2022-2023學年新教材高中物理第二章電磁感應2法拉第電磁感應定律夯基提能作業(yè)新人教版選擇性必修第二冊

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B．偏向B板，θ1＜θ2C．偏向A板，θ1＞θ2 D．偏向A板，θ1＜θ2解析：線圈置于方向豎直向上的均勻增大的磁場中，據(jù)楞次定律可知線圈的感應電動勢下高上低，則B板電勢高，A板電勢低，小球向A偏轉，當磁場變化快時電動勢大，偏角大，則C正確，A、B、D錯誤。4．如圖所示，兩平行的虛線間的區(qū)域內(nèi)存在著有界勻強磁場，有一較小的三角形線框abc的ab邊與磁場邊界平行，現(xiàn)使此線框向右勻速穿過磁場區(qū)域，運動過程中始終保持速度方向與ab邊垂直。則下列各圖中哪一個可以定性地表示線框在上述過程中感應電流隨時間變化的規(guī)律(D)解析：進入磁場時切割磁感線，根據(jù)右手定則可知，電流方向為逆時針，當開始出磁場時，回路中磁通量減小，產(chǎn)生的感應電流為順時針；不論進入磁場，還是出磁場時，由于切割的有效長度變小，導致產(chǎn)生感應電流大小變小，故A、B、C錯誤，D正確；故選D。5.一個面積S＝4×10－2m2、匝數(shù)n＝100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)A．在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化率等于0.08Wb/sB．在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零C．在開始的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應電動勢等于0.08VD．在第3s末線圈中的感應電動勢等于零解析：在開始的2s內(nèi)，磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB·S,Δt)＝8×10－2Wb/s，因此A正確，B錯誤；感應電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×8×10－2V＝8V，因此C錯誤；第3s末磁通量變化率不為零，因此D錯誤。6.(2020·安徽省安慶市桐城市高三模擬)在豎直向上的勻強磁場中，水平放置一個不變形的單匝導體線圈，線圈電阻恒定，規(guī)定線圈中感應電流的正方向如圖甲所示，當磁場的磁感應強度B隨時間t如圖乙所示規(guī)律變化時，則正確表示線圈中感應電流i隨時間t變化規(guī)律的圖像是(D)解析：在時間0～1s內(nèi)，原磁場向上且增強，感應電流的磁場向下，由安培定則可判斷出線圈的感應電流方向沿如圖所示的正方向，由于原磁場的變化是均勻的，產(chǎn)生的感應電動勢不變，線圈中的感應電流也不變；在時間1s～2s內(nèi)，原磁場不變，感應電流為0；在時間2s～3s內(nèi)的情況與時間0～1s內(nèi)的情況相反，感應電流為負方向且不變，故D項符合題意，A、B、C三項不符合題意。二、非選擇題7．(12分)截面積為0.2m2的100匝圓形線圈A處在勻強磁場中，磁場方向垂直線圈平面向里，如圖所示，磁感應強度正按eq\f(ΔB,Δt)＝0.02T/s的規(guī)律均勻減小，開始時S未閉合。R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，線圈內(nèi)阻不計。求：(1)S閉合后，通過R2的電流大小；(2)S閉合后一段時間又斷開，則S切斷后通過R2的電量是多少？答案：(1)0.04A(2)7.2×10－6C解析：(1)E＝neq\f(ΔB,Δt)S＝100×0.02×0.2V＝0.4V，I＝eq\f(E,R1＋R2)＝eq\f(0.4,4＋6)A＝0.04A，(2)R2兩端的電壓為U2＝eq\f(R2,R1＋R2)E＝eq\f(6,4＋6)×0.4V＝0.24V，所以Q＝CU2＝30×10－6×0.24C＝7.2×10－6C。8．(12分)(2020·河北衡水中學滁州分校高二下學期月考)現(xiàn)代人喜歡到健身房騎車鍛煉，某同學根據(jù)所學知識設計了一個發(fā)電測速裝置，如圖所示。自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強磁場中，后輪圓形金屬盤在磁場中轉動時，可等效成一導體棒繞圓盤中心O轉動。已知磁感應強度B＝0.5T，圓盤半徑l＝0.3m，圓盤電阻不計。導線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導線兩端a、b間接一阻值R＝10Ω的小燈泡。后輪勻速轉動時，用電壓表測得a、b間電壓U＝0.6V。(1)與a連接的是電壓表的正接線柱還是負接線柱？(2)圓盤勻速轉動10分鐘，則此過程中產(chǎn)生了多少電能？(3)自行車車輪邊緣線速度是多少？答案：(1)a點接電壓表的負接線柱(2)Q＝21.6J(3)v＝8m/s解析：(1)根據(jù)右手定則，輪子邊緣點是等效電源的負極，則a點接電壓表的負接線柱；(2)根據(jù)焦耳定律Q＝eq\f(U2,R)t，代入數(shù)據(jù)得Q＝21.6J。(3)由U＝eq\f(1,2)Bl2ω，得v＝lω＝8m/s。eq\f(等級考訓練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共3小題，每題6分，共18分)1.