2019-2020學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)習(xí)題課電磁感應(yīng)中的動力學(xué)及能量問題練習(xí)含解析新人教版選修32

2019_2020學(xué)年高中物理第四章電磁感覺習(xí)題課電磁感覺中的動力學(xué)及能量問題練習(xí)含解析新人教版選修3_22019_2020學(xué)年高中物理第四章電磁感覺習(xí)題課電磁感覺中的動力學(xué)及能量問題練習(xí)含解析新人教版選修3_2/2019_2020學(xué)年高中物理第四章電磁感覺習(xí)題課電磁感覺中的動力學(xué)及能量問題練習(xí)含解析新人教版選修3_2電磁感覺中的動力學(xué)及能量問題課后篇牢固提升基礎(chǔ)牢固1.(多項選擇)以下列圖,有兩根和水平方向成α角的圓滑平行的金屬軌道,間距為l,上端接有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直于軌道平面的勻強磁場,磁感覺強度為B。一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下,經(jīng)過足夠長的時間后,金屬桿的速度會趨于一個最大速度vm,除R外其余電阻不計,則()A.若是B變大,vm將變大B.若是α變大,vm將變大C.若是R變大,vm將變大D.若是m變小,vm將變大解析金屬桿從軌道上滑下切割磁感線產(chǎn)生感覺電動勢E=Blv,在閉合電路中形成電流I=,因此金屬桿從軌道上滑下的過程中除受重力、軌道的彈力外還受安培力F作用,F=BIl=,先用右手定則判斷感覺電流方向,再用左手定則判斷出安培力方向,以下列圖。依照牛頓第二定律,得mgsinα-=ma,當(dāng)a=0時,v=vm,解得vm=,應(yīng)選項B、C正確。答案BC2.(多項選擇)以下列圖,兩足夠長平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上,勻強磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下,金屬棒、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路且都可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動,兩金屬棒、cd的質(zhì)量之比為21。用abab∶一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd,經(jīng)過足夠長時間今后()A.金屬棒、cd都做勻速運動abB.金屬棒ab上的電流方向是由b向aC.金屬棒cd所受安培力的大小等于D.兩金屬棒間距離保持不變解析對兩金屬棒ab、cd進行受力和運動解析可知,兩金屬棒最后將做加速度相同的勻加速直線運動,且金屬棒

