2018-2019學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)2 法拉第電磁感應(yīng)定律 教科版選修3-2.doc

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課時(shí)分層作業(yè)(二) 法拉第電磁感應(yīng)定律 [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] (時(shí)間：15分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．關(guān)于某一閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小，下列說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622011】 A．E跟穿過這一閉合電路的磁通量的大小成正比 B．E跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量大小成正比 C．E跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比 D．某時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零，該時(shí)刻E一定為零 C　[磁通量變化量表示磁通量變化的大小，磁通量變化率表示磁通量變化的快慢．感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量變化率成正比，和磁通量及其變化量都無必然聯(lián)系．] 2．如圖1313所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中有一根水平放置的金屬棒沿水平方向拋出，初速度方向和棒垂直，則棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢將(　　) 圖1313 A．隨時(shí)間增大　　　 B．隨時(shí)間減小 C．不隨時(shí)間變化 D．難以確定 C　[金屬棒水平拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由E＝BLv0可知E不變；豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，但在該方向上不切割磁感線，故不產(chǎn)生電動(dòng)勢．所以整個(gè)過程中，金屬棒產(chǎn)生的總電動(dòng)勢為E＝BLv0.選項(xiàng)C正確．] 3．(多選)如圖1314所示為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)示意圖，磁場為水平方向．當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到如圖所示的水平位置時(shí)，下列判斷正確的是(　　) 圖1314 A．通過線圈的磁通量最大 B．通過線圈的磁通量為零 C．線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大 D．線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢為零 BC　[此時(shí)的線圈位置為線圈平面與磁感線平行的位置，故通過線圈的磁通量為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；此時(shí)線圈的兩個(gè)邊的速度方向與磁感線方向垂直，垂直切割磁感線的速度最大，所以線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢最大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．] 4．如圖1315所示，一個(gè)半徑為L的半圓形硬導(dǎo)體AB以速度v，在水平U型框架上勻速滑動(dòng)，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路電阻為R0，半圓形硬導(dǎo)體AB的電阻為r，其余電阻不計(jì)，則半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的大小及AB之間的電勢差分別為(　　) 圖1315 A．BLv；　　　 B．2BLv；BLv C．2BLv； D．BLv；2BLv C　[半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線的有效長度為2L，對應(yīng)的電動(dòng)勢為E＝2BLv，AB間的電勢差UAB＝R0＝，C正確．] 5.如圖1316所示，在半徑為R的虛線圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化關(guān)系為B＝B0＋kt，在磁場外距圓心O為2R處有一半徑恰為2R的半圓導(dǎo)線環(huán)(圖中實(shí)線)，則導(dǎo)線環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為(　　) 圖1316 A．0 B．kπR2 C. D．2kπR2 C　[由E＝n＝＝πR2k可知選項(xiàng)C正確．] 6．(多選)單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積中磁通量隨時(shí)間變化的曲線如圖1317所示，則0～D過程中(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622012】 圖1317 A．線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零 B．線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零 C．線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大 D．線圈中0至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢為0.4 V BD　[線圈中0時(shí)刻切線斜率最大，即磁通量的變化率為最大，則感應(yīng)電動(dòng)勢最大，D時(shí)刻磁通量的變化率為零，則感應(yīng)電動(dòng)勢為零，故A、C錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝＝ V＝0.4 V，故D正確．] 二、非選擇題(14分) 7.如圖1318所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，在磁場中有一邊長為l的正方形導(dǎo)線框，ab邊質(zhì)量為m，其余邊質(zhì)量不計(jì)，cd邊有固定的水平軸，導(dǎo)線框可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)將導(dǎo)線框拉至水平位置由靜止釋放，不計(jì)摩擦和空氣阻力，導(dǎo)線框經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到豎直位置，此時(shí)ab邊的速度為v，求： 圖1318 (1)此過程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢的大??； (2)線框運(yùn)動(dòng)到豎直位置時(shí)線框感應(yīng)電動(dòng)勢的大?。? 