高中物理選修：第章 第5節(jié) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練

PAGEPAGE1[課時(shí)跟蹤訓(xùn)練](時(shí)間30分鐘，滿分60分)一、選擇題(本題共8小題，每小題5分，共40分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi))1.如圖1所示，邊長為L的正方形線圈與勻強(qiáng)磁場垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)線圈按圖示方向以速度v垂直B運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是()A．線圈中無電流，φa＝φb＝φc＝φd 圖1B．線圈中無電流，φa>φb＝φd>φcC．線圈中有電流，φa＝φb＝φc＝φdD．線圈中有電流，φa>φb＝φd>φc解析：線圈在運(yùn)動(dòng)過程中，穿過線圈的磁通量不變，所以在線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，C、D錯(cuò)，但導(dǎo)體兩端有電勢差，根據(jù)右手定則，可知B正確。答案：B2.在勻強(qiáng)磁場中，有一接有電容器的回路，如圖2所示，已知電容器電容C＝30μF，l1＝5cm，l2＝8cm，磁場以5×10－2T/s的變化率增強(qiáng)，則()A．電容器上極板帶正電，帶電荷量為2×10－9CB．電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×10－9C．電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為4×10－9D．電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×10－9解析：根據(jù)楞次定律和安培定則可判斷電容器上極板帶正電；因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度是均勻增大的，故感應(yīng)電動(dòng)勢大小恒定，由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S，可得E＝eq\f(ΔB,Δt)·l1l2＝5×10－2×5×10－2×8×10－2V＝2×10－4V，即電容器兩板上所加電壓U為2×10－4V，所以電容器帶電荷量為Q＝CU＝30×10－6×2×10－4C＝6×10－9C，故B正確。答案：B3.如圖3所示，質(zhì)量為m、高為h的矩形導(dǎo)線框自某一高度自由落下后，通過一寬度也為h的勻強(qiáng)磁場，線框通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱()A．可能等于2mgh 圖3B．可能大于2mghC．可能小于2mghD．可能為零解析：根據(jù)能量守恒定律分析：線框進(jìn)入磁場時(shí)，速度大小不同，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢、電流不同，因而受到的安培力大小也不同；由左手定則和右手定則知，感應(yīng)電流方向先逆時(shí)針后順時(shí)針，但不論下邊還是上邊受安培力，方向總是豎直向上，阻礙線框的運(yùn)動(dòng)(因?yàn)榫€框高度與磁場高度相同，上、下邊只有一邊處于磁場中)。(1)若安培力等于重力大小，線框勻速通過磁場，下落2h高度，重力勢能減少2mgh，產(chǎn)生的焦耳熱為2mgh，故A選項(xiàng)對。(2)若安培力小于重力大小，線框則加速通過磁場，動(dòng)能增加，因而產(chǎn)生的焦耳熱小于2mgh，故C選項(xiàng)對。(3)若安培力大于重力大小，線框則減速通過磁場，動(dòng)能減小，減少的重力勢能和動(dòng)能都轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故產(chǎn)生的焦耳熱大于2mgh，B選項(xiàng)對，可見，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：ABC4．如圖4所示，金屬桿ab以恒定的速率v在光滑平行導(dǎo)軌上向右滑行，設(shè)整個(gè)電路中總電阻為R(恒定不變)，整個(gè)裝置置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，下列敘述正確的是()圖4A．a(chǎn)b桿中的電流與速率v成正比B．磁場作用于ab桿的安培力與速率v成正比C．電阻R上產(chǎn)生的熱功率與速率v成正比D．外力對ab桿做功的功率與速率v成正比解析：由E＝Blv和I＝eq\f(E,R)得，I＝eq\f(Blv,R)，所以安培力F＝BIl＝eq\f(B2l2v,R)，電阻上產(chǎn)生的熱功率P＝I2R＝eq\f(B2l2v2,R)，外力對ab做功的功率就等于回路產(chǎn)生的熱功率。答案：AB5．我國處在地球的北半球，飛機(jī)在我國上空勻速地巡航，機(jī)翼保持水平，飛機(jī)高度不變，由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢差。設(shè)左側(cè)機(jī)翼末端處的電勢為φ1，右側(cè)機(jī)翼末端處的電勢為φ2。