第九章第3單元電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用課時(shí)作業(yè)

1、必修部分 選修3-2 第九章 第3單元 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 課時(shí)作業(yè)命 題 設(shè) 計(jì)難度目標(biāo) 題號(hào) 較易中等稍難單一目標(biāo)電磁感應(yīng)中的力學(xué)問(wèn)題64、5電磁感應(yīng)中的電路問(wèn)題1、3電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題2、7、8綜合目標(biāo)綜合應(yīng)用9、1011、12一、單項(xiàng)選擇題(本題共5小題，每小題7分，共35分)1如圖1所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為 R(指拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，在環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線(xiàn)速度為v，則這時(shí)AB兩端的電壓大小為 ()A. B. C. DBav解析：擺

2、到豎直位置時(shí)，AB切割磁感線(xiàn)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EB2a(v)Bav.由閉合電路歐姆定律，UABBav，故選A.答案：A2如圖2所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和2L的兩只閉合線(xiàn)框a和b，以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中勻速地拉到磁場(chǎng)外，不考慮線(xiàn)框的動(dòng)能，若外力對(duì)環(huán)做的功分別為Wa、Wb，則WaWb為 ()A14 B12C11 D不能確定解析：根據(jù)能量守恒可知，外力做的功等于產(chǎn)生的電能，而產(chǎn)生的電能又全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱WaQaWbQb由電阻定律知Rb2Ra，故WaWb14.A項(xiàng)正確答案：A3如圖3所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，直導(dǎo)線(xiàn)MN垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置

3、處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電容器的電容為C，除電阻R外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線(xiàn)的電阻均不計(jì)現(xiàn)給導(dǎo)線(xiàn)MN一初速度，使導(dǎo)線(xiàn)MN向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)，則 ()A電容器兩端的電壓為零B電阻兩端的電壓為BLvC電容器所帶電荷量為CBLvD為保持MN勻速運(yùn)動(dòng)，需對(duì)其施加的拉力大小為解析：當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)MN勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，穩(wěn)定后，電容器既不充電也不放電，無(wú)電流產(chǎn)生，故電阻兩端無(wú)電壓，電容器兩極板間電壓UEBLv，所帶電荷量QCUCBLv，故A、B錯(cuò)，C對(duì)；MN勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，因無(wú)電流而不受安培力，故拉力為零，D錯(cuò)答案：C4如圖4所示，有一用鋁板制成的U

4、型框，將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細(xì)線(xiàn)懸掛在框中，使整體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直于磁場(chǎng)方向向左以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，懸掛拉力為FT，則()A懸線(xiàn)豎直，F(xiàn)TmgB懸線(xiàn)豎直，F(xiàn)TmgC懸線(xiàn)豎直，F(xiàn)TmgD無(wú)法確定FT的大小和方向解析：設(shè)兩板間的距離為L(zhǎng)，由于向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中豎直板切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)，由右手定則判斷下板電勢(shì)高于上板，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)大小EBLv，即帶電小球處于電勢(shì)差為BLv的電場(chǎng)中，所受電場(chǎng)力F電qE電qqqvB.設(shè)小球帶正電，則所受電場(chǎng)力方向向上同時(shí)小球所受洛倫茲力F洛qvB，方向由左手定則判斷豎直向下，即F電F洛，所以FTmg.同理分析可知當(dāng)小球帶負(fù)電時(shí)，F(xiàn)Tmg.故無(wú)論小球帶什么電，F(xiàn)

5、Tmg.選項(xiàng)A正確答案：A5(2010揚(yáng)州模擬)如圖5甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角為60的斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖5乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力F作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬的正方向，則在0t1時(shí)間內(nèi)，圖6中能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是 ()解析：由楞次定律可判定回路中的電流方向始終為ba，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路中電流大小恒定，故A、B錯(cuò)；由F安BIL可得F安隨B

6、的變化而變化，在0t0時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負(fù)值；在t0t1時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎?，故C錯(cuò)誤，D正確答案：D二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得3分，錯(cuò)選或不答的得0分)6(2010徐州模擬模擬)如圖7所示，有兩根和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度vm，則 ()A如果B增大，vm將變大B如果變大

7、，vm將變大C如果R變大，vm將變大D如果m變小，vm將變大解析：以金屬桿為研究對(duì)象，受力如圖所示根據(jù)牛頓第二定律得mgsinF安ma，其中F安.當(dāng)a0時(shí)，vvm，解得vm，結(jié)合此式分析即得B、C選項(xiàng)正確答案：BC7如圖8所示的電路中，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌下端接有電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，斜面處在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電阻可略去不計(jì)的金屬棒ab質(zhì)量為m，受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用，金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，則它在下滑h高度的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是 ()A作用在金屬棒上各力的合力做功為零B重力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C重力與恒力F做功的代數(shù)和等于

