與名師對(duì)話·高三課標(biāo)版物理課時(shí)作業(yè)35電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能

1、課時(shí)作業(yè)(三十五)電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題1(2012·濟(jì)寧模擬)水平放置的金屬框架cdef處于如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則 ()Aab中電流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab中電流不變，ab棒所受摩擦力不變Cab中電流不變，ab棒所受摩擦力增大Dab中電流增大，ab棒所受摩擦力不變B解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律EttS知，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，則ab中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流不變，由FfF安BIL知摩擦力增大，選項(xiàng)C正確答案 C2如圖所示，閉合金屬線框從一定高度自由下落進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)足夠大，從a

2、b邊開始進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)的這段時(shí)間內(nèi)，線框運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象不可能是 ()解析 當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，若線框所受安培力等于重力，則線框在從ab邊開始進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻速運(yùn)動(dòng)，故A是可能的；當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，若線框所受安培力小于重力，則線框做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后可能做勻速運(yùn)動(dòng)，故C情況也可能；當(dāng)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，若線框所受安培力大于重力，則線框做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后可能做勻速運(yùn)動(dòng)，故D可能；線框在磁場(chǎng)中不可能做勻變速運(yùn)動(dòng)，故B項(xiàng)是不可能的，故選B.答案 B3.如右圖所示，在粗糙絕緣水平面上有一正方形閉合線框abcd，其邊長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m，金屬線框

3、與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為.虛線框abcd內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向下開始時(shí)金屬線框的ab邊與磁場(chǎng)的dc邊重合現(xiàn)使金屬線框以初速度v0沿水平面滑入磁場(chǎng)區(qū)域，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停止，此時(shí)金屬線框的dc邊與磁場(chǎng)區(qū)域的dc邊距離為l.在這個(gè)過(guò)程中，金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為12A.2mv0mgl1C.2v202mgl 1B.2mv20mgl 12D.2mv02mgl ( )解析 依題意知，金屬線框移動(dòng)的位移大小為2l，此過(guò)程中克服摩擦力做1功為2mgl，由能量守恒定律得金屬線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q2mv202mgl，故選項(xiàng)D正確答案 D4如圖(甲)、(乙)、(丙)中，除導(dǎo)體棒ab可動(dòng)外，其余部分均固定不動(dòng)，(

4、甲)圖中的電容器C原來(lái)不帶電設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計(jì)，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v0，在(甲)、(乙)、(丙)三種情況下導(dǎo)體棒ab的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是 ()A三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都做勻速運(yùn)動(dòng)B(甲)、(丙)中，ab棒最終將以不同速度做勻速運(yùn)動(dòng)；(乙)中，ab棒最終靜止C(甲)、(丙)中，ab棒最終將以相同速度做勻速運(yùn)動(dòng)；(乙)中，ab棒最終靜止D三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都靜止解析 題圖(甲)中ab棒運(yùn)動(dòng)后給電容器充電，當(dāng)充電完成后，棒以一個(gè)小于v0的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)題

5、圖(乙)中構(gòu)成了回路，最終棒的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化為電熱，棒停止運(yùn)動(dòng)題圖(丙)中棒先向右減速為零，然后反向加速至勻速故正確選項(xiàng)為B.答案 B5(2012·溫州模擬)如圖所示電路，兩根光滑金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌下端接有電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，斜面處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電阻可略去不計(jì)的金屬棒ab質(zhì)量為m，受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用，金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，則它在下滑高度h的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是 ( )A作用在金屬棒上各力的合力做功為零B重力做的功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的電能C金屬棒克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D金屬棒克服恒力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱

