2020-2021學(xué)年物理人教版選修3-2分層作業(yè)(四) 電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用 Word版含解析_第1頁
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文檔簡介

1、分層作業(yè)(四)電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用一、選擇題(15題為單項選擇題,68題為多項選擇題)1單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動,穿過線圈的磁通量隨時間t的變化圖象如圖所示,則()a在t0時,線圈中磁通量最大,感應(yīng)電動勢也最大b在t1102 s時,感應(yīng)電動勢為零c在t2102 s時,感應(yīng)電動勢為零d在02102 s時間內(nèi),線圈中感應(yīng)電動勢的平均值為零2如圖所示,線圈面積s1105 m2,匝數(shù)n100,兩端點連接一電容器,其電容c20 f.線圈中磁場的磁感應(yīng)強度按0.1 t/s增加,磁場方向垂直線圈平面向里,那么電容器所帶電荷量為()a1107 cb1109 cc2109 c d3109

2、c3夏天將到,在北半球,當我們抬頭觀看教室內(nèi)的電風(fēng)扇時,發(fā)現(xiàn)電風(fēng)扇正在逆時針轉(zhuǎn)動金屬材質(zhì)的電風(fēng)扇示意圖如圖所示,由于電磁場的存在,下列關(guān)于a、o兩點的電勢及電勢差的說法,正確的是()aa點電勢比o點電勢高ba點電勢比o點電勢低ca點電勢和o點電勢相等d扇葉長度越短,uao的電勢差數(shù)值越大4環(huán)形線圈放在勻強磁場中,設(shè)在第1 s內(nèi)磁場方向垂直于線圈平面向里,如圖甲所示若磁感應(yīng)強度隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,那么在第2 s內(nèi),線圈中感應(yīng)電流的大小和方向是()a大小恒定,逆時針方向b大小恒定,順時針方向c大小逐漸增加,順時針方向d大小逐漸減小,逆時針方向5矩形導(dǎo)線框abcd固定在一磁場中,磁感線的方

3、向與導(dǎo)線框所在平面垂直,規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度b隨時間變化的規(guī)律如圖所示若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流i的正方向,下列各圖中正確的是()6如圖所示,固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導(dǎo)軌不計電阻,但表面粗糙,導(dǎo)軌左端連接一個電阻r,質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,整個裝置放在勻強磁場中,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直用水平恒力f把棒ab從靜止起向右拉動的過程中,下列說法正確的是()a恒力f做的功等于電路產(chǎn)生的電能b恒力f和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能c克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能d恒力f和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動能之和7一

4、個面積s4102 m2、匝數(shù)n100匝的線圈放在勻強磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,磁感應(yīng)強度b隨時間t變化的規(guī)律如圖所示,則下列判斷正確的是()a在開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率等于0.08 wb/sb在開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零c在開始的2 s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢等于8 vd在第3 s末線圈中的感應(yīng)電動勢等于零8空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場,其邊界如圖(a)中虛線mn所示一硬質(zhì)細導(dǎo)線的電阻率為、橫截面積為s,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心o在mn上t0時磁感應(yīng)強度的方向如圖(a)所示;磁感應(yīng)強度b隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所

5、示則在t0到tt1的時間間隔內(nèi)()a圓環(huán)所受安培力的方向始終不變b圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向c圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為d圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為二、非選擇題9據(jù)報道,一法國攝影師拍到“天宮一號”空間實驗室飛過太陽的瞬間照片中,“天宮一號”的太陽帆板輪廓清晰可見如右圖所示,假設(shè)“天宮一號”正以速度v7.7 km/s繞地球做勻速圓周運動,運動方向與太陽帆板兩端m、n的連線垂直,m、n間的距離l20 m,地磁場的磁感應(yīng)強度垂直于v、mn所在平面的分量b1.0105 t將太陽帆板視為導(dǎo)體(1)求m、n間感應(yīng)電動勢的大小e;(2)在太陽帆板上將一只“1.5 v0.3 w”的小燈泡與m、n相連構(gòu)成閉合

6、電路,不計太陽帆板和導(dǎo)線的電阻,試判斷小燈泡能否發(fā)光,并說明理由10.如圖所示,在水平平行放置的兩根光滑長直導(dǎo)電軌道m(xù)n與pq上,放著一根直導(dǎo)線ab,ab與導(dǎo)軌垂直,它在導(dǎo)軌間的長度為20 cm,這部分的電阻r0.02 .導(dǎo)軌部分處于方向豎直向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度b0.20 t,電阻r0.08 ,其他電阻不計,ab的質(zhì)量為0.02 kg.(1)斷開開關(guān)s,ab在水平恒力f0.01 n的作用下,由靜止沿軌道滑動,經(jīng)過多長時間速度才能達到10 m/s?(2)上述過程中感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達式是怎樣的?(3)當ab的速度達到10 m/s時,閉合開關(guān)s,為了保持ab仍能以10 m/s的速度勻

