新课标2021年高二物理暑假作业14《电磁感应》.docx

【KS5U原创】新课标2021年高二物理暑假作业14《电磁感应》
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、选择题（本题共6道小题）
1.关于法拉第电磁感应定律，下列说法正确的是（　　）
　 A． 感应电动势与穿过闭合电路的磁通量成正比
　 B． 感应电动势与穿过闭合电路的磁通量的变化量成正比
　 C． 感应电动势与穿过闭合电路的磁通量的变化率成正比
　 D． 感应电动势与闭合电路所围面积成正比
2.如图甲所示，在圆形线框的区域内存在匀强磁场，开头时磁场方向垂直于纸面对里．若磁场的磁感应强度B依据图乙所示规律变化，则线框中的感应电流I（取逆时针方向为正方向）随时间t的变化图线是（　　）

A. B. C. D.
3.在如图所示的电路中，两个相同的电流表，零刻点在刻度盘的中心．当电流从“+”接线柱流入时，指针向右摆；当电流从“﹣”接线柱流入时，指针向左摆．在电路接通且稳定时再断开开关的瞬间，下列说法正确的是（　　）

　 A． G1指针向右摆，G2指针向左摆
　 B． G1指针向左摆，G2指针向右摆
　 C． 两指针都向右摆
　 D． 两指针都向左摆
4.如图，在水平桌面上放置两条相距l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连，质量为m．电阻不计的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动．整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B．导体棒的中点系一不行伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态．现若从静止开头释放物块（物块不会触地，且导体棒不脱离导轨），用h表示物块下落的高度，g表示重力加速度，其他电阻不计，则（　　）

　 A． 电阻R中的感应电流方向由a到c
　 B． 物体下落的最大加速度为g
　 C． 若h足够大，物体下落的最大速度为
　 D． 通过电阻R的电量为
5.如图所示，虚线MN上方存在垂直纸面对里的匀强磁场，MN下方存在竖直向下的匀强磁场，两处磁场磁感应强度大小均为B．足够长的不等间距金属导轨竖直放置，导轨电阻不计．两个金属棒通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，其中光滑金属棒AB质量为m，长为L，电阻为R；金属棒CD质量为2m、长为2L、电阻为2R，与导轨之间的动摩擦因数为μ．若AB棒在外力F的作用下向上做匀速运动，CD棒向下做匀速运动，下列说法正确的是（　　）

　 A． AB棒中电流方向从A到B
　 B． AB棒匀速运动的速度
　 C． AB杆所受拉力F=mg+mg
　 D． 时间t内CD棒上的焦耳热为
6.如图所示，导线所围区域内有一垂直纸面对里的变化的匀强磁场，磁感强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力（　　）

　 A． B． C． D．

二、试验题（本题共2道小题）
7.在如图所示的试验装置中，已知灵敏电流计的电流从“＋”接线柱流入时指针从刻度盘正中间向右偏，从“—”接线柱流入时指针向左偏。（螺线管A线圈上端与左侧接线柱相连，线圈下端与右侧接线柱相连）

(1)合上S将线圈A插入B的过程中，电流表指针向____偏。
(2)合上S将线圈A插入B后，将变阻器触头向左移动时，电流表指针向____偏。
8.某爱好小组的一同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的原线圈A、副线圈B、电流计及开关按图示方式连接来争辩电磁感应现象．
（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向    （选填“相同”或“相反”）。
（2）该同学发觉：在原线圈A放在副线圈B中的状况下，将开关接通的瞬间电流计指针向左偏转，则开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，电流计指针将     　（选填“左偏”、“右偏”或“不偏”）。若要看到电流计指针向右偏，请你说出两种具体做法：
①            ；②           。

三、计算题（本题共3道小题）
9.半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图1所示．有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图2所示．在t=0时刻平板之间中心有一重力不计，质量为m，电荷量为+q的静止微粒，微粒在运动过程中不会与AB板发生碰撞，则：

（1）t1=0.5s时两板电势差UAB
（2）第一秒末微粒的速度
（3）0到3.5s微粒的位移大小．
10.如图甲所示，MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨，NQ⊥MN，导轨的电阻均不计．导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=4Ω的电阻．有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为B0=1T．将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好．现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度，已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C，且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示，设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行．（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）．求：
（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数μ
（2）cd离NQ的距离s
（3）金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量
（4）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从今时刻起，让磁感应强度渐渐减小，为使金属棒中不产生感应电流，则磁感应强度B应怎样随时间t变化（写出B与t的关系式）．
11.如图所示，在倾角为θ=30°的光滑绝缘斜面abcd上有一垂直斜面对上的匀强磁场，磁场的上下有边界且与斜面底边cd平行，虚线为磁场的边界线．在斜面上有一个质量为m=0.2kg、电阻为R=0.27Ω、边长为L=60cm的正方形金属线框，相距s=90cm．将线框从静止开头释放，沿斜面滑下，线框底边始终与斜面底边平行．若线框刚进入磁场时，恰好能做匀速运动．求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）若线框的下边通过磁场的时间为t=0.6s，磁场区域的宽度l为多少？
（3）若线框上边框穿出磁场前也已匀速运动，则线框在穿过磁场的整个过程中能产生多少的焦耳热．（重力加速度g=10m/s2）

