无感应电流，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应电动势，只不过合电动势为0，则选项B正确31831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图甲)它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机据说，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，一个刚刚出生的婴儿有什么用呢？”图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触使铜盘转动，电阻R中就有电流通过已知铜盘半径为r，铜盘内阻忽略不计，铜盘所在区域磁感强度为B，转动的角速度为，则以下判断正确的是()甲乙铜盘转动过程中产生的电流方向是D到C铜盘转动过程中D点的电势高于C点铜盘转动过程中产生的感应电动势大小为EBr2铜盘转动过程中产生的感应电流大小为IA B C DB根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此铜片D的电势高于铜片C的电势，故错误，正确；根据电磁感应定律：EBr，解得：E，根据欧姆定律I，故正确，错误，故B正确4.如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为()A. B.C. DBavA摆到竖直位置时，AB切割磁感线的瞬时感应电动势EB2aBav.由闭合电路欧姆定律有UABBav，故选A.5(多选)如图所示，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 ()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 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6如图所示，固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑，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，下列说法正确的是()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无论cd棒做何种运动，它克服安培力所做的功一定等于电路中产生的电能DR两端的电压始终等于cd棒中感应电动势的值C金属棒加速运动过程中，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加的动能之和；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；无论cd棒做何种运动，它克服安培力所做的功一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棒产生的感应电动势，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L0.5 m，仅ab边有质量且m0.1 kg.线框的总电阻R1 ，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置历时0.1 s，设线框始终处在方向竖直向下、磁感应强度B4102 T的匀强磁场中，如图所示，g取10 m/s2.试求：(1)这个过程中平均电流的大小和方向；(2)若这个过程中产生的焦耳热Q0.3 J，求线框到达竖直位置时ab边所受安培力的大小和方向解析(1)平均感应电动势E平均电流I A0.1 A由楞次定律可判定电流的方向沿badcb.(2)根据能量守恒定律得mgLQmv2代入数据，解得v2 m/s线框到达竖直位置时ab边受到的安培力大小FBILBL，代入数据得F8104 N由左手定则可判定安培力方向向左答案(1)0.1 A方向沿badcb(2)8104 N方向向左能力提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1如图所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落，其上下两边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过程中产生的内能为()Amgh B2mghC大于mgh而小于2mgh D大于2mghB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，克服安培力做功为2mgh，产生的内能亦为2mgh.故选B.2如图所示，线圈由A位置开始下落，在磁场中所受的安培力始终小于重力，则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线圈有一半在磁场中)时，加速度大小关系为 ()AaAaBaCaD BaAaCaDaBCaAaCaBaD DaAaBaCaDC线圈自由下落时，加速度为aAg.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aCg.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，aBg，aDaD，故aAaCaBaD.故选C.3(多选)如图所示，空间存在磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是相互平行的粗糙的长直导轨，处于同一水平面内，其间距为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，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，所受滑动摩擦力大小始终为F.导轨电阻不计则()A通过电阻R的电流方向为由N到QBab棒的最大速度为C电阻R消耗的最大功率为Dab棒速度为v0时的加速度大小为CD由右手定则可知，通过电阻R的电流方向为由Q到N，故A错误；导体棒受到的安培力F安BIL，导体棒匀速运动时速度最大，由平衡条件得F，解得v，故B错误；最大感应电流I，电阻R消耗的最大功率PI2R，故C正确；ab棒速度为v0时导体棒受到的安培力F安BIL，由牛顿第二定律得Fma，解得a，故D正确4某同学用粗细均匀的同一种导线制成“9”字形线框，放在有理想边界的匀强磁场旁，磁感应强度为B，如图所示已知磁场的宽度为2d，abbccddaceefd，导线框从紧靠磁场的左边界以速度v向x轴的正方向匀速运动，设U0Bdv.选项中最能体现be两点间的电压随坐标x变化关系的图象是()ABCDAx在Od过程：线框进入磁场，bc、ce产生的感应电动势都是EBdvU0.根据右手定则判断可知，b点的电势高于c点的电势bc间的电势差为：UbcEU0，则be两点间的电压UbeUbcEU0U0U0；在d2d过程：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，ad、bc、ce产生的感应电动势都是EBdvU0.根据右手定则判断可知，b点的电势高于e点的电势be两点间的电压Ube2E2U0.在2d3d过程：线框穿出磁场，ad边产生的感应电动势是EBdvU0.根据右手定则判断可知，a点的电势高于d点的电势，则得b点的电势高于e点的电势be两点间的电压UbeEU0.故A正确二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(12分)如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02 kg，电阻均为R0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B0.2 T，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恰好保持静止，g取10 m/s2.求：(1)通过cd棒的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的拉力F多大？(3)拉力F做功的功率P是多少？解析(1)对cd棒受力分析可得BIlmgsin 30代入数据，得I1 A根据右手定则判断，通过cd棒的电流方向由d到c.(2)对ab棒受力分析可得FBIlmgsin 30代入数据，得F0.2 N.(3)根据I，PFv得P0.4 W.答案(1)1 A由d到c(2)0.2 N(3)0.4 W6(14分)如图甲所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1 m，上端接有电阻R13 ，下端接有电阻R26 ，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场现将质量m0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落0.2 m过程中始终与导轨保持良好接触，加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示求：甲乙(1)磁感应强度B；(2)杆下落0.2 m过程中通过