課時(shí)分層作業(yè)4 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒

1、.課時(shí)分層作業(yè)四根底達(dá)標(biāo)練時(shí)間：15分鐘分值：50分一、選擇題此題共6小題，每題6分，共36分1如圖1­5­13所示，由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán)，以速度v勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置aOb90°時(shí)，a、b兩點(diǎn)的電勢差為圖1­5­13A.BRvB.BRvC.BRv D.BRvD設(shè)整個(gè)圓環(huán)電阻是r，那么其外電阻是圓環(huán)總電阻的，而在磁場內(nèi)切割磁感線的有效長度是R，其相當(dāng)于電源，EB·R·v，根據(jù)歐姆定律可得UEBRv，選項(xiàng)D正確2.如圖1­5­14所示，在光滑程度桌面上有一邊長

2、為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為dd>L的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場方向豎直向下導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)導(dǎo)線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過磁場區(qū)域以下v­t圖像中，正確描繪上述過程的是 圖1­5­14ABCDD導(dǎo)線框進(jìn)入磁場的過程中，線框受到向左的安培力作用，根據(jù)EBLv、I、FBIL得F，隨著v的減小，安培力F減小，導(dǎo)線框做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)整個(gè)導(dǎo)線框在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，無感應(yīng)電流，導(dǎo)線框做勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線框分開磁場的過程中，根據(jù)F，導(dǎo)線框做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)D正確

3、3.如圖1­5­15所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622028】圖1­5­15A棒的機(jī)械能增加量B棒的動(dòng)能增加量C棒的重力勢能增加量D電阻R上產(chǎn)生的熱量A棒加速上升時(shí)受到重力、拉力F及安培力根據(jù)功能關(guān)系可知，力F與安培力做的功的代數(shù)和等于棒的機(jī)械能的增加量，A正確4如圖1­5­16所示，

4、固定的程度長直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行線框由靜止釋放，在下落過程中圖1­5­16A穿過線框的磁通量保持不變B線框中感應(yīng)電流的方向保持不變C線框所受安培力的合力為零D線框的機(jī)械能不斷增大B當(dāng)線框由靜止向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過線框的磁通量逐漸減少，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針且方向不發(fā)生變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；因線框上下兩邊所在處的磁場強(qiáng)弱不同，線框所受的安培力的合力一定不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；整個(gè)線框所受的安培力的合力豎直向上，對(duì)線框做負(fù)功，線框的機(jī)械能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5. 多項(xiàng)選擇如圖1­5­17所示，兩根

5、足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，除電阻R外其余電阻均不計(jì)現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，那么圖1­5­17A釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB金屬棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過電阻R的電流方向?yàn)閍bC金屬棒的速度為v時(shí)，所受的安培力大小為FD電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少AC金屬棒剛釋放時(shí)，彈簧處于原長，此時(shí)彈力為零，又因此時(shí)速度為零，因此也不受安培力作用，金屬棒只受重力作用，其加速度應(yīng)等于重力加速度，應(yīng)選項(xiàng)A正確；金屬棒向下運(yùn)

6、動(dòng)時(shí)，由右手定那么可知，在金屬棒上電流方向向右，電阻等效為外電路，其電流方向?yàn)閎a，應(yīng)選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金屬棒速度為v時(shí)，安培力大小為FBIL，I，由以上兩式得F，應(yīng)選項(xiàng)C正確；金屬棒下落過程中，由能量守恒定律知，金屬棒減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能、金屬棒的動(dòng)能以及電阻R上產(chǎn)生的內(nèi)能，因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤6多項(xiàng)選擇如圖1­5­18所示，有兩根和程度方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度vm，那么 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622

7、029】圖1­5­18A假如B增大，vm將變大B假如變大，vm將變大C假如R變大，vm將變大D假如m變小，vm將變大BC金屬桿由靜止開場滑下的過程中，金屬桿就是一個(gè)電源，與電阻R構(gòu)成一個(gè)閉合回路；其受力情況如下圖，根據(jù)牛頓第二定律得：mgsin ma所以金屬桿由靜止開場做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a0，即mgsin 時(shí)，此時(shí)到達(dá)最大速度vm，可得：vm，故由此式知選項(xiàng)B、C正確二、非選擇題14分7.如圖1­5­19所示，電阻r0.3 、質(zhì)量m0.1 kg的金屬棒CD靜止在位于程度面上的兩條平行光滑的金屬導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌的

