魯科版選修32 電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 課時作業(yè).docx

電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用2017江蘇金陵中學(xué)高二期中如圖t2-1所示,u形金屬框架固定在水平面上,處于豎直向下的勻強磁場中,與框架接觸良好的ab棒以水平初速度v0向右運動,下列說法正確的是()圖t2-1a.ab棒做勻減速運動b.回路中電流均勻減小c.a點電勢比b點電勢低d.ab棒受到水平向左的安培力如圖t2-2所示,水平面內(nèi)光滑的平行金屬導(dǎo)軌左端接有電阻r,勻強磁場豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi),質(zhì)量一定的金屬棒pq垂直導(dǎo)軌放置.今使棒以一定的初速度v0向右運動,當(dāng)其通過位置a、b時,速率分別為va、vb,到位置c時棒剛好靜止,設(shè)導(dǎo)軌與棒的電阻均不計,a到b與b到c的距離相等,則金屬棒在由a到b和由b到c的兩個過程中()圖t2-2a.回路中產(chǎn)生的焦耳熱相等 b.棒運動的加速度相等c.克服安培力做的功相等d.通過棒橫截面的電荷量相等如圖t2-3所示,足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌mn、pq平行放置,且都傾斜著與水平面成角.在導(dǎo)軌的最上端m、p之間接有電阻r,不計其他電阻.質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab從導(dǎo)軌的最底端沖上導(dǎo)軌,當(dāng)沒有磁場時,ab上升的最大高度為h;當(dāng)存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場時,ab上升的最大高度為h.在兩次運動過程中,ab都與導(dǎo)軌保持垂直,且初速度都為v0,重力加速度為g.關(guān)于上述情景,下列說法正確的是()圖t2-3a.兩次上升的最大高度關(guān)系為hhb.有磁場時ab所受合力做的功等于無磁場時合力做的功c.有磁場時,電阻r產(chǎn)生的焦耳熱為12mv02d.有磁場時,ab上升過程的最小加速度大于gsin (多選)如圖t2-4所示,通有恒定電流的螺線管豎直放置,一銅環(huán)r沿螺線管的軸線加速下落,在下落過程中,環(huán)面始終保持水平.銅環(huán)先后經(jīng)過軸上位置1、2、3時的加速度分別為a1、a2、a3,位置2處于螺線管的中央,位置1、3與位置2等距,重力加速度為g,則()圖t2-4a.a1a2=gb.a3a1gc.a1=a3a2d.a3a1a22017成都七中高二月考 如圖t2-5所示,平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角,導(dǎo)軌與定值電阻r1和r2相連,勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面.有一導(dǎo)體棒ab,質(zhì)量為m,與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為,導(dǎo)體棒的電阻與定值電阻r1和r2的阻值均相等.導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動,始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,當(dāng)上滑的速度為v時,受到安培力的大小為f,重力加速度為g,則下列說法錯誤的是()圖t2-5a.電阻r2消耗的熱功率為fv6b.電阻r1消耗的熱功率為fv3c.整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為mgvcos d.整個裝置消耗的機械功率為(f+mgcos )v(多選)如圖t2-6所示,金屬棒ab、cd與足夠長的水平光滑金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好,勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向下.ab棒在恒力f作用下向右運動的過程中,下列說法正確的是()圖t2-6a.安培力對ab棒做正功b.安培力對cd棒做正功c.abdca回路的磁通量先增大后減小d.f做的功等于回路產(chǎn)生的總熱量和系統(tǒng)動能增量之和(多選)一正方形金屬線框位于有界勻強磁場區(qū)域內(nèi),線框平面與磁場方向垂直,線框的右邊緊貼著磁場邊界,如圖t2-7甲所示.t=0時刻對線框施加一水平向右的外力f,讓線框從靜止開始做勻加速直線運動穿過磁場,外力f隨時間t變化的圖像如圖乙所示.