PAGE5-課時(shí)分層作業(yè)(四)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是洛倫茲力對(duì)導(dǎo)體中自由電荷的作用而引起的B．因?yàn)槁鍌惼澚?duì)運(yùn)動(dòng)電荷始終不做功，所以動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)不是由洛倫茲力而產(chǎn)生的C．動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向可以由右手定則來(lái)判定D．導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到的安培力肯定與受到的外力大小相等、方向相反AC[洛倫茲力對(duì)導(dǎo)體中自由電荷的作用效果是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)，A正確；在導(dǎo)體中自由電荷受洛倫茲力的合力與合速度方向垂直，總功為零，B錯(cuò)誤；動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向可由右手定則判定，C正確；只有在導(dǎo)體棒做勻速切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，除安培力以外的力的合力與安培力大小相等、方向相反，做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)不成立，D錯(cuò)誤，故選A、C.]2．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放置兩根光滑平行導(dǎo)軌MN和PQ，其電阻不計(jì)，ab、cd兩根導(dǎo)體棒，其電阻Rab＜Rcd，當(dāng)ab棒在外力F1作用下向左勻速滑動(dòng)時(shí)，cd棒在外力F2作用下保持靜止，F(xiàn)1和F2的方向都與導(dǎo)軌平行，那么，F(xiàn)1和F2大小相比、ab和cd兩端的電勢(shì)差相比，正確的是()A．F1＞F2，Ucd＞Uab B．F1＝F2，Uab＝UcdC．F1＜F2，Uab＜Ucd D．F1＝F2，Uab＜UcdB[因ab和cd的磁場(chǎng)力都是F＝BIl，又因?yàn)閍b棒在外力F1作用下向左勻速滑動(dòng)時(shí)，cd在外力F2作用下保持靜止，故F1＝F2，又由MN、PQ電阻不計(jì)，所以a、c兩點(diǎn)等勢(shì)，b、d兩點(diǎn)等勢(shì)，因而Uab＝Ucd，故B正確．]3．始終升機(jī)停在南半球的地磁極上空，該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，直升機(jī)螺旋槳葉片的長(zhǎng)度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)．螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示．假如忽視a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則()A．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)B．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)C．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)D．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)A[直升機(jī)螺旋槳的葉片圍圍著軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Blv＝eq\f(1,2)Blvb＝eq\f(1,2)Bl(ωl)＝eq\f(1,2)B(2πf)l2＝πfl2B，設(shè)想ab是閉合電路的一部分導(dǎo)體，由右手定則知感應(yīng)電流方向?yàn)閍→b，所以b點(diǎn)電勢(shì)比a點(diǎn)電勢(shì)高．選項(xiàng)A正確．]4．(多選)一個(gè)面積S＝4×10－2m2、匝數(shù)n＝100匝的線圈，放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間tA．在起先的2s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的改變率等于0.08Wb/sB．在起先的2s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的改變量等于零C．在起先的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于8VD．在第3s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零AC[由B-t圖象可知，在起先的2s內(nèi)，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB·S,Δt)＝eq\f(2＋2×4×10－2,2)Wb/s＝0.08Wb/s，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在起先的2s內(nèi)，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×0.08V＝8V，故選項(xiàng)C正確；第3s末磁感應(yīng)強(qiáng)度的改變率不為零，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不為零，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]5．水平放置的金屬框架cdef處于如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且與框架接觸良好，從某時(shí)刻起先，磁感應(yīng)強(qiáng)度勻稱增大，金屬棒ab始終保持靜止，則()A．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力也增大B．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力也不變C．a(chǎn)b中電流不變，ab棒所受摩擦力增大D．