【KS5U原創(chuàng)】新課標(biāo)2021年高二物理暑假作業(yè)10《法拉第定律》

【KS5U原創(chuàng)】新課標(biāo)2021年高二物理暑假作業(yè)10《法拉第定律》學(xué)校:___________姓名：___________班級(jí)：___________考號(hào)：___________一、選擇題（本題共6道小題）1.如圖所示為地磁場(chǎng)磁感線的示意圖．一架民航飛機(jī)在赤道上空勻速飛行，機(jī)翼保持水平，由于遇到強(qiáng)氣流作用使飛機(jī)豎直下墜，在地磁場(chǎng)的作用下，金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差．設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ1，右方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ2，忽視磁偏角的影響，則（）A．若飛機(jī)從西往東飛，φ2比φ1高B．若飛機(jī)從東往西飛，φ2比φ1高C．若飛機(jī)從南往北飛，φ2比φ1高D．若飛機(jī)從北往南飛，φ2比φ1高2.如圖所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和2L的兩只閉合正方形線框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，若外力對(duì)環(huán)做的功分別為Wa、Wb，則Wa：Wb為（）A．1：4B．1：2C．1：1D．不能確定3.如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)用相同材料、相同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制的單匝閉合正方形線圈l和2，其邊長(zhǎng)L1＞L2，在距磁場(chǎng)上界面h高處由靜止開頭自由下落，再漸漸完全進(jìn)入磁場(chǎng)，最終落到地面．運(yùn)動(dòng)過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場(chǎng)上邊界．設(shè)線圈l、2落地時(shí)的速度大小分別為v1、v2，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱世分別為Q1、Q1，通過線圈截面的電荷量分別為q1、q2，不計(jì)空氣阻力，則（）A．v1＜v2，Q1＞Q2，q1＞q2B．v1=v2，Q1=Q2，q1=q2C．v1＜v2，Q1＞Q2，q1=q2D．v1=v2，Q1＜Q2，q1＜q24.如圖甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框．金屬線框的質(zhì)量為m，電阻為R，在金屬線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，MN和PQ是勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的水平邊界．并與線框的bc邊平行，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面對(duì)里．現(xiàn)使金屬線框從MN上方某一高度處由靜止開頭下落，如圖乙是金屬線框由開頭下落到完全穿過勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域瞬間的v﹣t圖象，圖中字母均為已知量．重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力．下列說法正確的是（）A．金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流方向沿adcba方向B．金屬線框的邊長(zhǎng)為v1（t2﹣t1）C．磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為D．金屬線框在0﹣t4的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量為2mgv1（t2﹣t1）+m（v32﹣v22）5.兩根相距為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)的金屬?gòu)澖枪饣瑢?dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊與水平面的夾角為37°，質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，回路總電阻為2R，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g，以下說法正確的是（）A．a(chǎn)b桿所受拉力F的大小為mgtan37°B．回路中電流為C．回路中電流的總功率為mgvsin37°D．m與v大小的關(guān)系為m=6.如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng)，底端接阻值為R的電阻．將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)上端固定的絕緣輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，除電阻R外其余電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在平面與一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，靜止時(shí)金屬棒位于A處，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為△l．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，則（）A．輕彈簧的勁度系數(shù)為B．電阻R中電流最大時(shí)，金屬棒在A處下方的某個(gè)位置C．金屬棒在最低處時(shí)彈簧的拉力確定小于2mgD．從釋放到金屬棒最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為mg△二、試驗(yàn)題（本題共2道小題）7.在“用DIS爭(zhēng)辯感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與磁通量變化快慢關(guān)系”的試驗(yàn)中（1）（多選題）有關(guān)試驗(yàn)原理、過程和操作，下列說法正確的是（

）A．試驗(yàn)中把握磁通量的變化ΔΦ不變B．試驗(yàn)中保持螺線管、光電門位置不變C．試驗(yàn)中必需保持軌道傾角確定D．小車每次必需由靜止釋放（2）（多選題）一名同學(xué)某次試驗(yàn)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)擬合得到如圖所示圖線，其中有一數(shù)據(jù)點(diǎn)A明顯偏離直線，那么造成其偏離的可能緣由是該次操作中（

