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，在垂直于磁場的方向上會產(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)系描述正確的選項是(　　) A．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時針方向 B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為 圖4－5－9 逆時針方向 C．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為順時針方向 D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時，感生電場的電場線從上向下看應(yīng)為逆時針方向 解析：感生電場中電場線的方向用楞次定律來判定：由題知原磁場方向向上，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時，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)為順時針方向，那么感生電場的方向從上向下看也為順時針方向；同理可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時，感生電場的方向從上向下看應(yīng)為逆時針方向。所以A、D對。 答案：AD 2.(對應(yīng)要點二)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，拉力做功越多 B．線圈邊長L1越大時，拉力做功越多 圖4－5－10 C．線圈邊長L2越大時，拉力做功越多 D．線圈電阻越大時，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錯誤。 答案：ABC 3．(對應(yīng)要點二)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?，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等于重力加速度g 圖4－5－11 B．金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為a→b C．金屬棒的速度為v時，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，彈簧處于原長，此時彈力為零，又因此時速度為零，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；金屬棒向下運動時，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，其電流方向為b→a，故B錯；金屬棒速度為v時，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)化為彈簧的彈性勢能、金屬棒的動能以及電阻R上產(chǎn)生的熱能，因此D錯。 答案：AC 4.(對應(yīng)要點三)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。此時adeb構(gòu)成一個邊長為l的正方形。金屬棒的電阻為r，其余局部電阻不計。開始時磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0。 (1)假設(shè)從t＝0時刻起，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，每秒增加k，同時保持棒靜止，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〞，回路中的電流方向為逆時針方向，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