试卷答案
1.解：依据法拉第电磁感应定律E=n，得感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比．
A、磁通量越大，是Φ大，但△Φ及，则不愿定大，故A错误；
B、磁通量变化越大，则不知磁通量的变化时间，故  不愿定越大，故B错误；
C、磁通量变化的快慢用，表示，磁通量变化得快，则 比值就大，依据法拉第电磁感应定律有产生的感应电动势就越大，故C正确；
D、感应电动势与闭合电路所围面积无关，故D错误．
故选：C．
2.磁感应强度在0到t1内，由法拉第电磁感应定律可得，随着磁场的均匀变大，由于磁感应强度随时间变化率不变，则感应电动势大小不变，感应电流的大小也不变；由于磁感线是向里在减小，向外在增大．所以由楞次定律可得线圈感应电流是顺时针，由于环中感应电流沿逆时针方向为正方向，则感应电流为负的．
同理，磁感应强度在t1到t2内，感应电流不变，且电流方向为正．所以只有C选项正确，ABD均错误．
故选：C．
3.解：电路稳定后断开，通过电阻这一支路的电流马上消逝，由于电感器对电流的变化有阻碍作用，会阻碍其减小，通过电感器的电流，且流过电阻．所以含有电感器的支路的电流从“+”接线柱流入，G1指针向右摆．含有电阻的支路电流从“﹣”接线柱流入，G2指针向左摆．故A正确，B、C、D错误．
故选：A．
4.解：A、从静止开头释放物块，导体棒切割磁感线产生感应电流，由右手定则可知，电阻R中的感应电流方向由c到a，故A错误．
B、设导体棒所受的安培力大小为F，依据牛顿其次定律得：物块的加速度a=，当F=0，即刚释放导体棒时，a最大，最大值为g．故B错误．
C、物块和滑杆先做加速运动，后做匀速运动，此时速度最大，则有mg=F，而F=BIl，I=，解得物体下落的最大速度为v=．故C正确．
D、通过电阻R的电量 q===．故D正确．
故选：CD．
5.解：A、依据右手定则可知，AB棒中电流方向由B到A，故A错误；
B、令AB棒的速度为v1，所以电路的电流I=，对于CD棒的匀速运动有：2mg=μIB2L，联立上式可解得，故B正确；
C、由AB棒匀速上升，故有F=mg+BIL，代入、I=，可得F=mg+，故C正确；
D、CD棒上的焦耳热Q=I22Rt=，故D错误．
6.解：导体圆环将受到向上的磁场作用力，依据楞次定律的另一种表述，可见原磁场磁通量是减小，即螺线管和abcd构成的回路中产生的感应电流在减小．依据法拉第电磁感应定律，E=NS，则感应电流I=，可知减小时，感应电流才减小．A选项减小，B选项也减小，C、D选项不变．所以A、B正确，C、D错误．
故选：AB．
7.
8.
9.解：（1）两板电势差等于圆环产生的感应电动势．依据法拉第电磁感应定律可得两极板间的电势差为：
UAB=πr2=1×π×r2=πr2
（2）第1s内，磁感应强度均匀增大，依据楞次定律知，上极板带负电，下极板带正电，微粒向上做匀加速运动，则加速度为：
a==
第一秒末微粒的速度为：
v=at=
（3）第1s内下极板为正极，微粒向上做匀加速直线运动，第2s内，上极板为正极，微粒做匀减速直线运动到零，第3s回微粒向下做匀加速直线运动，第4s内，微粒向下做匀减速直线运动到零，依据运动过程的对称性，可知第4s末回到原位置．0到3.5s微粒的位移等于3.5s到4s内的位移大小，运用逆向思维可得0到3.5s微粒的位移为：
x==
答：（1）t1=0.5s时两板电势差UAB为πr2．
（2）第一秒末微粒的速度为．
（3）0到3.5s微粒的位移大小为．
10.解：（1）当v=0时，a=2m/s2
由牛顿其次定律得：mgsinθ﹣μmgcosθ=ma
μ=0.5      
（2）由图象可知：vm=2m/s 
当金属棒达到稳定速度时，
有FA=B0IL
切割产生的感应电动势：E=B0Lv

平衡方程：mgsinθ=FA+μmgcosθ
r=1Ω
电量为：
s=2m
（3）
产生热量：WF=Q总=0.1J

（4）当回路中的总磁通量不变时，
金属棒中不产生感应电流．
此时金属棒将沿导轨做匀加速运动．             
牛顿其次定律：mgsinθ﹣μmgcosθ=ma
a=g（sinθ﹣μcosθ）=10×（0.6﹣0.5×0.8）m/s2=2m/s2

则磁感应强度与时间变化关系：．
所以：（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.5
（2）cd离NQ的距离2m
（3）金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量0.08J
（4）若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从今时刻起，让磁感应强度渐渐减小，为使金属棒中不产生感应电流，
11.解：（1）线框进入磁场前沿斜面对下做匀加速直线运动，设底边刚进磁场时的速度为v，则由动能定理得  mv2=mgssinθ 得 v=3m/s
线框底边切割磁感线产生的感应电动势 E=BLv=IR
画出线框受力的侧视图如图所示．匀速运动，有：
mgsinθ=BIL
联立解得：B=0.5T
（2）线框完全进入磁场后，磁通量不变，没有感应电流产生，线框不受安培力，而做匀加速运动，加速度为a=gsinθ=5m/s2
匀速运动的时间 t1==0.2s
匀加速运动的时间为：t2=t﹣t1=0.4s
匀加速运动的距离为：x=υt2+at22=1.6m
磁场区域的宽度 l=L+x=2.2m
（3）上边框穿出磁场前也已匀速运动，则穿出磁场的速度仍为 v=3m/s
依据能量守恒可得 Q=mg（S+l+L）sinθ﹣mv2=2.8J
答：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小是0.5T；
（2）若线框的下边通过磁场的时间为t=0.6s，磁场区域的宽度l为2.2m．
（3）线框在穿过磁场的整个过程中能产生2.8J的焦耳热．