）A．小車釋放的位置移動(dòng)了B．光電門與螺線管間的距離變化了C．給了小車一個(gè)初速度D．小車上固定的磁鐵相對(duì)小車移動(dòng)了8.在爭(zhēng)辯電磁感應(yīng)現(xiàn)象的試驗(yàn)中（1）請(qǐng)?jiān)趫D一所示的器材中，用實(shí)線代替導(dǎo)線連接實(shí)物電路．（2）已知電流從左側(cè)流入靈敏電流計(jì)則指針向左偏．若原線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，將原線圈放入副線圈后閉合電鍵，發(fā)覺靈敏電流計(jì)指針向左偏，則副線圈應(yīng)選圖二中的（選填“甲”或“乙”）線圈．（3）某次試驗(yàn)中，正確連接電路后將原線圈放入副線圈．閉合電鍵時(shí)發(fā)覺靈敏電流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，然后移動(dòng)變阻器滑片發(fā)覺指針有偏轉(zhuǎn)，則可能的故障是．（4）正確連接電路后，通過特殊的方法使滑動(dòng)變阻器電阻隨時(shí)間均勻減?。陔娮杈鶆驕p小的過程中，靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)幅度的變化狀況是（A）穩(wěn)定不變（B）漸漸增大（C）漸漸減?。―）先減小后增大．三、計(jì)算題（本題共3道小題）9.如圖甲所示，MN、PQ為間距L=0.5m足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌，NQ⊥MN，導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)．導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角θ=37°，NQ間連接有一個(gè)R=4Ω的電阻．有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面且方向向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0=1T．將一根質(zhì)量為m=0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好．現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)達(dá)到穩(wěn)定速度，已知在此過程中通過金屬棒截面的電量q=0.2C，且金屬棒的加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示，設(shè)金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過程中始終與NQ平行．（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）．求：（1）金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ（2）cd離NQ的距離s（3）金屬棒滑行至cd處的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量（4）若將金屬棒滑行至cd處的時(shí)刻記作t=0，從今時(shí)刻起，讓磁感應(yīng)強(qiáng)度漸漸減小，為使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間t變化（寫出B與t的關(guān)系式）．10.如圖所示，相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，上端接有定值電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．將長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)導(dǎo)體棒下滑距離L時(shí)達(dá)最大速度v（v為未知量），導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒的電阻為2R，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g，求：（1）速度v的大?。?）當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)加速度大?。?）導(dǎo)體棒從釋放到下滑距離L過程流過導(dǎo)體棒的電荷量q（4）導(dǎo)體棒從釋放到下滑距離2L的過程中電阻上產(chǎn)生的熱量Q是多少．11.電磁彈射是我國(guó)最新爭(zhēng)辯的重大科技項(xiàng)目，原理可用下述模型說明．如圖甲所示，虛線MN右側(cè)存在一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一邊長(zhǎng)L的正方形單匝金屬線框abcd放在光滑水平面上，電阻為R，質(zhì)量為m，ab邊在磁場(chǎng)外側(cè)緊靠MN虛線邊界．t=0時(shí)起磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律是B=B0+kt（k為大于零的常數(shù)），空氣阻力忽視不計(jì)．（1）求t=0時(shí)刻，線框中感應(yīng)電流的功率P；（2）若線框cd邊穿出磁場(chǎng)時(shí)速度為v，求線框穿出磁場(chǎng)過程中，安培力對(duì)線框所做的功W及通過導(dǎo)線截面的電荷量q；（3）若用相同的金屬線繞制相同大小的n匝線框，如圖乙所示，在線框上加一質(zhì)量為M的負(fù)載物，證明：載物線框匝數(shù)越多，t=0時(shí)線框加速度越大．

試卷答案1.解：AB、當(dāng)飛機(jī)在赤道上空豎直下墜時(shí)，由于地磁場(chǎng)向北，若飛機(jī)從西往東飛，機(jī)翼不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以機(jī)翼兩端不存在電勢(shì)差，故AB錯(cuò)誤．CD、由于地磁場(chǎng)向北，若飛機(jī)從南往北飛，由右手定則可判知，飛機(jī)的右方機(jī)翼末端電勢(shì)比左方末端電勢(shì)高，即φ2比φ1高．相反，若飛機(jī)從北往南飛，φ1比φ2高，故C正確，D錯(cuò)誤．故選：C．2.解：閉合線框a產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea=BLv，依據(jù)能量守恒知外力對(duì)環(huán)做的功為：Wa=，Ra=ρ