a(chǎn)b中電流增大，ab棒所受摩擦力不變C[磁感應(yīng)強(qiáng)度勻稱增大時(shí)，磁通量的改變率eq\f(ΔΦ,Δt)恒定，故回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流都是恒定的；又棒ab所受的摩擦力等于安培力，即Ff＝F安＝BIL，故當(dāng)B增加時(shí)，摩擦力增大，選項(xiàng)C正確．]6．英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)改變時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)．如圖所示，一個(gè)半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置，環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，環(huán)上套一帶電荷量為＋q的小球，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間勻稱增加，其改變率為k，若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周，則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是()A．0 B.eq\f(1,2)r2qkC．2πr2qk D．πr2qkD[依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，可知?jiǎng)蚍Q改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝πr2k，相當(dāng)于整個(gè)圓環(huán)上的電壓，則小球運(yùn)動(dòng)一周過(guò)程中，感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力做的功為W＝Uq＝πr2k·q，故D項(xiàng)正確．]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，在水平平行放置的兩根光滑長(zhǎng)直導(dǎo)軌MN與PQ上，放著一根直導(dǎo)線ab，ab與導(dǎo)軌垂直，它在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度L＝20cm，這部分的電阻r＝0.02Ω.導(dǎo)軌處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.20T，電阻R＝0.08Ω，其他電阻不計(jì)，ab的質(zhì)量為0.02kg.(1)斷開開關(guān)S，ab在水平恒力F＝0.01N的作用下，由靜止沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間速度才能達(dá)到10m/s?(2)上述過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間改變的表達(dá)式是怎樣的？(3)當(dāng)ab的速度達(dá)到10m/s時(shí)，閉合開關(guān)S，為了保持ab仍能以10m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，水平拉力應(yīng)變?yōu)槎嗌伲縖解析](1)由牛頓其次定律F＝ma，得a＝eq\f(F,m)＝eq\f(0.01,0.02)m/s2＝0.5m/s2，t＝eq\f(vt－v0,a)＝eq\f(10,0.5)s＝20s.(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv＝BLat＝0.02t，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間成正比．(3)導(dǎo)線ab保持以10m/s的速度運(yùn)動(dòng)，受到的安培力F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,R＋r)＝0.16N安培力與拉力F是一對(duì)平衡力，故F拉＝0.16N.[答案](1)20s(2)E＝0.02t(3)0.16N[實(shí)力提升練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)如圖所示，內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有始終徑略小于圓環(huán)直徑的帶正電的小球，以速率v0沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視)，若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間成正比例增加的改變磁場(chǎng)．若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球帶電荷量不變，那么()A．小球?qū)ΣＡA環(huán)的壓力肯定不斷增大B．小球所受的磁場(chǎng)力肯定不斷增大C．小球先沿逆時(shí)針方向減速運(yùn)動(dòng)，過(guò)一段時(shí)間后沿順時(shí)針方向加速運(yùn)動(dòng)D．磁場(chǎng)力對(duì)小球始終不做功CD[當(dāng)磁場(chǎng)增加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針方向的渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)力先對(duì)小球做負(fù)功使其速度減為零，后對(duì)小球做正功使其沿順時(shí)針做加速運(yùn)動(dòng)，故C正確；磁場(chǎng)力始終與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直，因此始終對(duì)小球不做功，故D正確；小球在水平面內(nèi)沿半徑方向受兩個(gè)力作用：環(huán)的擠壓力FN和磁場(chǎng)的洛倫茲力F，這兩個(gè)力的合力充當(dāng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，其中F＝qvB，磁場(chǎng)在增加，小球速度先減小后增大，所以洛倫茲力不肯定總在增大，故B錯(cuò)誤；向心力F向＝meq\f(v2,r)，其大小隨速度先減小后增大，因此擠壓力FN不是始終增大，故A錯(cuò)誤．]