2016版高二物理专题12法拉第电磁感应定律暑假作业(含解析)

1专题12法拉第电磁感应定律【知识回顾】一、法拉第电磁感应定律1．感应电动势（1）感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻．（2）感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即rREI.2．法拉第电磁感应定律（1）内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．（2）公式：tnE3．导体切割磁感线的情形（1）一般情况：运动速度v和磁感线方向夹角为θ，则E=Blvsin_θ.（2）常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则E=Blv.（3）导体棒在磁场中转动导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势221BLvBLE（平均速度等于中点位置线速度L2112）．【例题1】（多选）如图所示，相距为d的两水平线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L（Ld）、质量为m，电阻为R。将线框在磁场上方高h处由静止释放，ab边刚进入磁场和穿出磁场时的速度恰好相等。则在线框全部穿过磁场的过程中：（）A．ab边刚进入磁场时ab两端的电势差为BLgh2B．感应电流所做功为mgd想一想2C．感应电流所做功为2mgdD．线框最小速度为)(2dLhg【例题2】如图，虚线P、Q、R间存在着磁感应强度大小相等，方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，磁场宽度均为L．一等腰直角三角形导线框abc，ab边与bc边长度均为L，bc边与虚线边界垂直．现让线框沿bc方向匀速穿过磁场区域，从c点经过虚线P开始计时，以逆时针方向为导线框感应电流i的正方向，则下列四个图像中能正确表示i一t图像的是：（）【例题3】如图甲所示，在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面.一导线框abcdef位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合.导线框与磁场区域的尺寸如图所示.从t=0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。以a→b→c→d→e→f→a为线框中的电动势E的正方向，则如图乙所示的四个E-t关系示意图中正确的是：（）1、如图（a）所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量为1kg的单匝均匀正方形铜线框，在1位置以速度v0=3m/s进入匀强磁场时开始计时t=0，此时线框中感应电动势为1V，在t=3s时刻线框到达2位置开始离开匀强磁场.此过程中vt图象如图（b）所示，那么：（）练一练3A.线框右侧边两端MN间的电压为0.25VB.恒力F的大小为0.5NC.线框完全离开磁场的瞬间位置3的速度大小为3m/sD.线框完全离开磁场的瞬间位置3的速度大小为1m/s2、如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合正方形线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则拉力对环做功之比Wa：Wb等于：（）A．1：2B．2：1C．1：4D．4：13、（多选）磁流体发电机，又叫等离子体发电机，下图中的燃烧室在3000K的高温下将气体全部电离为电子与正离子，即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以1000m/s进入矩形发电通道，发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场，磁感应强度为6T。等离子体发生偏转，在两极间形成电势差。已知发电通道长a=50cm，宽b=20cm，高d=20cm。等离子体的电阻率ρ=2Ω•m。则以下判断中正确的是：（）A．发电机的电动势为1200VB．因不知道高速等离子体为几价离子，故发电机的电动势不能确定C．当外接电阻为8Ω时，发电机效率最高D．当外接电阻为4Ω时，发电机输出功率最大4、（多选）如图所示，顶角θ=45°的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动，导体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r.导体棒与导轨接触点为a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.t=0时导体棒位于顶角O处，则流过导体棒的电流强度I、导体棒内产生的焦耳热Q、导体棒做匀速直线运动时水4平外力F、导体棒的电功率P各量大小随时间变化的关系正确的是：（）5、（多选）如图甲，电阻率、横截面积为S的导线绕成的半径为R圆形导线框，以直径为界，左侧存在着垂直纸面的匀强磁场，方向以向外为正，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙，则00t时间内（）A、导线框具有收缩且向左运动的趋势B、导线框中感应电流方向为顺时针C、导线框中感应电流大小为004RSBtD、通过导线框横截面的电荷量为02RSB6、（多选）如图所示，AB、CD为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中.AB、CD的间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻.质量为m、长为L，且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，甲、乙为两根相同的轻质弹賛，弹簧一端与MN棒中点连接，另一端均被固定.导体棒MN与导轨接触良好。开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度0，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中A、C间的电阻R上产生的焦耳热为Q（）A.则初始时刻导体棒所受的安培力大小为RLB0222B.从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热大于32QC.