ab速度小于金屬棒

cd速度,因此兩金屬棒間距離是變大的

,由楞次定律判斷金屬棒

ab上的電流方向是由

b到

a,A、D錯誤,B

正確;以兩金屬棒整體為研究對象有

:F=3ma,隔斷金屬棒

cd解析:F-F

安=ma,可求得金屬棒

cd

所受安培力的大小

F安=F,C

正確。答案

BC3.以下列圖

,紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框

abcd,ab邊長大于

bc邊長,置于垂直紙面向里、界線為MN的勻強磁場外

,線框兩次勻速地完好進入磁場

,兩次速度大小相同

,方向均垂直于

MN。第一次

ab邊平行

MN進入磁場

,線框上產(chǎn)生的熱量為

Q1,經(jīng)過線框?qū)w橫截面積的電荷量為

q1;第二次

bc

邊平行于

MN進入磁場

,線框上產(chǎn)生的熱量為

Q2,經(jīng)過線框?qū)w橫截面的電荷量為

q2,則(

)A.Q1>Q2,q1=q2

B.Q1>Q2,q1>q2C.Q1=Q2,q1=q2

D.Q1=Q2,q1>q2解析依照功能關(guān)系知

,線框上產(chǎn)生的熱量等于戰(zhàn)勝安培力做的功

,即

Q1=W1=F1lbc=l

bc=l

ab,同理Q2=lbc,又lab>lbc,故Q1>Q2;因q=t=t=,故q1=q2。因此A正確。答案A.以下列圖,間距為、電阻不計的足夠長平行圓滑金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻L連接,導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為、有效電阻也為R的金屬棒,金屬棒與導(dǎo)軌接觸優(yōu)異。整個裝置處于m豎直向上、磁感覺強度為B的勻強磁場中?，F(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導(dǎo)軌向右運動,若金屬棒在整個運動過程中經(jīng)過的電荷量為q。以下說法正確的選項是()金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運動整個過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為2C.整個過程中金屬棒戰(zhàn)勝安培力做功為mv2D.整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv解析由于金屬棒向右運動時碰到向左的安培力作用,且安培力隨速度的減小而減小,因此金屬棒向右做加速度減小的減速運動,故A錯;依照E=,q=It=t=,解得x=,故B錯;整個過程中金屬棒戰(zhàn)勝安培力做功等于金屬棒動能的減少量2mv,故C對;整個過程中電路中產(chǎn)生的熱量等于機械能的減少量22mv,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv,故D錯。答案C.以下列圖,空間某地域中有一勻強磁場,磁感覺強度方向水平,且垂直于紙面向里,磁場上界線b和下界線d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈,線圈上下邊的距離很短,下邊水平。線圈從水平面a開始下落。已知磁場上、下界線之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛經(jīng)過水平面b、c(位于磁場中)和d時,線圈所碰到的磁場力的大小分別為Fb、Fc和Fd,則()A.Fd>Fc>FbB.Fc<Fd<FbC.Fc>Fb>FdD.Fc<Fb<Fd解析線圈從a到b做自由落體運動,在b處開始進入磁場切割磁感線,產(chǎn)生感覺電流,碰到安培力作用,由于線圈的上下邊的距離很短,因此經(jīng)歷很短的變速運動而完好進入磁場,在c處線圈中磁通量不變,不產(chǎn)生感覺電流,不受安培力作用,但線圈在重力作用下仍舊加速,因此線圈在d處走開磁場切割磁感線時,產(chǎn)生的感覺電流較大,故該地方受安培力必然大于b處。綜合解析可知,選項D正確。答案D6.(多項選擇)以下列圖

,金屬桿

ab以恒定的速率

v在圓滑平行導(dǎo)軌上向右滑行

,設(shè)整個電路中總電阻為R(恒定不變

),

整個裝置置于垂直紙面向里的勻強磁場中

,以下表達正確的選項是

(

)A.ab桿中的電流與速率

v成正比B.磁場作用于

ab桿的安培力與速率

v成正比C.電阻

R上產(chǎn)生的熱功率與速率

v成正比D.外力對

ab桿做功的功率與速率

v成正比解析由

E=Blv和

I=,得

I=,因此安培力

F=BIl=

,電阻上產(chǎn)生的熱功率

P=I2R=

,外力對

ab桿做功的功率就等于回路產(chǎn)生的熱功率。答案AB.均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd,每邊長為L,總電阻為R,總質(zhì)量為m。將其置于磁感覺強度為

B的水平勻強磁場上方

h處,以下列圖。線框由靜止自由下落

,線框平面保持在豎直平面內(nèi)

,且cd邊向來與水平的磁場界線平行。當(dāng)

cd邊剛進入磁場時

,求線框中產(chǎn)生的感覺電動勢大小。求c、d兩點間的電勢差大小。若此時線框加速度恰好為零,求線框下落的高度h。解析(1)cd邊剛進入磁場時,線框速度v=線框中產(chǎn)生的感覺電動勢E=BLv=BL。此時線框中的電流I=cd切割磁感線相當(dāng)于電源,c、d兩點間的電勢差即路端電壓U=I·R=BL。安培力F安=BIL=依照牛頓第二定律得,mg-F安=ma,由a=0,解得下落高度h=。答案(1)BL(2)BL(3)能力提升1.(多項選擇)以下列圖,電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上,兩相同的金屬導(dǎo)體棒于導(dǎo)軌靜止放置,且與導(dǎo)軌接觸優(yōu)異,勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面?，F(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力用在a的中點,使其向上運動。若b向來保持靜止,則它所受摩擦力可能()

a、b垂直F作A.為

0

B.先減小后不變C.等于

F

D.先增大再減小解析導(dǎo)體棒a在恒力培力方向應(yīng)沿斜面向上

F作用下加速運動,最后勻速運動,閉合回路中產(chǎn)生感覺電流,導(dǎo)體棒b碰到安,且逐漸增大,最后不變。由平衡條件可知,導(dǎo)體棒b碰到的摩擦力先沿斜面向上逐漸減小,最后不變,因此選項A、B正確,C、D錯誤。答案AB2.(多項選擇)以下列圖,在平行水平川面的有理想界線的勻強磁場上方,有三個大小相同的,用相同的金屬資料制成的正方形線框,線框平面與磁場方向垂直。A線框有一個缺口,B、C線框都閉合,但B線框?qū)Ь€的橫截面積比C線框大?，F(xiàn)將三個線框從同一高度由靜止開始同時釋放,以下關(guān)于它們落地時間說法正確的選項是

(

)A.三個線框同時落地B.三個線框中

,A線框最早落地C.B線框在

C線框此后落地D.B線框和

C線框在

A線框此后同時落地解析

A線框由于出缺口

,在磁場中不能夠形成電流

,因此下落時不受安培力作用

,故下落的加速度素來為g;設(shè)正方形邊長為

l,電阻率為ρ,B、C線框的底邊剛進入磁場時的速度為

v,則依照牛頓第二定律知

mg-Bl=ma,即

a=g-

,其中

Rm=ρ·4lSρ密=16l2ρρ

密,因此加速度與線框橫截面積沒關(guān)