閉合線框b產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eb=B2Lv，外力對(duì)環(huán)做的功為：Wb=，Rb=ρ代入解得：Wa：Wb=1：4故選：A．3.解：線圈從同一高度下落，到達(dá)磁場(chǎng)邊界時(shí)具有相同的速度v，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，受到磁場(chǎng)的安培力大小為：F=由電阻定律有：R=ρ（ρ為材料的電阻率，L為線圈的邊長(zhǎng)，S為導(dǎo)線的橫截面積），線圈的質(zhì)量m=ρ0S?4L，（ρ0為材料的密度）．當(dāng)線圈的下邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)其加速度為：a==g﹣聯(lián)立得，加速度為：

a=g﹣由上式分析得知，線圈1和2進(jìn)入磁場(chǎng)的過程先同步運(yùn)動(dòng)，由于當(dāng)線圈2剛好全部進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)，線圈1由于邊長(zhǎng)較長(zhǎng)還沒有全部進(jìn)入磁場(chǎng)，線圈2完全進(jìn)入磁場(chǎng)后做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，而線圈1仍先做加速度小于g的變加速運(yùn)動(dòng)，完全進(jìn)入磁場(chǎng)后再做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)，勻加速運(yùn)動(dòng)的位移相同，所以落地速度v1＜v2．由能量守恒可得：Q=mg（h+H）﹣mv2（H是磁場(chǎng)區(qū)域的高度），由于m1＞m2，v1＜v2，所以可得Q1＞Q2．依據(jù)q==∝L知，q1＞q2．故選：A．4.：解：A、金屬線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，依據(jù)楞次定律推斷可知，感應(yīng)電流方向沿abcda方向；故A錯(cuò)誤；B、由圖象可知，金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)過程中是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為v1，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2﹣t1，故金屬框的邊長(zhǎng)：l=v1（t2﹣t1）；故B正確；C、在金屬框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，金屬框所受安培力等于重力，則得：mg=BIl，I=，又l=v1（t2﹣t1）．聯(lián)立解得：B=；故C正確；D、t1到t2時(shí)間內(nèi)，依據(jù)能量守恒定律，產(chǎn)生的熱量為：Q1=mgl=mgυ1（t2﹣t1）；t3到t4時(shí)間內(nèi)，依據(jù)能量守恒定律，產(chǎn)生的熱量為：Q2=mgl+m=mgυ1（t2﹣t1）+m故Q=Q1+Q2=2mgυ1（t2﹣t1）+m；故D正確；故選：BCD．5.解：A、對(duì)于cd桿，分析受力如圖，依據(jù)平衡條件得：F安=mgtan37°；對(duì)ab桿，由于感應(yīng)電流的大小、導(dǎo)線的長(zhǎng)度相等，兩桿所受的安培力大小相等，由平衡條件得知，F(xiàn)=F安，則得：F=mgtan37°．故A正確．B、cd桿所受的安培力F安=BIL，又F安=mgtan37°，則得電流為I=，故B錯(cuò)誤．C、回路中電流的總功率等于拉力的功率，為P=Fv=mgvtan37°，故C錯(cuò)誤．D、依據(jù)E=BLv，I=，F(xiàn)安=BIL得，F(xiàn)安=，結(jié)合F安=mgtan37°，得：m=．故D正確．故選：AD6.解：A、靜止時(shí)金屬棒位于A處，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為△l，即mg=k△l，輕彈簧的勁度系數(shù)為，故A正確；B、若沒有磁場(chǎng)，金屬棒回到A處時(shí)速度最大，有磁場(chǎng)時(shí)，由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬棒將受到安培阻力作用，則在A處上方速度達(dá)到最大，此時(shí)感應(yīng)電流最大．故B錯(cuò)誤．C、若沒有磁場(chǎng)，金屬棒做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，依據(jù)對(duì)稱性可知，金屬棒在最低處時(shí)加速度大小等于g，方向豎直向上，由牛頓其次定律得知，金屬棒在最低處時(shí)彈簧的拉力等于2mg．有磁場(chǎng)時(shí)，金屬棒還受到安培阻力作用，金屬棒向下到達(dá)的最低位置比沒有磁場(chǎng)時(shí)高，加速度應(yīng)小于g，則彈簧的拉力確定小于2mg．故C正確．D、金屬棒最終靜止在A處，從釋放到金屬棒最終靜止的過程中，其重力勢(shì)能減小，轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和彈簧的彈性勢(shì)能，則電阻R上產(chǎn)生的熱量小于mg△l．故D錯(cuò)誤．故選：AC7.（1）AB

