專題突破電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題課后練習(xí).doc

專題突破電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題（答題時間：30分鐘）1. 如圖所示，兩足夠長平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，勻強(qiáng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab、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ab、cd的質(zhì)量之比為21。用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd，經(jīng)過足夠長時間以后（）A. 金屬棒ab、cd都做勻速運(yùn)動B. 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2F/3D. 兩金屬棒間距離保持不變2. 如圖（a）所示為磁懸浮列車模型，質(zhì)量M1 kg的絕緣板底座靜止在動摩擦因數(shù)10.1的粗糙水平地面上。位于磁場中的正方形金屬框ABCD為動力源，其質(zhì)量m1 kg，邊長為1 m，電阻為 ，與絕緣板間的動摩擦因數(shù)20.4。OO 為AD、BC的中線。在金屬框內(nèi)有可隨金屬框同步移動的磁場，OOCD區(qū)域內(nèi)磁場如圖（b）所示，CD恰在磁場邊緣以外；OOBA區(qū)域內(nèi)磁場如圖（c）所示，AB恰在磁場邊緣以內(nèi)（g10 m/s2）。若絕緣板足夠長且認(rèn)為絕緣板與地面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則金屬框從靜止釋放后（）A. 若金屬框固定在絕緣板上，金屬框的加速度為3 m/s2B. 若金屬框固定在絕緣板上，金屬框的加速度為7 m/s2C. 若金屬框不固定，金屬框的加速度為4 m/s2，絕緣板仍靜止D. 若金屬框不固定，金屬框的加速度為4 m/s2，絕緣板的加速度為2 m/s23. 如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌豎直放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場和導(dǎo)軌平面垂直，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好可沿導(dǎo)軌滑動，開始時電鍵S斷開，當(dāng)ab桿由靜止下滑一段時間后閉合S，則從S閉合開始計時，ab桿的速度v與時間t的關(guān)系圖象可能正確的是 （ ） 4. 如圖甲所示，垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0 T，質(zhì)量為m0.04 kg、高h(yuǎn)0.05 m、總電阻R5 、n100匝的矩形線圈豎直固定在質(zhì)量為M0.08kg的小車上，小車與線圈的水平長度l相同。當(dāng)線圈和小車一起沿光滑水平面運(yùn)動，并以初速度v110 m/s進(jìn)入磁場，線圈平面和磁場方向始終垂直。若小車運(yùn)動的速度v隨車的位移x變化的vx圖象如圖乙所示，則根據(jù)以上信息可知（ ）A. 小車的水平長度l15 cm B. 磁場的寬度d35cmC. 小車的位移x10 cm時線圈中的電流I7 AD. 線圈通過磁場的過程中線圈產(chǎn)生的熱量Q1.92J5. 如圖甲所示，abcd是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，在金屬線框的下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，MN和MN是勻強(qiáng)磁場區(qū)域的水平邊界，并與線框的bc邊平行，磁場方向與線框平面垂直?，F(xiàn)金屬線框由距MN的某一高度從靜止開始下落，圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過勻強(qiáng)磁場區(qū)域的vt圖象。已知金屬線框的質(zhì)量為m，電阻為R，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，圖象中坐標(biāo)軸上所標(biāo)出的字母v1、v2、v3、t1、t2、t3、t4均為已知量。（下落過程中bc邊始終水平）根據(jù)題中所給條件，以下說法正確的是（ ）A. 可以求出金屬框的邊長B. 線框穿出磁場時間（t4t3）等于進(jìn)入磁場時間（t2t1）C. 線框穿出磁場與進(jìn)入磁場過程所受安培力方向相同D. 線框穿出磁場與進(jìn)入磁場過程產(chǎn)生的焦耳熱相等6. 如圖甲所示，bacd為導(dǎo)體做成的框架，其平面與水平面成角，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ與ab、cd接觸良好，回路的電阻為R，整個裝置放于垂直框架平面的變化磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況如圖乙所示，PQ能夠始終保持靜止，則0t2時間內(nèi)，PQ受到的安培力F和摩擦力Ff隨時間變化的圖象可能正確的是（取平行斜面向上為正方向）（ ）7. 如圖甲，在虛線所示的區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場變化規(guī)律如圖乙所示，面積為S的單匝金屬線框處在磁場中，線框與電阻R相連。