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1、物理人教選修3-2 4.5《電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況》課下作業(yè)(1)
1.(對應(yīng)要點(diǎn)一)某空間出現(xiàn)了如圖4-5-9所示的磁場,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí),在垂直于磁場的方向上會(huì)產(chǎn)生感生電場,有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化與感生電場的方向關(guān)系描述正確的選項(xiàng)是( )
A.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí),感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向
B.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí),感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為 圖4-5-9
逆時(shí)針方向
C.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí),感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向
D.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí),感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針方向
解析:感生電場中電場線的方向用楞
2、次定律來判定:由題知原磁場方向向上,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí),在周圍有閉合導(dǎo)線的情況下,感應(yīng)電流的磁場方向應(yīng)與原磁場方向相反,即感應(yīng)電流的磁場方向向下,再由右手螺旋定那么得到感應(yīng)電流的方向是:從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向,那么感生電場的方向從上向下看也為順時(shí)針方向;同理可知,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí),感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針方向。所以A、D對。
答案:AD
2.(對應(yīng)要點(diǎn)二)如圖4-5-10所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場有理想界面,用力將矩形線圈從磁場中勻速拉出。在其他條件不變的情況下( )
A.速度越大時(shí),拉力做功越多
B.線圈邊長L1越大時(shí),拉力做功越多
3、 圖4-5-10
C.線圈邊長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
解析:用力F勻速拉出線圈過程所做的功為W=FL2,又F=F安=IBL1,I=,所以W=,
可知A、B、C正確,D錯(cuò)誤。
答案:ABC
3.(對應(yīng)要點(diǎn)二)兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距為L,底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直,如圖4-5-11所示。除電阻R外其余電阻不計(jì)?,F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放,那么( )
A.釋放瞬間金屬棒的加速度
4、等于重力加速度g 圖4-5-11
B.金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí),流過電阻R的電流方向?yàn)閍→b
C.金屬棒的速度為v時(shí),所受的安培力大小為F=
D.電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少
解析:金屬棒剛釋放時(shí),彈簧處于原長,此時(shí)彈力為零,又因此時(shí)速度為零,因此也不受安培力作用,金屬棒只受到重力作用,其加速度應(yīng)等于重力加速度,故A對;金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí),由右手定那么可知,在金屬棒上電流方向向右,電阻等效為外電路,其電流方向?yàn)閎→a,故B錯(cuò);金屬棒速度為v時(shí),安培力大小為F=BIL,I=,由以上兩式得:F=,故C對;金屬棒下落過程中,由能量守恒定律知,金屬棒減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢
5、能、金屬棒的動(dòng)能以及電阻R上產(chǎn)生的熱能,因此D錯(cuò)。
答案:AC
4.(對應(yīng)要點(diǎn)三)如圖4-5-12所示,固定于水平桌面上的金屬框架cdef,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動(dòng)。此時(shí)adeb構(gòu)成一個(gè)邊長為l的正方形。金屬棒的電阻為r,其余局部電阻不計(jì)。開始時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。
(1)假設(shè)從t=0時(shí)刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,每秒增加k,同時(shí)保持棒靜止,求金屬棒中的感應(yīng)電流大小和方向。
(2)在上述(1)情況中,始終保持金屬棒靜止,當(dāng)t=t1末時(shí)需加的 圖4-5-12
垂直于棒的水平拉力為多大?
解析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E==S=kl2,再根據(jù)歐姆定律得:I==,根據(jù)楞次定律判斷,“增反減同〞,回路中的電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,或棒上電流從b到a。
(2)要保持棒靜止,使作用到棒上的力平衡,即水平拉力等于棒受到的安培力:
F=F安=BIl=(B0+kt1)l=(B0+kt1)。
答案:(1)kl2/r,棒中電流方向由b到a
(2)(B0+kt1)kl3/r