【解析】　(1)線框在初位置Φ1＝BS＝Bl2，轉(zhuǎn)到豎直位置Φ2＝0.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝＝. (2)轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，bc、ad兩邊不切割磁感線，ab邊垂直切割磁感線，此時(shí)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢，且感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為E＝Blv. 【答案】　(1)　(2)Blv [能力提升練] (時(shí)間：25分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分) 1．一閉合圓形線圈放在勻強(qiáng)磁場中，線圈的軸線與磁場方向成30角，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化．下列方法中能使線圈中感應(yīng)電流增大一倍的是 (　　) A．把線圈匝數(shù)增加一倍 B．把線圈面積增大一倍 C．把線圈半徑增大一倍 D．把線圈匝數(shù)減少到原來的一半 C　[設(shè)線圈中的感應(yīng)電流為I，線圈電阻為R，匝數(shù)為n，半徑為r，面積為S，線圈導(dǎo)線的橫截面積為S′，電阻率為ρ.由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝n＝n，由閉合電路歐姆定律知I＝，由電阻定律知R＝ρ，則I＝cos 30，其中，、ρ、S′均為恒量，所以I∝r，故選項(xiàng)C正確．] 2．(多選)如圖1319所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路．虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直．從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是(　　) 圖1319 A．感應(yīng)電流大小不變 B．CD段直導(dǎo)線始終不受安培力 C．感應(yīng)電動(dòng)勢最大值Emax＝Bav D．感應(yīng)電動(dòng)勢平均值＝πBav CD　[在半圓形閉合回路進(jìn)入磁場的過程中磁通量不斷增加，始終存在感應(yīng)電流，由左手定則可知CD邊始終受到安培力作用，選項(xiàng)B錯(cuò)；有效切割長度l如圖所示，所以進(jìn)入過程中l(wèi)先逐漸增大到a，然后再逐漸減小為0，由E＝Blv，可知最大值Emax＝Bav，最小值為0，故選項(xiàng)A錯(cuò)，選項(xiàng)C對；平均感應(yīng)電動(dòng)勢為＝＝＝πBav，選項(xiàng)D對．] 3．如圖1320所示，閉合導(dǎo)線框abcd的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從圖中所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場．若第一次用0.3 s時(shí)間拉出，拉動(dòng)過程中導(dǎo)線ab所受安培力為F1，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s時(shí)間拉出，拉動(dòng)過程中導(dǎo)線ab所受安培力為F2，通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為q2，則 (　　) 圖1320 A．F1F2，q1＝q2 D　[由于線框在兩次拉出過程中，磁通量的變化量相等，即ΔΦ1＝ΔΦ2，而通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝N，得q1＝q2；由于兩次拉出所用時(shí)間Δt1<Δt2，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E1>E2，閉合回路中的感應(yīng)電流I1>I2，又安培力F＝BIl，可得F1>F2，故選項(xiàng)D正確．] 4．如圖1321，勻強(qiáng)磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流．現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化．為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622013】 圖1321 A. B. C. D. C　[當(dāng)導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)半徑為r，導(dǎo)線框電阻為R，在很小的Δt時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)過圓心角Δθ＝ωΔt，由法拉第電磁感應(yīng)定律及歐姆定律可得感應(yīng)電流I1＝＝＝；當(dāng)導(dǎo)線框不動(dòng)，而磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，同理可得感應(yīng)電流I2＝＝，令I(lǐng)1＝I2，可得＝，C對．] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(13分)如圖1322所示，導(dǎo)體棒ab長為L，沿傾角為α的斜導(dǎo)軌以速度v下滑，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求： 圖1322 (1)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于斜導(dǎo)軌向上，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為多大？ (2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向豎直向上，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為多大？ 【解析】　 將題給的立體圖示改畫成平面圖，如圖所示．(1)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于斜導(dǎo)軌向上時(shí)，導(dǎo)體棒ab的速度方向與B是垂直的，則感應(yīng)電動(dòng)勢E1＝BLv. (2)將棒的速度v分解為垂直于B和平行于B的兩個(gè)分量，只有垂直于B的速度分量v⊥＝vcos α才對產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢有貢獻(xiàn)，所以E2＝BLv⊥＝BLvcos α. 【答案】　(1)BLv　(2)BLvcos α 6．(13分)如圖1323所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根長度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左向右勻速滑動(dòng)，電路的固定電阻為R.其余電阻忽略不計(jì)．試求MN從圓環(huán)的左端滑動(dòng)到右端的過程中電阻R上的電流的平均值及通過的電荷量． 圖1323 【解析】　由于ΔΦ＝BΔS＝Bπr2，完成這一變化所用的時(shí)間Δt＝ 故＝＝. 所以電阻R上的電流平均值為 ＝＝， 通過R的電荷量為 q＝Δt＝. 【答案】