若金屬框的電阻為，則下列說法正確的是（）A. 流過電阻R的感應(yīng)電流由a到bB. 線框cd邊受到的安培力方向向下C. 感應(yīng)電動勢大小為D. ab間電壓大小為8. 一個閉合回路由兩部分組成，如圖所示，右側(cè)是電阻為r的圓形導(dǎo)線，置于豎直方向均勻變化的磁場B1中；左側(cè)是光滑的傾角為的平行導(dǎo)軌，寬度為d，其電阻不計。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，且只分布在左側(cè)，一個質(zhì)量為m、電阻為R的導(dǎo)體棒此時恰好能靜止在導(dǎo)軌上，分析下述判斷不正確的有（）A. 圓形線圈中的磁場，可以向上均勻增強(qiáng)，也可以向下均勻減弱B. 導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小為mgsin C. 回路中的感應(yīng)電流為D. 圓形導(dǎo)線中的電熱功率為（rR）9. 如圖所示，abcd是一個質(zhì)量為m，邊長為L的正方形金屬線框。如從圖示位置自由下落，在下落h后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場，恰好做勻速直線運(yùn)動，該磁場的寬度也為L。在這個磁場的正下方hL處還有一個未知磁場，金屬線框abcd在穿過這個磁場時也恰好做勻速直線運(yùn)動，那么下列說法正確的是（）A. 未知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是2BB. 未知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是BC. 線框在穿過這兩個磁場的過程中產(chǎn)生的電能為4mgLD. 線框在穿過這兩個磁場的過程中產(chǎn)生的電能為2mgL10. 如圖所示，在水平面內(nèi)固定著足夠長且光滑的平行金屬軌道，軌道間距L0.40m，軌道左側(cè)連接一定值電阻R0.80。將一金屬直導(dǎo)線ab垂直放置在軌道上形成閉合回路，導(dǎo)線ab的質(zhì)量m0.10kg、電阻r0.20，回路中其余電阻不計。整個電路處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50T的勻強(qiáng)磁場中，B的方向與軌道平面垂直。導(dǎo)線ab在水平向右的拉力F作用下，沿力的方向以加速度a2.0m/s2由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，求：（1）5s末的感應(yīng)電動勢大??；（2）5s末通過R電流的大小和方向；（3）5s末，作用在ab金屬桿上的水平拉力F的大小。11. 如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，間距為l，導(dǎo)軌左端連接一個電阻。一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab垂直放置在導(dǎo)軌上。在桿的右方距桿為d處有一個勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。對桿施加一個大小為F、方向平行于導(dǎo)軌的恒力，使桿從靜止開始運(yùn)動，已知桿到達(dá)磁場區(qū)域時速度為v，之后進(jìn)入磁場恰好做勻速運(yùn)動。不計導(dǎo)軌的電阻，假定導(dǎo)軌與桿之間存在恒定的阻力。求：（1）導(dǎo)軌對桿ab的阻力大小Ff；（2）桿ab中通過的電流及其方向；（3）導(dǎo)軌左端所接電阻的阻值R。12. 如圖所示，間距l(xiāng)0.3 m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi)。在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角37的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.4 T，方向豎直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場。電阻R0.3 、質(zhì)量m10.1kg、長為l的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點(diǎn)，K、Q桿可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動且始終接觸良好。一端系于K桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m20.05 kg的小環(huán)。已知小環(huán)以a6 m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運(yùn)動。不計導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長。取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：（1）小環(huán)所受摩擦力的大?。唬?）Q桿所受拉力的瞬時功率。專題突破電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1. BC 解析：對兩金屬棒ab、cd進(jìn)行受力分析和運(yùn)動分析可知，兩金屬棒最終將做加速度相同的勻加速直線運(yùn)動，且金屬棒ab速度小于金屬棒cd速度，所以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：F3ma，隔離金屬棒cd分析：FF安ma，可求得金屬棒cd所受安培力的大小F安F，C正確；因此答案選B、C。