2013高中物理选修32第4章第4节课时跟踪训练高中物理练习试题

1[课时跟踪训练](时间30分钟，满分60分)一、选择题(本题共8小题，每小题5分，共40分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2Wb，则()A．线圈中感应电动势每秒增加2VB．线圈中感应电动势每秒减小2VC．线圈中无感应电动势D．线圈中感应电动势大小不变解析：因线圈的磁通量均匀变化，所以磁通量的变化率ΔΦΔt为一定值，又因为是单匝线圈，据E＝ΔΦΔt可知选项D正确。答案：D2．如图1所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出，运动过程中棒的取向不变，不计空气阻力，那么金属棒内产生的感应电动势将()A．越来越大B．越来越小图1C．保持不变D．方向不变，大小改变解析：由于导体棒中无感应电流，故棒只受重力作用，导体棒做平抛运动，水平速度v0不变，即切割磁感线的速度不变，故感应电动势保持不变。答案：C3．环形线圈放在均匀磁场中，设在第1秒内磁感线垂直于线圈平面向里，若磁感应强度随时间变化的关系如图2乙所示，那么在第2秒内线圈中感应电流的大小和方向是()图2A．感应电流大小恒定，顺时针方向B．感应电流大小恒定，逆时针方向C．感应电流逐渐增大，逆时针方向D．感应电流逐渐减小，顺时针方向解析：由B－t图知：第2秒内ΔBΔt恒定，则E＝ΔBΔtS也恒定，故感应电流I＝ER大小恒定，又由楞次定律判断知电流方向沿逆时针方向，故B对，A、C、D都错。2答案：B4．如图3所示，在匀强磁场中，MN、PQ是两条平行金属导轨，而ab、cd为串有电压表和电流表的两根金属棒，两只电表可看成理想电表。当两棒以相同速度向右匀速运动时(运动过程中两棒始终与导轨接触)()图3A．电压表有读数；电流表有读数B．电压表无读数；电流表无读数C．电压表有读数；电流表无读数D．电压表无读数；电流表有读数解析：在两棒以相同速度向右匀速运动的过程中，磁通量不变，无感应电流产生。根据电压表和电流表的测量原理知，两表均无读数。答案：B5.如图4所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋kt(k0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板()图4A．不带电B．所带电荷量与t成正比C．带正电，电荷量是kL2C4πD．带负电，电荷量是kL2C4π解析：磁感应强度以B＝B0＋kt(k0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：E＝ΔΦΔt＝SΔBΔt＝kS，而S＝L24π，经时间t电容器P板所带电荷量Q＝EC＝kL2C4π；由楞次定律知电容器P板带负电，故D选项正确。答案：D6．有一种高速磁悬浮列车的设计方案是：在每节车厢底部安装强磁铁(磁场方向向下)，并且在沿途两条铁轨之间平放一系列线圈。下列说法中不．正确的是()A．列车运动时，通过线圈的磁通量会发生变化B．列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快3C．列车运动时，线圈中会产生感应电动势D．线圈中的感应电动势的大小与列车速度无关解析：列车运动时，安装在每节车厢底部的强磁铁产生的磁场使通过线圈的磁通量发生变化；列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知，由于通过线圈的磁通量发生变化，线圈中会产生感应电动势，感应电动势的大小与通过线圈的磁通量的变化率成正比，与列车的速度有关。由以上分析可知，选项A、B、C的说法正确，选项D的说法不正确。答案：D7.如图5所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则在导体框从两个方向移出磁场的过程中()A．导体框中产生的感应电流方向相同图5B．导体框中产生的焦耳热相同C．导体框ad边两端电势差相同D．通过导体框截面的电荷量相同解析：由右手定则判定出两种拉动方式中感应电流的方向都是a→d→c→b→a，电流的方向相同。当导体框以速度v0拉出磁场时，产生的热量Q＝I2Rt＝(Blv0R)2Rt＝B2l3v0R，可见，两种方式产生的热量不同。以v、3v速度匀速拉出磁场时，导体框ad边两端电势差分别是14Blv、34Blv。通过导体框截面的电荷量q＝IΔt＝ΔΦΔtRΔt＝Bl2R相同。综上，A、D选项正确。答案：AD8．如图6所示，一个半径为L的半圆形硬导体AB以速度v，在水平U型框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，回路电阻为R0，半圆形硬导体AB的电阻为r，其余电阻不计，则半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小及AB之间的电势差分别为()A．BLv；BLvR0R0＋rB．2BLv；BLvC．2BLv；2BLvR0R0＋rD．BLv；2BLv解析：半圆形导体AB切割磁感线的有效长度为2L，对应的电动势为E＝2BLv，AB4间的电势差UAB＝ER0＋rR0＝2BLvR0R0＋r，故C正确。答案：C二、非选择题(本题共2小题，每小题10分，共20分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9.一个边长为a＝1m的正方形线圈，总电阻为R＝2Ω，当线圈以v＝2m/s的速度通过磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直。若磁场的宽度b1m，如图7所示，求：(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小；图7(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热。解析：(1)根据E＝Blv，I＝ER，知I＝BavR＝0.5×1×22A＝0.5A。(2)线圈穿过磁场过程中，由于b1m，故只在进入和穿出时有感应电流，故Q＝2I2Rt＝2I2R·av＝2×0.52×2×12J＝0.5J。答案：(1)0.5A(2)0.5J10.如图8所示，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求：图8(1)磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。解析：(1)设小灯泡的额定电流为I0，有P＝I20R①由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经MN的电流为I＝2I0②此时金属棒MN所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有mg＝BLI③联立①②③式得5B＝mg2LRP(2)设灯泡正常发光时，导体棒的速率为v，由电磁感应定律与欧姆定律得E＝BLv⑤E＝RI0⑥联立①②④⑤⑥式得v＝2Pmg⑦答案：(1)mg2LRP(2)2Pmg