当导体棒第一次到达最右端时，每根弹簧具有的弹性势能为2014mvQ5D.当导体棒第一次回到初始位置时，A、C间电阻R的热功率为2220BLR7、宽度均为d且足够长的两相邻条形区域内，各存在磁感应强度大小均为B，方向相反的勻强磁场。电阻为R、边长为d334的等边三角形金属框的AB边与磁场边界平行，金属框从图示位置以垂直于AB边向右的方向做匀速直线运动，取逆时针方向电流为正，从金属框C端刚进入磁场开始计时，框中产生的感应电流随时间变化的图象是：（）8、（多选）如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0＜θ＜90°），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中：（）A．运动的平均速度大于12vB．受到的最大安培力大小为22BLvRsinθC．下滑的位移大小为qRBLD．产生的焦耳热为qBLv9、如图4（甲）所示，两平行光滑导轨倾角为30°，相距10cm，质量为10g的直导线PQ水平放置在导轨上，从Q向P看的侧视图如图4（乙）所示。导轨上端与电路相连，电路中电源电动势为12.5V，内阻为0.5Ω，限流电阻R=5Ω，R′为滑动变阻器，其余电阻均不6计。在整个直导线的空间中充满磁感应强度大小为1T的匀强磁场（图中未画出），磁场方向可以改变，但始终保持垂直于直导线。若要保持直导线静止在导轨上，则电路中滑动变阻器连入电路电阻的极值取值情况及与之相对应的磁场方向是：（）A.电阻的最小值为12Ω，磁场方向水平向右B．电阻的最大值为25Ω，磁场方向垂直斜面向左上方C．电阻的最小值为7Ω，磁场方向水平向左D．电阻的最大值为19.5Ω，磁场方向垂直斜面向右下方10、如图，ab和cd为质量m=0.1kg、长度L=0.5m、电阻R=0.3Ω的两相同金属棒，ab放在半径分别为r1=0.5m和r2=1m的水平同心圆环导轨上，导轨处在磁感应强度为B=0.2T竖直向上的匀强磁场中；cd跨放在间距也为L=0.5m、倾角为θ=30°的光滑平行导轨上，导轨处于磁感应强度也为B=0.2T方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。四条导轨由导线连接并与两导体棒组成闭合电路，除导体棒电阻外其余电阻均不计。ab在外力作用下沿圆环导轨匀速转动，使cd在倾斜导轨上保持静止。ab与两圆环导轨间的动摩擦因数均为0.5，重力加速度为g=10m/s2。求：（1）从上向下看ab应沿顺时针还是逆时针方向转动？（2）ab转动的角速度大小；（3）作用在ab上的外力的功率。11、在生产线框的流水线上，为了检测出个别不合格的未闭合线框，让线框随传送带通过一固定匀强磁场区域（磁场方向垂直于传送带平面向下），观察线框进入磁场后是否相对传送带滑动就能够检测出未闭合的不合格线框。其物理情景简化如下：如图所示，通过绝缘传送带输送完全相同的正方形单匝纯电阻铜线框，传送带与水平方向夹角为，以恒定速度v0斜向上运动。已知磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直，MN与PQ间的距离为d，磁场的磁感应强度为B。线框质量为m，电阻为R，边长为L（2dL），线框与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度为g。闭合线框在进入磁场前相对传送带静止，线框刚进入磁场的7瞬间，和传送带发生相对滑动，线框运动过程中上边始终平行于MN，当闭合线框的上边经过边界PQ时又恰好与传送带的速度相同。设传送带足够长，且线框在传送带上始终保持上边平行于磁场边界。求（1）闭合线框的上边刚进入磁场时所受安培力F安的大小；（2）从闭合线框上边刚进入磁场至刚要出磁场所用的时间t；（3）从闭合线框上边刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中，电动机多消耗的电能E。12、如图所示，质量为M=2kg的足够长的U型金属框架abcd，放在光滑绝缘水平面上，导轨ab边宽度L=1m。电阻不计的导体棒PQ，质量m=1kg，平行于ab边放置在导轨上，并始终与导轨接触良好，棒与导轨间动摩擦因数μ=0.5，棒左右两侧各有两个固定于水平面上的光滑立柱。开始时PQ左侧导轨的总电阻R=1Ω，右侧导轨单位长度的电阻为r0=0.5Ω/m。以ef为界，分为左右两个区域，最初aefb构成一正方形，g取10m/s2。（1）如果从t=0时，在ef左侧施加B=kt（k=2T/s），竖直向上均匀增大的匀强磁场，如图甲所示，多久后金属框架会发生移动（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）.（2）如果ef左右两侧同时存在B=1T的匀强磁场，方向分别为竖直向上和水平向左，如图乙所示。从t=0时，对框架施加一垂直ab边的水平向左拉力，使框架以a=0.5m/s2向左匀加速运动，求t=2s时拉力F多大（3）在第（2）问过程中，整个回路产生的焦耳热为Q=0.6J，求拉力在这一过程中做的功。猫也懂物理学阅读广角8人们常说，猫会偷偷策划不利于其人类伙伴的阴谋——如今，研究人员说，猫甚至可能在利用物理学来知晓你的一举一动。据英国《每日邮报》网站6月14日报道，日本一项新研究显示，猫会综合利用“因果关系”原则和一些物理学定律，通过声音来预测看不见的猎物的位置。研究人员说，这样的技能可能是它们的捕猎方式造就的，因为它们通常要在能见度很差的环境下寻找猎物。京都大学研究人员调查了猫为何能推断出隐藏物体的存在，并根据听觉刺激来预测该物体的出现。研究小组录制了30只猫对于不同的噪音环境所作反应的视频。在一系列测试中，研究人员摇动一个容器，同时要么制造出嘎嘎的声音，要么不发出任何声音。研究人员在发表于德国《动物认知》杂志上的论文中写道：“来自周遭环境的信息往往只限于特定的感觉形态；比如，猫可能听见但没有看见目标物体。”文章说：“动物感知到不完整的信息时，可能不得不通过其他可以获得的线索来补足其余信息。”声音被用来暗示容器内有东西，而没有声音则意味着容器是空的。然后容器被翻转过来，要么掉落出物体，要么可以看出里面什么都没有。有时候，实验情况和物理学定律是一致的——如果在摇晃时不发出声音，那么就不会有物体从中掉落；如果有声音的话，就会看到里面的物体。有些情况下，实验情况与物理学定律不一致。这意味着当发出噪音时，容器翻转后不会掉落任何物体；而没有声音的情况下反而会有东西掉出。研究人员在分析猫的反应时发现，它们花更多的时间关注摇晃时发出噪音的容器，这意味着它们会用物理学定律来推断是否会有物体出现。对于与物理学定律不一致的容器，猫盯的时间会更长，表明它们“对万有引力有初步的理解”。为什么屈原要在端午节那天死了?因为他害怕