2. AD 解析：若金屬框固定在絕緣板上，由題意得ESABCD111 V0.5 V，I8 A，F(xiàn)ABB2IL8 N，取絕緣板和金屬框整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律：FAB1（Mm）g（Mm）a，解得a3 m/s2，A對，B錯；若金屬框不固定，對金屬框進(jìn)行受力分析，假設(shè)其相對絕緣板滑動，F(xiàn)f12mg0.4110 N4 NFAB，假設(shè)正確。對金屬框應(yīng)用牛頓第二定律得FABFf1ma1，a14 m/s2；對絕緣板應(yīng)用牛頓第二定律得Ff1Ff2Ma2，F(xiàn)f21（Mm）g2 N，解得a22 m/s2，C錯，D對。3. ACD 解析：若ab桿速度為v時，S閉合，則ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLv，ab桿受到的安培力，如果安培力等于ab桿的重力，則ab桿勻速運(yùn)動，A項(xiàng)正確；如果安培力小于ab桿的重力，則ab桿先加速最后勻速，C項(xiàng)正確；如果安培力大于ab桿的重力，則ab桿先減速最后勻速，D項(xiàng)正確；ab桿不可能勻加速運(yùn)動，B項(xiàng)錯。4. C 解析：從x5 cm開始，線圈進(jìn)入磁場，線圈中有感應(yīng)電流，在安培力作用下小車做減速運(yùn)動，速度v隨位移x減小，當(dāng)x15 cm時，線圈完全進(jìn)入磁場，小車做勻速運(yùn)動。小車的水平長度l10 cm，A項(xiàng)錯；當(dāng)x30 cm時，線圈開始離開磁場，則d30cm5cm25cm，B項(xiàng)錯；當(dāng)x10 cm時，由圖象知，線圈速度v27 m/s，感應(yīng)電流7A，C項(xiàng)正確；線圈左邊離開磁場時，小車的速度為v32 m/s，線圈上產(chǎn)生的電熱為Q （Mm）（）5.76J，D項(xiàng)錯。5. AC 解析：由線框運(yùn)動的vt圖象，可知0t1線框自由下落，t1t2線框進(jìn)入磁場，t2t3線框在磁場中只受重力作用加速下降，t3t4線框離開磁場。線框的邊長lv3（t4t3），選項(xiàng)A正確；由于線框離開時的速度v3大于進(jìn)入時的平均速度，因此線框穿出磁場時間小于進(jìn)入磁場時間，選項(xiàng)B錯；線框穿出磁場與進(jìn)入磁場過程所受安培力方向都豎直向上，選項(xiàng)C正確；線框進(jìn)入磁場mglQ1mvmv，線框離開磁場mglQ2，可見Q1BIL，則Ff剛開始時沿斜面向上，若t0時刻，mgsin BIL，則Ff剛開始時沿斜面向下，C、D都有可能正確。7. ABD 解析：由乙圖可以看出磁場隨時間均勻增加，根據(jù)楞次定律及安培定則可知，感應(yīng)電流方向由ab，選項(xiàng)A正確；由于電流由cd，根據(jù)左手定則可判斷出cd邊受到的安培力向下，選項(xiàng)B正確；回路中感應(yīng)電動勢應(yīng)為E，選項(xiàng)C錯誤；因?yàn)?，解得U，選項(xiàng)D正確。8. D 解析：導(dǎo)體棒此時恰好能靜止在導(dǎo)軌上，依據(jù)平衡條件知導(dǎo)體棒ab受到的安培力大小為mgsin ，方向沿斜面向上，由左手定則判定電流方向?yàn)閎a，再由楞次定律判定A、B正確；回路中的感應(yīng)電流為I，C正確；由焦耳定律得圓形導(dǎo)線中的電熱功率為Prr，D錯。9. C 解析：設(shè)線圈剛進(jìn)入第一個磁場時速度大小為v1，那么mghmv，v1.設(shè)線圈剛進(jìn)入第二個磁場時速度大小為v2，那么vv2gh，v2v1.根據(jù)題意還可得到，mg，mg整理可得出Bx B，A、B兩項(xiàng)均錯。穿過兩個磁場時都做勻速運(yùn)動，把減少的重力勢能都轉(zhuǎn)化為電能，所以在穿過這兩個磁場的過程中產(chǎn)生的電能為4mgL，C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯。10. （1）2.0V（2）2.0A 方向dc（3）0.6N 解析：（1）由于導(dǎo)體棒ab做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)它在第5s末速度為v，所以根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律： （2）根據(jù)閉合電路歐姆定律： 方向 （3）因?yàn)榻饘僦睂?dǎo)線ab做勻加速直線運(yùn)動，故 其中： 11. （1）F（2），方向由a流向b（3）r 解析：（1）桿ab進(jìn)入磁場前做勻加速運(yùn)動，有FFfmav22ad解得導(dǎo)軌對桿的阻力FfF（2）桿ab進(jìn)入磁場后做勻速運(yùn)動，有FFfF安桿ab所受的安培力F安IBl解得桿ab中通過的電流I由右手定則判斷桿中的電流方向自a流向b（3）桿運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBlv桿中的感應(yīng)電流I解得導(dǎo)軌左端所接電阻阻值Rr12. （1）0.2 N（2）2 W解析：（1）以小環(huán)為研究對象，在環(huán)沿繩下滑過程中，受重力m2g和繩向上的摩擦力Ff，由牛頓第二定律知m2gFfm2a代入數(shù)據(jù)解得Ffm2（ga）0.05（106） N0.2 N。（2）根據(jù)牛頓第二定律知，小環(huán)下滑過程中對繩的反作用力大小FfFf0.2 N，所以繩上的張力F