6、解析 根據(jù)動(dòng)能定理可知，合力做的功等于動(dòng)能的變化量，故選項(xiàng)A正確；重力做的功等于重力勢(shì)能的變化量，重力做的功等于克服F所做的功與產(chǎn)生的電能之和，而克服安培力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，故選項(xiàng)B、D均錯(cuò)誤，C正確答案 AC6.如右圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，在磁場(chǎng)中有一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形剛性金屬框，ab邊的質(zhì)量為m，電阻為R，其他三邊的質(zhì)量和電阻均不計(jì)cd邊上裝有固定的水平軸，將金屬框自水平位置由靜止釋放，第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，ab邊的速度為v，不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g，則在這個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是A通過(guò)ab邊的電流方向?yàn)閍bBab邊經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度v2gLC

7、a、b兩點(diǎn)間的電壓逐漸變大1D金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgL2v2解析 ab邊向下擺動(dòng)過(guò)程中，磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律及右手定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)閎a，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ab邊由水平位置到達(dá)最低點(diǎn)過(guò)程中，機(jī)械能不守恒，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金屬框擺動(dòng)過(guò)程中，ab邊同時(shí)受安培力作用，故當(dāng)重力與安培力沿其擺動(dòng)方向分力的合力為零時(shí)，a、b兩點(diǎn)間電壓最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于此過(guò)程中機(jī)械能的損失，故選項(xiàng)D正確答案 D( )7.如右圖所示，光滑的“”形金屬導(dǎo)體框豎直放置，質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反，但均垂直于框架

8、平面，分別處在abcd和cdef區(qū)域現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，當(dāng)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)B1區(qū)域后，恰好做勻速運(yùn)動(dòng)以下說(shuō)法中正確的是 ( )A若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將加速下滑B若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑C若B2<B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將先加速后勻速下滑D若B2>B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將先減速后勻速下滑解析 當(dāng)金屬棒MN進(jìn)入磁場(chǎng)B1區(qū)域時(shí)，金屬棒MN切割磁感線而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)金屬棒MN恰好做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其重力和安培力平衡，即有22B2B21lv2lvRmg.金屬棒MN剛進(jìn)入B2區(qū)域時(shí)，速度仍為v，若B2B1，則仍滿足Rmg，金屬棒MN仍

9、保持勻速下滑，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若B2<B1，則金屬棒22B2lvMN剛進(jìn)入B2R<mg，金屬棒MN先加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度增大到使安培力等于mg時(shí)，金屬棒MN在B2區(qū)域內(nèi)勻速下滑，故選項(xiàng)C正確；同理可知選項(xiàng)D也正確答案BCD9.如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)邊長(zhǎng)相等的單匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(為細(xì)導(dǎo)線)兩線圈在距磁場(chǎng)上界面h高處由靜止開始自由下落，再進(jìn)入磁場(chǎng)，最后落到地面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場(chǎng)上邊界設(shè)線圈、落地時(shí)的速度大小分別為v1、v2，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2.不

10、計(jì)空氣阻力，則Av1<v2，Q1<Q2Cv1<v2，Q1>Q2 Bv1v2，Q1Q2 Dv1v2，Q1<Q2 ( )解析 線圈進(jìn)入磁場(chǎng)前機(jī)械能守恒，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度均為v2gh，設(shè)線圈材料的密度為1，電阻率為2，線圈邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，導(dǎo)線橫截面積為S，則線圈的B2L2v4L質(zhì)量m14LS，電阻R2SmgRma，解得agB2v16，可見兩線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度相同，兩線圈落地時(shí)速度相同，即12v1v2，故A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量等于克服安培力做B2L2vB2Lv的功，QW安，而F安R4，線圈橫截面積S大，F(xiàn)安大，故Q2>Q1，2故選項(xiàng)D正確，B錯(cuò)誤