7、速運動,水平拉力應(yīng)變?yōu)槎嗌伲?1把總電阻為r4 的均勻電阻絲焊接成一半徑為a0.5 m的圓環(huán),水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強度為b1 t的勻強磁場中,如圖所示,一長度為l1.0 m電阻等于r2 ,粗細均勻的金屬棒mn放在圓環(huán)上,它與圓環(huán)始終保持良好的接觸,當金屬棒在外力的作用下以恒定速度v6 m/s向右移動經(jīng)過環(huán)心o時,求:(1)金屬棒上電流的大小及金屬棒兩端的電壓umn;(2)圓環(huán)消耗的熱功率;(3)外力做功的功率12如圖甲所示,平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置,間距l(xiāng)0.4 m導(dǎo)軌右端接有阻值r1 的電阻導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,且接觸良好,導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計,導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎

8、直向下的勻強磁場,bd連線與導(dǎo)軌垂直,長度也為l.從0時刻開始,磁感應(yīng)強度b的大小隨時間t變化,規(guī)律如圖乙所示;同一時刻,棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動,1 s后剛好進入磁場,若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v1 m/s做直線運動,求:(1)棒進入磁場前,回路中的電動勢e.(2)棒在運動過程中受到的最大安培力f.分層作業(yè)(四)1解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律知e,故t0及t2102 s時刻,e0,a錯、c對;t1102 s,e最大,b錯;02102 s,0,e0,d錯答案:c2解析:因磁場在增強,由楞次定律可知a端電勢高,即a板帶正電荷,由法拉第電磁感應(yīng)定律得:enns,故qcensc2109 c故選項c正

9、確答案:c3解析:在北半球,地磁場的豎直分量豎直向下,由右手定則可判斷oa中電流方向由o到a,再根據(jù)在電源內(nèi)部電流由負極流向正極,可知a點為正極,電勢高,a對,b、c錯;由eblv可知d錯答案:a4解析:由圖乙可知,第2 s內(nèi)為定值,由es知,線圈中感應(yīng)電動勢為定值,所以感應(yīng)電流大小恒定第2 s內(nèi)磁場方向向外,穿過線圈的磁通量減少,由楞次定律判斷可知,感應(yīng)電流為逆時針方向,a項正確答案:a5解析:01 s內(nèi)b垂直紙面向里均勻增大,由楞次定律及法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流,方向為逆時針方向,a、c兩項錯誤;23 s內(nèi),磁感應(yīng)強度垂直紙面向外均勻增大,同理可知,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)

10、電流方向為順時針方向,b項錯誤,d項正確答案:d6解析:克服安培力做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,且功的數(shù)值等于電路中產(chǎn)生的電能,c正確;恒力f和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動能之和,故b錯誤、d正確;恒力f做的功等于電路中產(chǎn)生的電能、因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能及棒動能的增量三者之和,a錯誤答案:cd7解析:由圖象求得斜率的大小2 t/s,因此s0.08 wb/s,故a正確;開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量不等于零,故b錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:enns8 v,可知感應(yīng)電動勢大小為8 v,故c正確;由圖看出,第3 s末線圈中的磁通量為零,但磁通量的變化率不為零,感應(yīng)電動勢

11、也不等于零,故d錯誤答案:ac8解析: 由楞次定律(“增反減同”)可判斷出感應(yīng)電流方向始終沿順時針方向,故b正確由左手定則可判斷出圓環(huán)所受安培力的方向先向左后向右,故a錯感應(yīng)電動勢es有效r2,故d錯由電阻定律得圓環(huán)電阻r,則感應(yīng)電流i,故c正確答案:bc9解析:(1)感應(yīng)電動勢eblv,代入數(shù)據(jù)得e1.54 v.(2)不能,因為穿過閉合回路的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流答案:(1)1.54 v(2)不能,因為穿過閉合回路的磁通量不變,不產(chǎn)生感應(yīng)電流10解析:(1)由牛頓第二定律fma,得a m/s20.5 m/s2t s20 s.(2)因為感應(yīng)電動勢eblvblat0.02t(v),所以感應(yīng)電

12、動勢與時間成正比(3)導(dǎo)線ab保持以10 m/s的速度運動,受到的安培力f安bil0.16 n安培力與拉力f是一對平衡力,故f0.16 n.答案:(1)20 s(2)e0.02t(v)(3)0.16 n11.解析:(1)導(dǎo)體棒運動產(chǎn)生電流,它相當于電源,內(nèi)阻為r,電動勢為eblv6 v,畫出等效電路圖如圖所示,根據(jù)右手定則,金屬棒中電流從n流向m,所以m相當于電源的正極,n相當于電源的負極由閉合電路歐姆定律得電流大小:i2 a.金屬棒兩端的電壓umn2 v.(2)圓環(huán)消耗的熱功率pi24 w.(3)外力做功的功率等于電路消耗的總功率p外ie12 w.答案:(1)2 a2 v(2)4 w(3)12 w12解析:(1)正方形磁場的面積為s,則s0.08 m2.在棒進入磁場前,回路中的感應(yīng)電動

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