已知線框的質(zhì)量m=1 kg,電阻r=1 ,以下說法正確的是()圖t2-7a.線框做勻加速直線運動的加速度為1 m/s2b.勻強磁場的磁感應(yīng)強度為22 tc.線框穿過磁場的過程中,通過線框橫截面的電荷量為22 cd.線框的邊長為1 m兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為l,如圖t2-8所示,一導(dǎo)線與兩導(dǎo)軌相連,磁感應(yīng)強度大小為b的勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直.一電阻為r、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界h高處由靜止釋放,導(dǎo)體棒進入磁場后速度減小,最終剛穩(wěn)定時離磁場上邊界的距離為h.整個運動過程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,且始終保持水平,不計導(dǎo)軌及導(dǎo)線的電阻,重力加速度為g.下列說法正確的是()圖t2-8a.整個運動過程中,回路中的最大電流為mgblb.從開始到剛好在磁場中勻速運動的過程中,導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱為mg(h+h)-m3g2r22b4l4c.整個運動過程中,導(dǎo)體棒克服安培力所做的功為mghd.整個運動過程中,回路中電流的功率為m2g2rb2l2(多選)2017東北育才中學(xué)高二期末 一個矩形金屬框mnpq置于xoy平面內(nèi),平行于x軸的邊np長為d,如圖t2-9甲所示.空間存在勻強磁場,該磁場的方向垂直于金屬框平面,磁感應(yīng)強度b沿x軸方向按圖乙所示正弦規(guī)律分布,x坐標(biāo)相同的各點磁感應(yīng)強度相同.當(dāng)金屬框以大小為v的速度沿x軸正方向勻速運動時,下列判斷正確的是()圖t2-9a.若d=l,則線框中始終沒有感應(yīng)電流b.若d=12l,則當(dāng)線框的mn邊位于x=l處時,線框中的感應(yīng)電流最大c.若d=12l,則當(dāng)線框的mn邊位于x=14l處時,線框受到的安培力的合力最大d.若d=3l2,則線框中感應(yīng)電流變化的周期為lv如圖t2-10所示,兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角=30的斜面上,導(dǎo)軌電阻不計,間距l(xiāng)=0.4 m.導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為mn,區(qū)域中的勻強磁場方向垂直于斜面向下,區(qū)域中的勻強磁場方向垂直于斜面向上,兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為b=0.5 t.在區(qū)域中,將質(zhì)量m1=0.1 kg、電阻r1=0.1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上,ab剛好不下滑.然后,在區(qū)域中將質(zhì)量m2=0.4 kg、電阻r2=0.1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上,cd由靜止開始下滑.cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持接觸良好,g取10 m/s2.(1)cd下滑的過程中,ab中的電流方向如何?(2)ab剛要向上滑動時,cd的速度v為多大?(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中,cd滑動的距離x=3.8 m,此過程中ab上產(chǎn)生的熱量q是多少?圖t2-101.d解析 ab棒具有向右的初速度,根據(jù)右手定則,產(chǎn)生由b指向a的電流,則a點的電勢比b點的電勢高.根據(jù)左手定則可判斷,安培力水平向左,ab棒做減速運動,因為電動勢減小,電流減小,則安培力減小,根據(jù)牛頓第二定律,加速度減小,做加速度減小的減速運動,由于速度不是均勻減小,則電流不是均勻減小,故a、b、c錯誤,d正確.2.d解析 棒由a到b再到c的過程中,速度v逐漸減小,根據(jù)e=blv,感應(yīng)電動勢e減小,故感應(yīng)電流i減小,根據(jù)f=bil,安培力f減小,再根據(jù)f=ma,故加速度減小,b錯誤.由于a到b與b到c的距離相等,故從a到b克服安培力做的功大于從b到c克服安培力做的功,a、c錯誤.