電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題專(zhuān)題練習(xí)含解析

1、電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題專(zhuān)題練習(xí)（含解析）1. 如圖所示,在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)線框abcd,線框處于水平面內(nèi),磁場(chǎng)與線框平面垂直,R為一電阻,ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿,它可在ab,cd上無(wú)摩擦地滑動(dòng).桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì).開(kāi)始時(shí),給ef一個(gè)向右的初速度,則下列說(shuō)法正確的是(A)A.ef將減速向右運(yùn)動(dòng),但不是勻減速B.ef將勻減速向右運(yùn)動(dòng),最后停止C.ef將勻速向右運(yùn)動(dòng)D.ef將往返運(yùn)動(dòng)2. 如圖所示,C是一只電容器,先用外力使金屬桿ab貼著水平平行金屬導(dǎo)軌在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng),到有一穩(wěn)定速度過(guò)一會(huì)后突然撤去外力.不計(jì)摩擦,則ab以后的運(yùn)動(dòng)情況可能是(C)A.減速運(yùn)動(dòng)

2、到停止B.來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)C.勻速運(yùn)動(dòng) D.加速運(yùn)動(dòng)3. 如圖所示,導(dǎo)線MN可無(wú)摩擦地沿長(zhǎng)直導(dǎo)軌滑動(dòng),導(dǎo)軌位于水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,回路電阻是R,將MN由靜止開(kāi)始釋放后的一段時(shí)間內(nèi),MN運(yùn)動(dòng)的加速度將(B)A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.先增大后減小4. 如圖所示,光滑平行導(dǎo)軌豎直放置,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向里,導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,回路的總電阻保持為R不變.當(dāng)ab以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直下滑時(shí),其運(yùn)動(dòng)情況是(D)A.做a=g的勻加速運(yùn)動(dòng)B.做a<g的變加速運(yùn)動(dòng)C.先做加速運(yùn)動(dòng),后做勻速運(yùn)動(dòng)D.由于不知v0,B,L,R,m的具體值,因此無(wú)法確定其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)5. 如圖所示,兩光滑平行導(dǎo)

3、軌水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌所在的平面向里,金屬棒ab可沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng),導(dǎo)軌一端跨接一個(gè)定值電阻R,導(dǎo)軌電阻不計(jì),現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向右拉.若保持拉力恒定,當(dāng)速度為v時(shí),加速度為a1,最終以速度2v做勻速運(yùn)動(dòng);若保持拉力的功率恒定,當(dāng)速度為v時(shí),加速度為a2,最終也以速度2v做勻速運(yùn)動(dòng),則(C)A.a2=a1B.a2=2a1C.a2=3a1D.a2=4a16. (多選)如圖所示,矩形線框A在豎直平面內(nèi)從靜止開(kāi)始下落,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B方向水平且垂直于線框所在的平面,當(dāng)線框的下邊進(jìn)入磁場(chǎng)而上邊尚未進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,線框A可能做(ABC)A.勻速下落運(yùn)動(dòng) B.加速下落運(yùn)動(dòng)C.減速下落運(yùn)動(dòng) D

4、.勻減速下落運(yùn)動(dòng)7. (2016杭州高二檢測(cè))(多選)如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)有理想界面,用力F將矩形線圈從磁場(chǎng)中勻速拉出.在其他條件不變的情況下(ABC)A.速度越大時(shí),拉力做功越多B.線圈邊長(zhǎng)L1越大時(shí),拉力做功越多C.線圈邊長(zhǎng)L2越大時(shí),拉力做功越多D.線圈電阻越大時(shí),拉力做功越多8. (2016茂名高二檢測(cè))(多選)如圖,固定在水平面上的U形金屬框上,靜止放置有一金屬桿ab,整個(gè)裝置處于豎直向上的磁場(chǎng)中.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻減小時(shí),桿ab總保持靜止,則在這一過(guò)程中(AD)A.桿中的感應(yīng)電流方向是從b到aB.桿中的感應(yīng)電流大小均勻增大C.金屬桿所受安培力水平向左D.金屬桿受到的摩