則 ()A．若飛機(jī)從西向東飛，φ1比φ2高B．若飛機(jī)從東向西飛，φ2比φ1高C．若飛機(jī)從南向北飛，φ1比φ2高D．若飛機(jī)從北向南飛，φ2比φ1高解析：在北半球，地磁場有豎直向下的分量，飛機(jī)在水平飛行過程中，機(jī)翼切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，應(yīng)用右手定則可以判斷兩邊機(jī)翼的電勢高低問題。伸開右手，讓大拇指與其余四指在同一平面內(nèi)，并且垂直，讓磁感線穿過手心，即手心朝上，大拇指指向飛機(jī)的飛行方向，其余四指指的方向就是感應(yīng)電流的方向，由于不是閉合電路，電路中只存在感應(yīng)電動(dòng)勢，仍然按照有電流來判斷，整個(gè)切割磁感線的兩邊機(jī)翼就是電源，在電源內(nèi)部，電流是從低電勢處流向高電勢處的。因此不管飛機(jī)向哪個(gè)方向飛行，都是左邊機(jī)翼末端電勢高，即A、C選項(xiàng)正確。答案：AC6．一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面，規(guī)定向里為正方向，在磁場中有一金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內(nèi)，如圖5所示?，F(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化，先按如圖所示的Oa圖線變化，后來又按照圖線bc、cd變化，令E1、E2、E3分別表示這三段變化過程中的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，I1、I2、I3分別表示對應(yīng)的感應(yīng)電流，則 ()圖5A．E1>E2，I1沿逆時(shí)針方向，I2沿順時(shí)針方向B．E1<E2，I1沿逆時(shí)針方向，I2沿順時(shí)針方向C．E1<E2，I2沿順時(shí)針方向，I3沿順時(shí)針方向D．E3＝E2，I2沿順時(shí)針方向，I3沿逆時(shí)針方向解析：bc段與cd段磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率相等，大于aO的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率。E1<E2，由楞次定律及安培定則可以判斷B、C正確。答案：BC7．如圖6所示，用鋁板制成“U”形框，將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在此框的上方，讓整體在垂直于水平方向的勻強(qiáng)磁場中向左以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，懸線拉力為FT。則 ()圖6A．懸線豎直，F(xiàn)T＝mgB．懸線豎直，F(xiàn)T<mgC．v選擇合適的大小，可使FT＝0D．因條件不足，F(xiàn)T與mg的大小關(guān)系無法確定解析：設(shè)上、下兩板之間距離為d，當(dāng)框架向左切割磁感線時(shí)，由右手定則可知下板電勢比上板高，由動(dòng)生電動(dòng)勢公式可知U＝Bdv，故在兩板間產(chǎn)生從下向上的電場，E＝eq\f(U,d)＝Bv，假若小球帶正電，則受到向下的洛倫茲力qvB，向上的電場力qE＝qvB，故繩的拉力FT＝mg，同理，若小球帶負(fù)電，也可得到同樣的結(jié)論。答案：A8.如圖7所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于 () 圖7A．棒的機(jī)械能增加量 B．棒的動(dòng)能增加量C．棒的重力勢能增加量 D．電阻R上放出的熱量解析：由動(dòng)能定理有WF＋W安＋WG＝ΔEk，則WF＋W安＝ΔEk－WG，WG<0，故ΔEk－WG表示機(jī)械能的增加量。故選A。答案：A二、非選擇題(本題共2小題，每小題10分，共20分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9．如圖8所示，光滑導(dǎo)軌MN、PQ在同一水平面內(nèi)平行固定放置，其間距d＝1m，右端通過導(dǎo)線與阻值R＝10Ω的小燈泡L相連，導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)有豎直向下磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場，一金屬棒在恒力F＝0.8N的作用下勻速通過磁場。(不考慮導(dǎo)軌和金屬棒的電阻，金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸)。求：圖8(1)金屬棒運(yùn)動(dòng)速度的大小；(2)小燈泡的功率。解析：(1)由E＝Bdv，I＝eq\f(E,R)勻速時(shí)F＝BId得v＝eq\f(FR,B2d2)＝8m/s。(2)P＝I2R＝eq\f(B2d2v2,R)＝6.4W。答案：(1)8m/s(2)6.4W10．如圖9甲所示，截面積為0.2m2的100匝圓形線圈A處在變化的磁場中。磁場方向垂直紙面，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，設(shè)向外為B的正方向。R1＝4Ω，R2＝6Ω，C圖9解析：E＝neq\f(ΔB,Δt