8、左端接有阻值為R0.5 的電阻，有一個(gè)理想電壓表接在電阻R的兩端，垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場向下穿過導(dǎo)軌平面現(xiàn)給金屬棒加一個(gè)程度向右的恒定外力F，觀察到電壓表的示數(shù)逐漸變大，最后穩(wěn)定在1.0 V，此時(shí)導(dǎo)體棒的速度為2 m/s.圖1­5­191求拉動(dòng)金屬棒的外力F的大小2當(dāng)電壓表讀數(shù)穩(wěn)定后某一時(shí)刻，撤去外力F，求此后電阻R上產(chǎn)生的熱量【解析】1金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢EBLv電路中的感應(yīng)電流I金屬棒受到的安培力F安BIL金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有FF安由題意可知E·Rr聯(lián)立以上各式解得F1.6 N.2金屬棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，那么mv2Q電阻R上產(chǎn)生的熱量QRQ解得QR0

9、.125 J.【答案】11.6 N20.125 J才能提升練時(shí)間：25分鐘分值：50分一、選擇題此題共4小題，每題6分，共24分1.如圖1­5­20所示，abcd為程度放置的平行“形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成角，單位長度的電阻為r，保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(dòng)金屬桿滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌接觸良好那么圖1­5­20A電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為B電路中感應(yīng)電流的大小為C金屬桿所受安培力的大小為D金屬桿的熱功率為B金屬桿的運(yùn)動(dòng)方向與金屬桿不垂直，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的

10、大小為EBlvl為切割磁感線的有效長度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電路中感應(yīng)電流的大小為I，選項(xiàng)B正確；金屬桿所受安培力的大小為FBIlB··，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金屬桿的熱功率為PI2R·，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2. 多項(xiàng)選擇如圖1­5­21所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，在磁場中有一個(gè)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(jì)cd邊上裝有固定的程度軸，將金屬框自程度位置由靜止釋放，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，那么在這個(gè)過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是 圖1­5­2

11、1A通過ab邊的電流方向?yàn)閍bBab邊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度vCab邊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度v<D金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLmv2CDab邊向下擺動(dòng)過程中，金屬框內(nèi)磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律及右手螺旋定那么可知感應(yīng)電流方向?yàn)閎a，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ab邊由程度位置到達(dá)最低點(diǎn)過程中，機(jī)械能一部分轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故v<，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于此過程中機(jī)械能的損失，應(yīng)選項(xiàng)D正確3. 多項(xiàng)選擇如圖1­5­22所示的豎直平面內(nèi)，程度條形區(qū)域和內(nèi)有方向垂直豎直面向里的勻強(qiáng)磁場，且磁感應(yīng)強(qiáng)度一樣，其寬度均為d，和之間有一寬度為h的無磁場區(qū)

12、域，h>d.一質(zhì)量為m、邊長為d的正方形線框由距區(qū)域上邊界某一高度處靜止釋放，在穿過兩磁場區(qū)域的過程中，通過線框的電流及其變化情況一樣重力加速度為g，空氣阻力忽略不計(jì)那么以下說法正確的選項(xiàng)是 圖1­5­22A線框進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)與分開區(qū)域時(shí)的電流方向一樣B線框進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)與分開區(qū)域時(shí)所受安培力的方向一樣C線框有可能勻速通過磁場區(qū)域D線框通過區(qū)域和區(qū)域產(chǎn)生的總熱量為Q2mgdhBD由楞次定律可知，線框進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，而分開區(qū)域時(shí)的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由楞次定律可知，線框進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)與分開區(qū)域時(shí)所受安培力的方向一樣，均向上，選項(xiàng)B正確；因穿過兩磁場區(qū)

