與名師對話·高三課標版物理課時作業(yè)35電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能

1、課時作業(yè)(三十五)電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題1(2012·濟寧模擬)水平放置的金屬框架cdef處于如圖所示的勻強磁場中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時刻開始，磁感應(yīng)強度均勻增大，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)強度均勻增大，則ab中感應(yīng)電動勢和電流不變，由FfF安BIL知摩擦力增大，選項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入勻強磁場中，磁場足夠大，從a

2、b邊開始進入磁場到cd邊剛進入磁場的這段時間內(nèi)，線框運動的速度時間圖象不可能是 ()解析 當ab邊剛進入磁場時，若線框所受安培力等于重力，則線框在從ab邊開始進入磁場到cd邊剛進入磁場前做勻速運動，故A是可能的；當ab邊剛進入磁場時，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動，最后可能做勻速運動，故C情況也可能；當ab邊剛進入磁場時，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動，最后可能做勻速運動，故D可能；線框在磁場中不可能做勻變速運動，故B項是不可能的，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，其邊長為l，質(zhì)量為m，金屬線框

3、與水平面的動摩擦因數(shù)為.虛線框abcd內(nèi)有一勻強磁場，磁場方向豎直向下開始時金屬線框的ab邊與磁場的dc邊重合現(xiàn)使金屬線框以初速度v0沿水平面滑入磁場區(qū)域，運動一段時間后停止，此時金屬線框的dc邊與磁場區(qū)域的dc邊距離為l.在這個過程中，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，金屬線框移動的位移大小為2l，此過程中克服摩擦力做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D正確答案 D4如圖(甲)、(乙)、(丙)中，除導(dǎo)體棒ab可動外，其余部分均固定不動，(

4、甲)圖中的電容器C原來不帶電設(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，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)向下的勻強磁場中，導(dǎo)軌足夠長現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個向右的初速度v0，在(甲)、(乙)、(丙)三種情況下導(dǎo)體棒ab的最終運動狀態(tài)是 ()A三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都做勻速運動B(甲)、(丙)中，ab棒最終將以不同速度做勻速運動；(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動；(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棒運動后給電容器充電，當充電完成后，棒以一個小于v0的速度向右勻速運動題

5、圖(乙)中構(gòu)成了回路，最終棒的動能完全轉(zhuǎn)化為電熱，棒停止運動題圖(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，斜面處在豎直向上的勻強磁場中，電阻可略去不計的金屬棒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的過程中，以下說法正確的是 ( )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)動能定理可知，合力做的功等于動能的變化量，故選項A正確；重力做的功等于重力勢能的變化量，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B、D均錯誤，C正確答案 AC6.如右圖所示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向豎直向下，在磁場中有一個邊長為L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，ab邊的速度為v，不計一切摩擦，重力加速度為g，則在這個過程中，下列說法正確的是A通過ab邊的電流方向為abBab邊經(jīng)過最低點時的速度v2gLC

7、a、b兩點間的電壓逐漸變大1D金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgL2v2解析 ab邊向下擺動過程中，磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律及右手定則可知感應(yīng)電流方向為ba，選項A錯誤；ab邊由水平位置到達最低點過程中，機械能不守恒，所以選項B錯誤；金屬框擺動過程中，ab邊同時受安培力作用，故當重力與安培力沿其擺動方向分力的合力為零時，a、b兩點間電壓最大，選項C錯誤；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)等于此過程中機械能的損失，故選項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)強度分別為B1、B2的有界勻強磁場方向相反，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，當金屬棒進入磁場B1區(qū)域后，恰好做勻速運動以下說法中正確的是 ( )A若B2B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將加速下滑B若B2B1，金屬棒進入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑C若B2<B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將先加速后勻速下滑D若B2>B1，金屬棒進入B2區(qū)域后將先減速后勻速下滑解析 當金屬棒MN進入磁場B1區(qū)域時，金屬棒MN切割磁感線而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，當金屬棒MN恰好做勻速運動時，其重力和安培力平衡，即有22B2B21lv2lvRmg.金屬棒MN剛進入B2區(qū)域時，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A錯誤，B正確；若B2<B1，則金屬棒22B2lvMN剛進入B2R<mg，金屬棒MN先加速運動，當速度增大到使安培力等于mg時，金屬棒MN在B2區(qū)域內(nèi)勻速下滑，故選項C正確；同理可知選項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磁場，兩個邊長相等的單匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料、不同粗細的導(dǎo)線繞制(為細導(dǎo)線)兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界設(shè)線圈、落地時的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2.不

10、計空氣阻力，則Av1<v2，Q1<Q2Cv1<v2，Q1>Q2 Bv1v2，Q1Q2 Dv1v2，Q1<Q2 ( )解析 線圈進入磁場前機械能守恒，進入磁場時速度均為v2gh，設(shè)線圈材料的密度為1，電阻率為2，線圈邊長為L，導(dǎo)線橫截面積為S，則線圈的B2L2v4L質(zhì)量m14LS，電阻R2SmgRma，解得agB2v16，可見兩線圈在磁場中運動的加速度相同，兩線圈落地時速度相同，即12v1v2，故A、C選項錯誤；線圈在磁場中運動時產(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D正確，B錯誤

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)和電動勢為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)軌平面的勻強磁場(圖中未畫出)先將開關(guān)接在位置a，使電容器充電并達到穩(wěn)定后，再將開關(guān)撥到位置b，導(dǎo)體棒將會在磁場的作用下開始向右運動，設(shè)導(dǎo)軌足夠大，則以下說法中正確的是A空間存在的磁場方向豎直向下B導(dǎo)體棒向右做勻加速運動C當導(dǎo)體棒向右運動的速度達到最大值，電容器的電荷量為零D導(dǎo)體棒運動的過程中，通過導(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)軌所在處磁場的方向豎直向下，選項A正確；隨著放電的進行，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動，選項B錯誤；運動的導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線，由右手定則判斷可知，感應(yīng)電動勢方向由QP，當其大小等于電容器兩極板間電勢差大小時，導(dǎo)體棒速度最大，此時電容器的電荷量并不為零，故選項C錯誤；由以上分析可知，導(dǎo)體棒從開始運動到速度達到最大時，電容器所帶電荷量并沒有放電完畢，故通過導(dǎo)體棒的電荷量Q<CE，選項D正確 ( )答案 AD11如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(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，其余電阻不計整個裝置放在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中當用水平向右的恒力F3mg拉細桿a，達到勻速運動時，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：(1)桿a做勻速運動時，回路中的感應(yīng)電流；(2)桿a做勻速運動時的速度；(3)桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點的高度解析 (1)勻速時，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)生的電動勢EBLvE回路中電流I2R3mgR聯(lián)立得：

14、vBL(3)設(shè)平衡時棒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，虛線上方磁場方向垂直紙面向里，虛線下方磁場方向豎直向下，兩處磁場磁感應(yīng)強度大小相同ab棒光滑，cd棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為0.75，兩棒總電阻為1.8 ，導(dǎo)軌電阻不計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)軌勻加速運動，同時cd棒也由靜止釋放(g10 m/s2)(1)求磁感應(yīng)強度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棒將做怎樣的運動，求出cd棒達到最大速度所需的時間t0，并在圖(丙)中定性畫出cd棒所受摩擦力Ffcd隨時間變化的圖象解析 (1)經(jīng)過時間t，ab棒的速率：vat，此時，回路中的感應(yīng)電流為：EBLvIRR，對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：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/