11、答案 D10(2012·海淀一模)光滑平行金屬導(dǎo)軌M、N水平放置，導(dǎo)軌上放一根與導(dǎo)軌垂直的導(dǎo)體棒PQ.導(dǎo)軌左端與由電容為C的電容器、單刀雙擲開關(guān)和電動(dòng)勢(shì)為E的電源組成的電路相連接，如圖所示在導(dǎo)軌所在的空間存在方向垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)先將開關(guān)接在位置a，使電容器充電并達(dá)到穩(wěn)定后，再將開關(guān)撥到位置b，導(dǎo)體棒將會(huì)在磁場(chǎng)的作用下開始向右運(yùn)動(dòng)，設(shè)導(dǎo)軌足夠大，則以下說(shuō)法中正確的是A空間存在的磁場(chǎng)方向豎直向下B導(dǎo)體棒向右做勻加速運(yùn)動(dòng)C當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到最大值，電容器的電荷量為零D導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)體棒的電荷量Q<CE解析 充電后電容器的上極板帶正電，將開關(guān)撥

12、向位置b，PQ中的電流方向是由PQ，由左手定則判斷可知，導(dǎo)軌所在處磁場(chǎng)的方向豎直向下，選項(xiàng)A正確；隨著放電的進(jìn)行，導(dǎo)體棒速度增大，由于它所受的安培力大小與速度有關(guān)，所以由牛頓第二定律可知導(dǎo)體棒不能做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中切割磁感線，由右手定則判斷可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向由QP，當(dāng)其大小等于電容器兩極板間電勢(shì)差大小時(shí)，導(dǎo)體棒速度最大，此時(shí)電容器的電荷量并不為零，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由以上分析可知，導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到最大時(shí)，電容器所帶電荷量并沒有放電完畢，故通過(guò)導(dǎo)體棒的電荷量Q<CE，選項(xiàng)D正確 ( )答案 AD11如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef，水平放置且

13、相距L，在其左端各固定一個(gè)半徑為r的四分之三光滑金屬圓環(huán)，兩圓環(huán)面平行且豎直在水平導(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路，兩金屬桿質(zhì)量均為m，電阻均為R，其余電阻不計(jì)整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中當(dāng)用水平向右的恒力F3mg拉細(xì)桿a，達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：(1)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中的感應(yīng)電流；(2)桿a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度解析 (1)勻速時(shí)，拉力與安培力平衡，F(xiàn)BIL3mg得：IBL(2)金屬棒a切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLvE回路中電流I2R3mgR聯(lián)立得：

14、vBL(3)設(shè)平衡時(shí)棒b和圓心的連線與豎直方向的夾角為F則tanmg3，得60°rhr(1cos)23mg23mgRr答案 (1)BL (2)BL(3)212(2012·安徽六校聯(lián)考)相距L1.5 m的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌豎直放置，質(zhì)量為m11 kg的金屬棒ab和質(zhì)量為m20.27 kg的金屬棒cd均通過(guò)棒兩端的套環(huán)水平地套在金屬導(dǎo)軌上，如圖(甲)所示，虛線上方磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，虛線下方磁場(chǎng)方向豎直向下，兩處磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同ab棒光滑，cd棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75，兩棒總電阻為1.8 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)ab棒在方向豎直向上、大小按圖(乙)所示規(guī)律變化的外力F作用下，從

15、靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)cd棒也由靜止釋放(g10 m/s2)(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和ab棒加速度的大?。?2)已知在2 s內(nèi)外力F做功40 J，求這一過(guò)程中兩金屬棒產(chǎn)生的總焦耳熱；(3)判斷cd棒將做怎樣的運(yùn)動(dòng)，求出cd棒達(dá)到最大速度所需的時(shí)間t0，并在圖(丙)中定性畫出cd棒所受摩擦力Ffcd隨時(shí)間變化的圖象解析 (1)經(jīng)過(guò)時(shí)間t，ab棒的速率：vat，此時(shí)，回路中的感應(yīng)電流為：EBLvIRR，對(duì)ab棒，由牛頓第二定律得：FBILm1gm1a，由以上各式整理得：B2L2Fm1am1gR，在題圖(乙)圖線上取兩點(diǎn)：t10，F(xiàn)111 N；t22 s，F(xiàn)214.6 N，代入上式得a1 m/s2，B1.2 T.(2)在2 s末ab棒的速率v1at2 m/