2013高考物理一轮全程学习方略课后巩固作业1.4(四)新人教版选修3-2

课后巩固作业(四)
（40分钟 50分）
一、选择题（本题包括5小题，每小题6分，共30分.每小题至少一个选项正确）
1．一个面积S=4×10-2 m2、匝数n=100匝的线圈，
放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁
感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下
列判断正确的是( )
A.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/s
B.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C.在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于0.08 V
D.在第3 s末线圈中的感应电动势等于零
2．（2011·济宁高二检测）如图所示，两根电阻不计
的光滑平行金属导轨倾角为θ，导轨下端接有电阻R，
匀强磁场垂直斜面向上．质量为m、电阻不计的金属
棒ab在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速
上滑，上升高度为h，在这个过程中( )
A.金属棒所受各力的合力所做的功等于零
B.金属棒所受各力的合力所做的功等于mgh和电阻R上产生的焦耳热之
和
C.恒力F与重力的合力所做的功等于棒克服安培力所做的功与电阻R上产生的焦耳热之和
D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热
3.一空间有垂直纸面向里的匀强磁场B，两条电阻不计
的平行光滑导轨竖直放置在磁场内，如图所示，磁感
应强度B＝0.5 T，导体棒ab、cd长度均为0.2 m，电
阻均为0.1 Ω，重力均为0.1 N，现用力向上拉动导体
棒ab，使之匀速上升(导体棒ab、cd与导轨接触良好)，
此时cd静止不动，则ab上升时，下列说法正确的是（）
A．ab受到的拉力大小为2 N
B．ab向上运动的速度为2 m/s
C．在2 s内，拉力做功，有0.4 J的机械能转化为电能
D．在2 s内，拉力做功为0.6 J
4.如图所示，一正方形的线圈的一边恰在一磁场边缘，匀强磁场方向垂直于线圈平面，在将线圈拉出磁场过程中，哪些办法可使线圈中的感应电流增大为原来的两倍( )
A.仅使线圈匝数变为原来的两倍
B.仅使导线的横截面积变为原来的两倍
C.仅使磁感应强度变为原来的两倍
D.仅使拉线圈的速度变为原来的两倍
5．(2011·石家庄高二检测)如图所示，外力F使金属杆ab在匀强磁场中沿光滑水平金属导轨做匀速运动，除电阻R外，其他电阻均忽略．若下列各种情况中杆ab都能保持匀速运动状态，则( )
A.当F一定时，R减小为原来的一半，则F的功率也减小为原来的一半
B.当F一定时，为使杆的速度增大为原来的2倍，必须使R也增大为原来的2倍
C.当F的功率一定时，要使F能增大为原来的2倍，应使R减小为原来的一半
D.若R不变，当F增大为原来的2倍时，杆的速度也应增大到原来的2倍
二、非选择题（本题包括2小题，共20分，要有必要的文字叙述）
6.（10分）（2011·杭州高二检测）如图，面积为0.2 m2的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面.磁感应强度随时间变化的规律是B=(6-0.2t)T,已知R1=4 Ω，R2=6 Ω，电容C=30 μF，线圈A的电阻不计.求：
（1）闭合S后，通过R2的电流强度大小.
（2）闭合S一段时间后再断开S，S断开后通过R2的电量是多少？
7.（10分）（2011·浙江高考）如图甲所示，在水平面上固定有长为L＝2 m、宽为d=1 m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l＝0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.在t=0时刻，质量为m＝0.1 kg的导体棒以v0=1 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1,导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1 Ω/m,不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g ＝
10 m/s2）.
（1）通过计算分析4 s 内导体棒的运动情况；
（2）计算4 s 内回路中电流的大小，并判断电流方向；
（3）计算4 s 内回路产生的焦耳热.