13、域的過程中，通過線框的電流及其變化情況一樣，那么可知線圈進(jìn)入磁場區(qū)域一定是減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈分開磁場區(qū)域的速度應(yīng)等于分開磁場區(qū)域的速度，那么在此過程中，線圈的機(jī)械能的減小量等于線圈通過磁場區(qū)域產(chǎn)生的電能，即Q2mgdh，那么線框通過區(qū)域和區(qū)域產(chǎn)生的總熱量為Q2Q22mgdh，選項(xiàng)D正確；應(yīng)選B、D.4. 多項(xiàng)選擇如圖1­5­23所示，電阻不計(jì)、相距L的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，與程度面的夾角為，整個(gè)空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌上固定有質(zhì)量為m，電阻為R的兩根一樣的導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒MN上方軌道粗糙下方光滑，將兩根導(dǎo)體棒同時(shí)釋放后，觀察到

14、導(dǎo)體棒MN下滑而EF始終保持靜止，當(dāng)MN下滑的間隔 為s時(shí)，速度恰好到達(dá)最大值vm，那么以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622030】圖1­5­23A導(dǎo)體棒MN的最大速度vmB此時(shí)導(dǎo)體棒EF與軌道之間的靜摩擦力為mgsin C當(dāng)導(dǎo)體棒MN從靜止開場下滑s的過程中，通過其橫截面的電荷量為D當(dāng)導(dǎo)體棒MN從靜止開場下滑s的過程中，導(dǎo)體棒MN中產(chǎn)生的熱量為mgssin mvAC當(dāng)MN下滑到最大速度時(shí)滿足：mgsin ，解得vm，選項(xiàng)A正確；此時(shí)導(dǎo)體棒滿足mgsin F安f靜，故此時(shí)導(dǎo)體棒EF與軌道之間的靜摩擦力大于mgsin ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)導(dǎo)體棒MN從靜止開場下滑s的過程中，

15、通過其橫截面的電荷量為q，選項(xiàng)C正確；當(dāng)導(dǎo)體棒MN從靜止開場下滑s的過程中，兩個(gè)導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的總熱量為mgsin mv，那么MN中產(chǎn)生的熱量是mgssin mv，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；應(yīng)選A、C.二、非選擇題此題共2小題，共26分510分如圖1­5­24所示，相距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌ab、cd固定在程度桌面上，上面放有兩根垂直于導(dǎo)軌的金屬棒MN和PQ，金屬棒質(zhì)量均為m，電阻值均為R.其中MN被系于中點(diǎn)的細(xì)繩束縛住，PQ的中點(diǎn)與一繞過定滑輪的細(xì)繩相連，繩的另一端系一質(zhì)量也為m的物塊，繩處于拉直狀態(tài)整個(gè)裝置放于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.假設(shè)導(dǎo)軌的電阻、滑輪的質(zhì)量及一切

16、摩擦均忽略不計(jì)，當(dāng)物塊由靜止釋放后，求：重力加速度為g，金屬導(dǎo)軌足夠長，與MN、PQ相連的繩跟MN、PQ垂直圖1­5­241細(xì)繩對(duì)金屬棒MN的最大拉力；2金屬棒PQ能到達(dá)的最大速度【解析】1對(duì)棒PQ，開場時(shí)做加速度逐漸減小、速度逐漸增大的變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為零時(shí)，速度到達(dá)最大，此時(shí)感應(yīng)電流最大此后棒PQ做勻速直線運(yùn)動(dòng)對(duì)棒PQ，F(xiàn)安BLImmg對(duì)棒MN，F(xiàn)mF安BLImmg.2對(duì)棒PQ，F(xiàn)安mg0時(shí)速度最大EBLvm，Im，F(xiàn)安BLIm解得vm.【答案】1mg2616分勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，磁場寬度l4 m，一正方形金屬框邊長為l1 m，每邊的電阻r0.2 ，金屬框以v10 m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖1­5­25所示求：圖1­5­251畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，各階段的等效電路圖；2畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的i­t圖線；要求寫出作圖根據(jù)3畫出ab兩端電壓的U­t圖線要求寫出作圖根據(jù)【解析】1如圖a所示，金屬框的運(yùn)動(dòng)過程分為三個(gè)階段：第階段cd相當(dāng)于電源；第階段cd和ab相當(dāng)于開路時(shí)兩并聯(lián)的電源；第階