,故兩線框的運動情況完好相同,即在A線框此后B、C線框同時落地。選項B、D正確。答案BD.水平放置的圓滑平行導(dǎo)軌上放置一根長為L、質(zhì)量為的導(dǎo)體棒,ab處在磁感覺強度大小為、mabB方向以下列圖的勻強磁場中,導(dǎo)軌的一端接一阻值為R的電阻,導(dǎo)軌及導(dǎo)體棒電阻不計。現(xiàn)使ab在水平恒力F作用下由靜止沿垂直于磁場的方向運動,當(dāng)經(jīng)過位移為x時,ab達到最大速度v。此時m撤去外力,最后ab靜止在導(dǎo)軌上。在ab運動的整個過程中,以下說法正確的選項是()A.撤去外力后,ab做勻減速運動B.合力對ab做的功為FxC.R上釋放的熱量為Fx+D.R上釋放的熱量為Fx解析撤去外力后,導(dǎo)體棒水平方向只受安培力作用,而F安=,F安隨v的變化而變化,故棒做加速度變化的變速運動,A錯;對整個過程由動能定理得合k0,B錯;由能量守恒定律知,外力做的功等W=E=于整個回路產(chǎn)生的電能,電能又轉(zhuǎn)變成R上釋放的熱量,即,C錯,D對。Q=Fx答案D4.(多項選擇)以下列圖,水平傳達帶帶動兩金屬桿a、b勻速向右運動,傳達帶右側(cè)與兩圓滑平行金屬導(dǎo)軌圓滑連接,導(dǎo)軌與水平面間夾角為0°,兩虛線EF、GH之間有垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場,磁感覺強度為B,磁場寬度為L,兩金屬桿的長度和兩導(dǎo)軌的間距均為d,兩金屬桿質(zhì)量均為m,兩桿與導(dǎo)軌接觸優(yōu)異。當(dāng)金屬桿a進入磁場后恰好做勻速直線運動,當(dāng)金屬桿a走開磁場時,金屬桿b恰好進入磁場,則()A.金屬桿b進入磁場后做加速運動B.金屬桿b進入磁場后做勻速運動C.兩桿在穿過磁場的過程中,回路中產(chǎn)生的總熱量為mgLD.兩桿在穿過磁場的過程中,回路中產(chǎn)生的總熱量為解析兩桿從導(dǎo)軌頂端到進入磁場過程中,均只有重力做功,故進入磁場時速度大小相等,金屬桿a進入磁場后勻速運動,b進入磁場后,a走開磁場,金屬桿b受力與金屬桿a受力情況相同,故也做勻速運動,A項錯誤,B項正確;兩桿勻速穿過磁場,減少的重力勢能轉(zhuǎn)變成回路的電熱,即Q=2mgLsin0°=mgL,C項正確,D項錯誤。答案BC5.如圖甲所示,兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為θ的絕緣斜面上,兩導(dǎo)軌間距為L,M、P兩點間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感覺強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直于斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略,讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑,導(dǎo)軌和金屬桿接觸優(yōu)異,不計它們之間的摩擦。(1)由b向a方向看到的裝置如圖乙所示,請在此圖中畫出ab桿下滑過程中某時辰的受力表示圖。在加速下滑過程中,當(dāng)ab桿的速度大小為v時,求此時ab桿中的電流及其加速度的大小。求在下滑過程中,ab桿能夠達到的速度最大值。解析(1)以下列圖,ab桿受:重力mg,豎直向下;支持力FN,垂直于斜面向上;安培力F安,沿斜面向上。當(dāng)ab桿速度大小為v時,感覺電動勢E=BLv,此時電路中電流I=ab桿碰到安培力F安=BIL=依照牛頓第二定律,有ma=mgsinθ-F安=mgsinθ-a=gsinθ-。當(dāng)a=0時,ab桿有最大速度vm=。答案(1)見解析圖(2)gsinθ-(3).以下列圖,一豎直放置粗細均勻半徑為r=1m、電阻為R=4.5Ω的圓形導(dǎo)線框與豎直圓滑的導(dǎo)軌MN、PQ相切,圓形導(dǎo)線框放在水平勻強磁場中,磁場只限于圓形導(dǎo)線框內(nèi),磁感覺強度為B=1T,線框平面與磁場方向垂直.現(xiàn)有一根質(zhì)量為m=1kg、電阻不計的導(dǎo)體棒,自豎直導(dǎo)軌上距O點高為h=2m處由靜止釋放,棒在下落過程中向來與導(dǎo)軌(或線框)保持優(yōu)異接觸.忽略摩擦及空氣阻力,g取10m/s2.(1)導(dǎo)體棒從開始下落至距點0.5m的過程中,回路中產(chǎn)生的焦耳熱為10.5J,則導(dǎo)體棒在距O點O05m時的加速度大