2．如圖所示，空間有一個(gè)方向水平的有界磁場(chǎng)區(qū)域，一個(gè)矩形線框，自磁場(chǎng)上方某一高度下落，然后進(jìn)入磁場(chǎng)，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，則在進(jìn)入時(shí)導(dǎo)線框不行能()A．變加速下落 B．變減速下落C．勻速下落 D．勻加速下落D[導(dǎo)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做什么運(yùn)動(dòng)，取決于所受安培力與重力的大小關(guān)系．若F安<mg，則加速；若F安>mg，則減速；若F安＝mg，則勻速．由于F安隨速度發(fā)生改變，線框所受合力是改變的，即線框不行能做勻變速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)選D.]3．(多選)如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)有志向界面，用力將矩形線圈從磁場(chǎng)中勻速拉出．在其他條件不變的狀況下()A．速度越大時(shí)，拉力做功越多B．線圈邊長(zhǎng)L1越大時(shí)，拉力做功越多C．線圈邊長(zhǎng)L2越大時(shí)，拉力做功越多D．線圈電阻越大時(shí)，拉力做功越多ABC[F勻速拉出線圈過(guò)程所做的功為W＝FL2，又F＝F安＝IBL1，I＝eq\f(BL1v,R)，所以W＝eq\f(B2L\o\al(2,1)L2v,R)，可知A、B、C正確，D錯(cuò)誤．]4．(多選)如圖所示，一個(gè)由金屬導(dǎo)軌組成的回路，豎直放在寬廣的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)垂直于該回路所在平面，方向如圖所示，其中導(dǎo)線AC可以自由地緊貼豎直的光滑導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，回路總電阻為R且保持不變．當(dāng)AC由靜止釋放后()A．AC的加速度將達(dá)到一個(gè)與R成反比的極限值B．AC的速度將達(dá)到一個(gè)與R成正比的極限值C．回路中的電流將達(dá)到一個(gè)與R成反比的極限值D．回路中的電功率將達(dá)到一個(gè)與R成正比的極限值BD[當(dāng)AC受到的安培力與重力平衡時(shí)達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，加速度為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；Beq\f(Blv,R)l＝mg，所以v∝R，最終的功率P＝mgv，選項(xiàng)B、D正確；BIl＝mg，則電流不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．]5．如圖所示，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，讓整體在垂直于紙面沿水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，懸線拉力為FT.則()A．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(wú)法確定A[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(shì)比上板高，由動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)公式可知U＝Bdv，故在兩板間產(chǎn)生從下向上的電場(chǎng)，E＝eq\f(U,d)＝Bv，若小球帶正電，則受到向下的洛倫茲力qvB，向上的電場(chǎng)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．]6．如圖所示，勻稱磁場(chǎng)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(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止起先繞過(guò)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)生了感應(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)間線性改變，為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的改變率eq\f(ΔB,Δt)的大小應(yīng)為()A.eq\f(4ωB0,π)B.eq\f(2ωB0,π)C.eq\f(ωB0,π)D.eq\f(ωB0,2π)C[設(shè)半圓弧的半徑為L(zhǎng)，導(dǎo)線框的電阻為R，當(dāng)線框以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝eq\f(1,2)B0ωL2.當(dāng)線框不動(dòng)而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間改變時(shí)，E2＝eq\f(1,2)πL2eq\f(ΔB,Δt)，由eq\f(E1,R)＝eq\f(E2,R)得eq\f(1,2)B0ωL2＝eq\f(1,2)πL2eq\f(ΔB,Δt)，即eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(ωB0,π)，故C正確．]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，PN與QM兩平行金屬導(dǎo)軌相距L＝1m，電阻不計(jì)，兩端分別接有電阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab導(dǎo)體的電阻為2Ω，在導(dǎo)軌上可無(wú)摩擦地滑動(dòng)，垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T．現(xiàn)ab以恒定速度v＝3m/s勻速向右移動(dòng)，這時(shí)ab桿上消耗的電功率與R1、R2消耗的電功率之和相等，求：(1)R2的阻值為多少？(2)R1與R2消耗的電功率分別為多少？(3)拉ab桿的水平向右的外力F為多大？[解析](1)內(nèi)外功率相等，則內(nèi)外電阻相等，有eq\f