8、電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D金屬棒克服安培力做功等于重力與恒力F做的總功與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和解析：由于金屬棒勻速下滑，故作用在棒上的各個(gè)力的合力做功為零，故A對(duì)；克服安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故B錯(cuò)誤；列出動(dòng)能定理方程WGWFW安0，變形可得WGWFW安，可知C正確，D錯(cuò)誤答案：AC8如圖9所示，光滑的“”形金屬導(dǎo)體框豎直放置，質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反，但均垂直于框架平面，分別處在abcd和cdef區(qū)域現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，當(dāng)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)B1區(qū)域后，恰好做勻速運(yùn)動(dòng)以下說(shuō)法中正確的有()A若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后

9、將加速下滑B若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑C若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后可能先減速后勻速下滑解析：若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后，磁場(chǎng)反向，回路電流反向，由左手定則知：安培力并沒(méi)有反向，大小也沒(méi)有變，故金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后，mg0，仍將保持勻速下滑，B對(duì)；若B20，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后可能先加速后勻速下滑，故C也對(duì)；同理，若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后mg0，可能先減速后勻速下滑，故D也對(duì)答案：BCD9(2009福建高考)如圖10所示，固定放置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

10、一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.當(dāng)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離l時(shí)，速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g.則此過(guò)程 ()A桿的速度最大值為B流過(guò)電阻R的電荷量為C恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量D恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量解析：當(dāng)桿的速度達(dá)到最大時(shí)，安培力F安，桿受力平衡，故FmgF安0，所以v，A錯(cuò)；流過(guò)電阻R的電荷量為q，B對(duì)；根據(jù)動(dòng)能定理，恒力F、安培力、摩擦力做功的代數(shù)和等于

11、桿動(dòng)能的變化量，由于摩擦力做負(fù)功，所以恒力F、安培力做功的代數(shù)和大于桿動(dòng)能的變化量，C錯(cuò)，D對(duì)答案：BD三、計(jì)算題(本題共3小題，共37分解答時(shí)請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟只寫(xiě)出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)10(11分)如圖11甲所示，用粗細(xì)均勻的導(dǎo)線(xiàn)制成的一只圓形金屬圈，現(xiàn)被一根絕緣絲線(xiàn)懸掛在豎直平面內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知金屬圈的質(zhì)量為m，半徑為r，導(dǎo)線(xiàn)的電阻率為，截面積為S.金屬圈的上半部分處在一方向垂直圈面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化滿(mǎn)足Bkt(k為常量)，如圖11乙所示金屬圈下半部分在磁場(chǎng)外若絲線(xiàn)所能承受的最大拉力F

12、Tm2mg，求：從t0時(shí)刻起，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間絲線(xiàn)會(huì)被拉斷？解析：設(shè)金屬圈受重力mg、拉力FT和安培力F的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，則FTmgF，又F2BIr，金屬圈中的感應(yīng)電流I，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E，金屬圈的電阻R，又Bkt，F(xiàn)Tm2mg由以上各式求得t.答案：11(12分)(2010皖南模擬)如圖12所示，兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于豎直平面內(nèi)，間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌上端有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨放在導(dǎo)軌上，并擱在支架上，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒電阻不計(jì)，接觸良好，且無(wú)摩擦在導(dǎo)軌平面內(nèi)有一矩形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.開(kāi)始時(shí)導(dǎo)體棒靜止，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒也隨之開(kāi)始

13、運(yùn)動(dòng)，并很快達(dá)到恒定的速度，此時(shí)導(dǎo)體棒仍處在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，試求：(1)導(dǎo)體棒的恒定速度；(2)導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中消耗的電功率解析：(1)設(shè)棒速為v，有EBL(vv) F安BIL 棒受力平衡有：mgF安 聯(lián)立得：vv 方向向上(2)P 聯(lián)立得：P.答案：(1)v向上(2)12(14分)(2010臨沂模擬)在拆裝某種大型電磁設(shè)備的過(guò)程中，需將設(shè)備內(nèi)部的處于強(qiáng)磁場(chǎng)中的線(xiàn)圈先閉合，然后再提升直至離開(kāi)磁場(chǎng)，操作時(shí)通過(guò)手搖輪軸A和定滑輪O來(lái)提升線(xiàn)圈假設(shè)該線(xiàn)圈可簡(jiǎn)化為水平長(zhǎng)為L(zhǎng)、上下寬度為d的矩形線(xiàn)圈，其匝數(shù)為n，總質(zhì)量為M，總電阻為R.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖13所示開(kāi)始時(shí)線(xiàn)圈的上邊緣與有界磁場(chǎng)的上邊緣平齊，若轉(zhuǎn)動(dòng)手搖輪軸A，在時(shí)間t