如圖所示，邊長為L的正方形導線框質(zhì)量為m，由距磁場H高處自由下落，其下邊ab進入勻強磁場后，線框開始做減速運動，直到其上邊dc剛剛穿出磁場時，速度減為ab邊剛進入磁場時的一半，磁場的寬度也為L，則線框穿越勻強磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為(C)A．2mgL B．2mgL＋mgHC．2mgL＋eq\f(3,4)mgH D．2mgL＋eq\f(1,4)mgH解析：設線框進入磁場時的速度為v1，剛穿出磁場時的速度v2＝eq\f(v1,2) ①線框自開始進入磁場到完全穿出磁場共下落高度為2L。由題意得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgH ②eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋mg·2L＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＋Q ③由①②③得Q＝2mgL＋eq\f(3,4)mgH。C選項正確。2．(多選)如圖甲所示線圈的匝數(shù)n＝100匝，橫截面積S＝50cm2，線圈總電阻r＝10Ω，沿軸向有勻強磁場，設圖示磁場方向為正，磁場的磁感應強度隨時間按如圖乙所示規(guī)律變化，則在開始的0.1s內(nèi)(BD)A．磁通量的變化量為0.25WbB．磁通量的變化率為2.5×10－2Wb/sC．a(chǎn)、b間電壓為0D．在a、b間接一個理想電流表時，電流表的示數(shù)為0.25A解析：通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關，若設Φ2＝B2S為正，則線圈中磁通量的變化量為ΔΦ＝B2S－(－B1S)，代入數(shù)據(jù)即ΔΦ＝(0.1＋0.4)×50×10－4Wb＝2.5×10－3Wb,A錯；磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2.5×10－3,0.1)Wb/s＝2.5×10－2Wb/s，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，當a、b間斷開時，其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應電動勢，感應電動勢大小為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝2.5V且恒定，C錯；在a、b間接一個理想電流表時相當于a、b間接通而形成回路，回路總電阻即為線圈的總電阻，故感應電流大小I＝eq\f(E,r)＝0.25A，D項正確。3．(多選)(2021·江西省贛州市崇義中學高二下學期開學檢測)如圖所示的整個裝置放在豎直平面內(nèi)，欲使帶負電的油滴P在兩平行金屬板間靜止，導體棒ab將沿導軌運動的情況是(AD)A．向右勻減速運動 B．向右勻加速運動C．向左勻減速運動 D．向左勻加速運動解析：質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負電的液滴處于靜止狀態(tài)，有qeq\f(U,d)＝mg，電場強度的方向豎直向下，則上板電勢高于下板，因此線圈N上端相當于電源的正極，下端相當于電源的負極，根據(jù)安培定則可知，線圈N的磁場豎直向上，大小減小，或豎直向下，大小增大；當棒向右勻減速運動時，因切割磁感線，由右手定則可知，感應電流方向由b到a，大小減小，則線圈M產(chǎn)生豎直向下的磁場，且大小減小，那么線圈N的磁場是豎直向上，大小減小，故A正確；同理可判，D正確，B、C錯誤。二、非選擇題4．(10分)做磁共振(MRI)檢查時，對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產(chǎn)生感應電流。某同學為了估算該感應電流對肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r＝5.0cm，線圈導線的截面積A＝0.80cm2，電阻率ρ＝1.5Ω·m。如圖所示，勻強磁場方向與線圈平面垂直，若磁感應強度B在0.3s內(nèi)從1.5T均勻地減為零，求：(計算結果保留一位有效數(shù)字)(1)該圈肌肉組織的電阻R；(2)該圈肌肉組織中的感應電動勢E；(3)0.3s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q。答案：(1)6×103Ω(2)4×10－2V(3)8×10－8J解析：(1)由電阻定律得R＝ρeq\f(2πr,A)，代入數(shù)據(jù)得R≈6×103Ω。(2)感應電動勢E＝eq\f(ΔB·πr2,Δt)，代入數(shù)據(jù)得E≈4×10－2V。(3)由焦耳定律得Q＝eq\f(E2,R)Δt，代入數(shù)據(jù)得Q≈8×10－8J。5．(12分)(2021·西藏拉薩中學高二下學期檢測)如圖甲所示，兩根足夠長、電阻不計的平行光滑金屬導軌MN、PQ間距d＝1m，傾角θ＝30°，軌道頂端連有一阻值R＝2Ω的定值電阻，整個空間存在著垂直軌道平面向下的磁場，磁感應強度B的變化規(guī)律如圖乙所示?，F(xiàn)用力將質(zhì)量m＝0.4kg，電阻r＝2Ω的導體棒ab從0時刻開始固定于離軌道頂端l＝2m處，在4s時刻撤去外力，之后導體棒下滑距離x0＝1.5m后達到最大速度，導體棒與導軌接觸良好。求：(1)0～4s內(nèi)通過導體棒ab的電流大小和方向；(2)導體棒ab的最大速度vm。答案：(1)0.25A，方向為a到b(2)2m/s解析：(1)根據(jù)楞次定律