2017-2018学年高二物理上册课后达标检测23.doc

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电磁感应中的能量转化及电荷量问题
1．如图1甲所示，有一面积为100 cm2的金属环，电阻为0.1 Ω，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直于环面向里，在t1～t2这段时间内：
(1)金属环中自由电子定向移动的方向如何？
(2)通过金属环某一截面的电荷量为多少？

图1
2．如图2所示，固定在水平桌面上的光滑金属导轨处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab放在导轨上，运动过程中始终与导轨垂直．匀强磁场的磁感应强度为0.4 T，电阻R＝100 Ω，电容器的电容C＝100 μF，ab长20 cm，当ab以v＝10 m/s的速度向右匀速运动时，电容器哪个极板带正电？电荷量为多少？

图2
3．如图3所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落，其上下两边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过程中产生的内能为(　　)

图3
A．mgh　　　　　　　　　　B．2mgh
C．大于mgh而小于2mgh D．大于2mgh
4．如图4所示，矩形线圈长为L，宽为h，电阻为R，质量为m，线圈在空气中竖直下落一段距离后(空气阻力不计)，进入一宽度也为h、磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈进入磁场时的动能为Ek1，线圈刚穿出磁场时的动能为Ek2，从线圈刚进入磁场到线圈刚穿出磁场的过程中产生的热量为Q，线圈克服安培力做的功为W1，重力做的功为W2，则以下关系中正确的是(　　)

图4
A．Q＝Ek1－Ek2 B．Q＝W2－W 1
C．Q＝W1 D．W2＝Ek2－Ek1
5．如图5所示，水平放置的光滑导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计，现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过位移为x时，ab达到最大速度vm，此时撤去外力，最后ab静止在导轨上，在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是(　　)

图5
A.撤去外力后，ab做匀减速运动
B．合力对ab做的功为Fx
C．R上释放的热量为Fx＋mv
D．R上释放的热量为Fx
6．如图6所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则(　　)

图6
A．Q1＞Q2，q1＝q2 B．Q1＞Q2，q1＞q2
C．Q1＝Q2，q1＝q2 D．Q1＝Q2，q1＞q2
7．如图7所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平面成θ角，在导轨的最上端M、P之间接有电阻R，不计其他电阻，导体棒ab从导轨的最底端冲上导轨，当没有磁场时，ab上升的最大高度为H；若存在垂直导轨平面的匀强磁场，ab上升的最大高度为h.在两次运动过程中ab都与导轨保持垂直，且初速度都相等．关于上述情景，下列说法正确的是(　　)

图7
A．两次上升的最大高度相比较有H＜h
B．有磁场时导体棒所受合力做的功大于无磁场时合力做的功
C．有磁场时，电阻R产生的热量为mv
D．有磁场时，ab上升过程的最小加速度为gsin θ
8．如图8所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置，其间距d＝1 m，右端通过导线与阻值R＝10 Ω的小灯泡L相连，导轨区域内有竖直向下的磁感应强度B＝1 T的匀强磁场，一金属棒在恒力F＝0.8 N的作用下匀速通过磁场(不考虑导轨和金属棒的电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)．求：
(1)金属棒运动速度的大小； (2)此时小灯泡的功率．

图8
9．如图9所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽l＝0.5 m，框的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度B＝1 T，方向与框面垂直，金属棒MN的质量为100 g，电阻为1 Ω，现让MN由静止释放，MN与金属框始终垂直并保持良好接触，从释放到达到最大速度的过程中通过金属棒某一截面的电荷量为2 C，则此过程中回路产生的电能为多少？(空气阻力不计，g取10 m/s2)

图9
电磁感应中的能量转化及电荷量问题
1．(1)顺时针　 (2)1×10－2 C
(1)由楞次定律知，金属环中感应电流的方向为逆时针方向，故自由电子定向移动的方向为顺时针方向．
(2)q＝IΔt＝＝＝ C＝1×10－2 C.
2．上极板　8×10－5 C
由右手定则可知φa>φb，即电容器上极板带正电，下极板带负电．
E＝Blv＝0.4×0.2×10 V＝0.8 V
电容器所带电荷量
Q＝CU＝CE＝100×10－6×0.8 C＝8×10－5 C.
3．B　4．C　
5．D　6．A　7．D　
8．(1)8 m/s　(2)6.4 W
(1)金属棒中产生的感应电动势为E＝Bdv，
由闭合电路欧姆定律有I＝，
金属棒匀速时有F＝BId，
联立解得v＝＝8 m/s.
(2)P＝I2R＝＝6.4 W.
9．3.2 J
金属棒下落过程做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度达到最大，根据平衡条件得mg＝，
在下落过程中，金属棒减小的重力势能转化为它的动能和回路中产生的电能E，由能量守恒定律得mgh＝mv＋E，
通过导体某一横截面的电荷量为q＝，
联立解得
E＝mgh－mv＝－＝ J－＝3.2 J.
沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
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