根據(jù)e=t=bst,i=er,q=it,可得q=bsr,從a到b和從b到c的兩個過程中,棒掃過的面積s相等,故通過棒橫截面的電荷量相等,d正確.3.b解析 當(dāng)有磁場時,導(dǎo)體棒除受到沿斜面向下的重力的分力外,還切割磁感線,有感應(yīng)電流,受到安培力的作用,所以兩次上升的最大高度關(guān)系為hh,選項a錯誤;兩次動能的變化量相等,所以導(dǎo)體棒所受合力做的功相等,選項b正確;有磁場時,電阻r產(chǎn)生的焦耳熱小于12mv02,ab上升過程的最小加速度為gsin ,選項c、d錯誤.4.abd解析 圓環(huán)落入螺線管及從螺線管飛出時,環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流,環(huán)所受的安培力方向向上,故a1g,a3g,但經(jīng)過3時速度較大,磁通量的變化率較大,所受的安培力較大,故a3a1v2,回路的感應(yīng)電動勢e=bl(v1-v2)r,電流方向為逆時針方向,ab、cd兩棒所受的安培力f=bil大小相等,方向分別向左、向右,對棒分別做負功、正功,選項a錯誤,選項b正確;運動過程中,ab、cd兩棒所受的安培力大小相等,方向相反,整體所受的合力即為力f,故兩棒最后做加速度相同而速度不同的勻加速運動,且v1v2,abdca回路的磁通量一直增大,選項c錯誤;對系統(tǒng),由動能定理知,f做的功和安培力對系統(tǒng)做的功的代數(shù)和等于系統(tǒng)動能增量,而系統(tǒng)克服安培力做的功等于回路產(chǎn)生的總熱量,故選項d正確.7.abc解析 開始時無安培力,加速度a=fm=1 m/s2,由圖可知,t=1.0 s時安培力消失,線框剛好離開磁場區(qū)域,則線框的邊長l=12at2=0.5 m,a正確,d錯誤;在t=1.0 s時,線框的速度v=at=1 m/s,外力f=3 n,根據(jù)牛頓第二定律有f-b2l2vr=ma,故磁感應(yīng)強度b=22 t,b正確;線框穿過磁場的過程中,通過線框橫截面的電荷量q=it=12blvrt=22 c,c正確.8.b解析 導(dǎo)體棒進入磁場后,先做變減速運動,安培力逐漸減小,當(dāng)安培力與重力相等時,導(dǎo)體棒開始做勻速運動,所以導(dǎo)體棒剛進入磁場時的速度最大,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,其感應(yīng)電流也最大,由自由落體運動規(guī)律知,進入磁場時的速度大小為vm=2gh,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為em=blvm,由閉合電路的歐姆定律得,最大電流為im=emr=blvmr=bl2ghr,選項a錯誤; 導(dǎo)體棒勻速運動時,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=blv,i=er=blvr,根據(jù)平衡條件,有mg=bil,由能量守恒定律可知,減少的機械能轉(zhuǎn)化為回路的電能,電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即q=mg(h+h)-12mv2,聯(lián)立解得q=mg(h+h)-m3g2r22b4l4,選項b正確;導(dǎo)體棒克服安培力做的功與產(chǎn)生的焦耳熱相等,選項c錯誤;回路中的電流是變化的,電流的功率也是變化的,選項d錯誤.9.acd解析 若d=l,則線框移動時穿過線框的磁通量始終不變,所以線框中無感應(yīng)電流,故a正確;若d=12l,則線框的mn邊位于x=l處瞬間,mn、pq兩邊所在處磁感應(yīng)強度為零,線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零,故b錯誤;若d=12l,則線框的mn邊位于14l處時,mn、pq兩邊所在處的磁感應(yīng)強度最大,且方向相反,所以線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大,線框受到的安培力也最大,故c正確;若d=32l,則當(dāng)線框移動了12l時,穿過線框的磁通量大小不變,但方向發(fā)生變化,也就是說磁通量先減小后反向增大,那么感應(yīng)電流的方向不變,直到它再移動12l時穿過線框的磁通量才變回原來的方向,電流變化一個來回為一個周期,所以周期應(yīng)該是lv,故d正確.10.(1)由a到b(2)5 m/s(3)1.3 j解析 (1)由右手定則可判斷,cd中的感應(yīng)電流方向為由d到c,故ab中的電流方向為由a到b.(2)開始ab剛好不下滑時,ab所受摩擦力為最大靜摩擦力,設(shè)其為fma