答案解析
1．【解析】选 A.开始 2 s 内，ΔΦ=S ·ΔB ＝0.16 Wb ，故选项B 错误；0.16 Wb /s 0.08 Wb /s t 2∆Φ==∆，故选项A 正确；E n t
∆Φ=∆ =100×0.08 V=8 V ，故选项C 错误；第3 s 末产生的感应电动势等于2～4 s 内的感应电动势，故D 项错误．
2．【解析】选A 、D.棒匀速上升的过程有三个力做功：恒力F 做正功，重力G 、安培力F 安做负功.根据动能定理：W ＝W F +W G +W 安＝0，故A 对，B 错；恒力F 与重力G 的合力所做的功等于导体克服安培力做的功.而导体克服安培力做的功等于回路中电能（最终转化为焦耳热）的增加量，克服安培力做功与焦耳热不能重复考虑，故C 错，D 对．
3.【解析】选B 、C.对导体棒cd 分析：22B v mg BI 2R
＝＝，l l 得v ＝2 m/s ，故B 正确；对导体棒ab 分析：F ＝mg ＋BI l ＝0.2 N ，A 错误；在2 s 内拉力做功转化的电能等于克服安培力做的功，即W ＝F 安vt=BI l vt=mgvt ＝0.4 J ，C 正确；在2 s 内拉力做的功为Fvt=2mgvt ＝0.8 J ，D 错误．
4.【解析】选B 、C 、D.E NBLv 4NL BvS I R I R R S 4=
==ρ=ρ
，得，由此可分析得B 、C 、D 正确，A 错. 5．【解析】选A 、B 、D.当杆匀速运动时，有F=F 安＝22B L v R ，所以22FR v B L
=，当F 一定时，速度增大为原来的2倍，R 也增大为原来的2倍，故B 正确；若R 不变，当F 增大为原来的2倍
时，杆的速度也应增大到原来的2倍，故D 正确；222F R P Fv ,B L
==当F 一定时，R 减小为原来的一半，则F 的功率也减小为原来的一半，故A 正确，C 错误.
6.【解析】（1）B E n nS t t
∆Φ∆==∆∆ =100×0.2×0.2 V=4 V
12E 4I A 0.4 A R R 4 6
===++ (2)S 闭合时电容C 两端的电压
U=IR 2=0.4×6 V=2.4 V
Q=CU=30×10-6×2.4 C=7.2×10-5 C
S 断开后，电容器和R 2形成电路，电容器电量减少，直至放电完毕，则通过R 2的电量是7.2
×10-5C
答案：（1）0.4 A （2）7.2×10-5 C
【方法技巧】应用法拉第电磁感应定律的解题方法
1.应用公式E n t
∆Φ=∆ (1)若磁场变化，线圈的面积不变时,B E nS
.t
∆=∆ (2)若线圈的面积变化,磁场不变时,S E nB t ∆=∆. 2.若导体棒切割磁感线时,可应用E=B L vsin θ计算感应电动势.
3.若导体棒绕一端点垂直切割磁感线做匀速转动,其感应电动势为21E BL .2=
ω 7.【解析】（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有
-μmg=ma,v t =v 0+at,x=v 0t+21at ,2
代入数据解得：t=1 s 时，v t =0,x=0.5 m,
所以导体棒没有进入磁场区域.
导体棒在1 s 末已停止运动，以后一直保持静止，静止时离左端位置为x=0.5 m.
(2)由图乙可知：前2 s 磁通量不变，回路电动势和电流分别为E ＝0,I ＝0， 后2 s 回路产生的电动势为B E d 0.1 V.t t
∆Φ∆==∆∆＝l 此时回路的总长度为5 m ，因此回路的总电阻为
R ＝5 λ=0.5 Ω，
电流为E I R
＝＝0.2 A. 根据楞次定律，回路中的电流方向是顺时针方向.
（3）前2 s 电流为零，后2 s 有恒定电流，焦耳热为
Q ＝I 2Rt=0.04 J.
答案：（1）前1 s ：匀减速直线运动，后3 s ：静止在离左端0.5 m 的位置
（2）前2 s ：I ＝0,后2 s ：I ＝0.2 A 电流方向是顺时针方向 (3)0.04 J。