（2）BD8.分析：（1）留意該試驗(yàn)中有兩個(gè)回路，一是電源、電鍵、變阻器、小螺線管串聯(lián)成的回路，二是電流計(jì)與大螺線管串聯(lián)成的回路，據(jù)此可正確解答．（2）依據(jù)楞次定律，結(jié)合磁場(chǎng)方向向下，且大小增加，再由電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)，即電流的流向，即可求解；（3）依據(jù)閉合電路磁通量變化，才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，及閉合電鍵與移動(dòng)滑片的不同，從而判定故障；（4）依據(jù)閉合電路歐姆定律可知，判定電流隨著電阻的變化而如何變化，從而得到磁場(chǎng)的變化率，進(jìn)而確定指針的偏轉(zhuǎn)程度．解：（1）將電源、電鍵、變阻器、小螺線管串聯(lián)成一個(gè)回路，再將電流計(jì)與大螺線管串聯(lián)成另一個(gè)回路，電路圖如圖所示．（2）發(fā)覺靈敏電流計(jì)指針向左偏，則可知，電流從正極流進(jìn)，由于磁場(chǎng)向下，且增大，依據(jù)楞次定律可知，副線圈應(yīng)甲圖；（3）閉合電鍵時(shí)發(fā)覺靈敏電流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，說明電路中沒有電流，或與電流計(jì)相連的電路不閉合，而當(dāng)移動(dòng)變阻器滑片發(fā)覺指針有偏轉(zhuǎn)，說明與小螺線管相連的回路中，滑動(dòng)變阻器電阻絲有斷路現(xiàn)象，（4）滑動(dòng)變阻器電阻隨時(shí)間均勻減小，依據(jù)數(shù)學(xué)學(xué)問可知，則電流非均勻增大，則磁場(chǎng)的變化率會(huì)漸漸增大；故B正確，ACD錯(cuò)誤；故答案為：（1）如上圖示；（2）甲；（3）滑動(dòng)變阻器電阻絲有斷路；（4）B．點(diǎn)評(píng)：本題考查爭(zhēng)辯電磁感應(yīng)現(xiàn)象及驗(yàn)證楞次定律的試驗(yàn)，對(duì)于該試驗(yàn)留意兩個(gè)回路的不同．知道磁場(chǎng)方向或磁通量變化狀況相反時(shí)，感應(yīng)電流反向是推斷電流表指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)鍵，留意第4問題類似于多用電表的用作歐姆表時(shí)，電流均勻變化，而電阻卻不均勻變化．9.解：（1）當(dāng)v=0時(shí)，a=2m/s2由牛頓其次定律得：mgsinθ﹣μmgcosθ=maμ=0.5

（2）由圖象可知：vm=2m/s

當(dāng)金屬棒達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)，有FA=B0IL切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=B0Lv平衡方程：mgsinθ=FA+μmgcosθr=1Ω電量為：s=2m（3）產(chǎn)生熱量：WF=Q總=0.1J（4）當(dāng)回路中的總磁通量不變時(shí)，金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流．此時(shí)金屬棒將沿導(dǎo)軌做勻加速運(yùn)動(dòng)．

牛頓其次定律：mgsinθ﹣μmgcosθ=maa=g（sinθ﹣μcosθ）=10×（0.6﹣0.5×0.8）m/s2=2m/s2則磁感應(yīng)強(qiáng)度與時(shí)間變化關(guān)系：．所以：（1）金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5（2）cd離NQ的距離2m（3）金屬棒滑行至cd處的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量0.08J（4）若將金屬棒滑行至cd處的時(shí)刻記作t=0，從今時(shí)刻起，讓磁感應(yīng)強(qiáng)度漸漸減小，為使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流10.解：（1）當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度達(dá)到最大，此時(shí)導(dǎo)體棒受力平衡，則有：mgsinθ=BI