5、擦力逐漸減小9. (多選)光滑無(wú)電阻水平導(dǎo)軌上有兩相同金屬棒a,b垂直于導(dǎo)軌放置,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如圖所示.現(xiàn)給a一向右初速v,則其后a,b的運(yùn)動(dòng)情況是(BD)A.a做勻加速運(yùn)動(dòng),b做勻減速運(yùn)動(dòng),最終兩者速度相等B.a做加速度變小的變減速運(yùn)動(dòng),b做加速度變小的變加速運(yùn)動(dòng),最終兩者速度相等C.a做加速度變小的變減速運(yùn)動(dòng),b做加速度變小的變加速運(yùn)動(dòng),最終兩者加速度相等(不為零)D.開(kāi)始一段時(shí)間兩者的距離逐漸減小,最終兩者距離不變10. 如圖所示,兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L(zhǎng),一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連,勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直.一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處?kù)o止釋放.導(dǎo)體棒

6、進(jìn)入磁場(chǎng)后,流經(jīng)電流表的電流逐漸減小,最終穩(wěn)定為I.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,且始終保持水平,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻.求:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;(2)電流穩(wěn)定后,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度v的大小;(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im.11.如圖(甲)所示,兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN,PQ平行放置.兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),M,P兩點(diǎn)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.整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直斜面向下.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略.讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑,導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好,不計(jì)它們之間的摩擦.(1)由b向a方向看到的裝置如圖(乙),在

7、此圖中畫(huà)出ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖;(2)在加速下滑時(shí),當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí),求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大小;(3)求在下滑過(guò)程中,ab桿可以達(dá)到的速度最大值.12. 均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd,每邊長(zhǎng)為L(zhǎng),總電阻為R,總質(zhì)量為m.將其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方h處,如圖所示.線框由靜止自由下落,線框平面保持在豎直平面內(nèi),且cd邊始終與水平的磁場(chǎng)邊界平行.當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),(1)求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小;(2)求cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小;(3)若此時(shí)線框加速度恰好為零,求線框下落的高度h.13. U形金屬導(dǎo)軌abcd原來(lái)靜止放在光滑絕緣的水平桌

8、面上,范圍足夠大、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)導(dǎo)軌平面,一根與bc等長(zhǎng)的金屬棒PQ平行bc放在導(dǎo)軌上,棒左邊靠著絕緣的固定豎直立柱e,f.已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8 T,導(dǎo)軌質(zhì)量M=2 kg,其中bc段長(zhǎng)0.5 m,電阻r=0.4 ,其余部分電阻不計(jì),金屬棒PQ質(zhì)量m=0.6 kg、電阻R=0.2 、與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2.若向?qū)к壥┘臃较蛳蜃?、大小為F=2 N的水平拉力,如圖所示.求導(dǎo)軌的最大加速度、最大電流和最大速度(設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),g取10 m/s2)1、解析:ef向右運(yùn)動(dòng),切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,會(huì)受到向左的安培力而做減速運(yùn)動(dòng),直到停止,但不是勻減速,由F=BIL=ma知

9、,ef做的是加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A正確.2、解析:用外力使金屬桿ab在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),金屬桿產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),對(duì)電容器充電,設(shè)棒向右,根據(jù)右手定則判斷可知:ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從b到a,電容器上極板帶正電,下極板帶負(fù)電;穩(wěn)定后速度不變,電容器充電結(jié)束,電流為零;“外力”和安培力均為零;“外力”撤去后ab保持向右勻速.故選項(xiàng)C正確.3、解析:導(dǎo)體MN速度逐漸增大,產(chǎn)生電流增大,MN受的安培力逐漸增大,加速度逐漸減小,選項(xiàng)B正確.4、解析:若v0很大,安培力很大,加速度有可能大于g,且為減速運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A,B,C均錯(cuò).D正確.5、解析:按第一種模式拉動(dòng)時(shí),設(shè)恒力為F,由于

10、最終速度為2v,即勻速,有F=BI1L,I1=,所以F=,當(dāng)速度是v時(shí)ab棒所受安培力為F1.同理可得F1=,此時(shí)的加速度為a1.由牛頓第二定律得F-F1=ma1.聯(lián)立以上各式得a1=.按第二種模式拉動(dòng)時(shí),設(shè)外力的恒定功率為P,最終的速度也是2v,由能量關(guān)系可知P=R=.速度為v時(shí),ab棒所受的外力為F2,有P=F2v,此時(shí)的加速度為a2,ab棒所受的安培力仍為F1,根據(jù)牛頓第二定律得F2-F1=ma2,聯(lián)立有關(guān)方程可以解得a2=,所以有a2=3a1.選項(xiàng)C正確.6、解析:線框下邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),由于其做切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流.容易判知,此感應(yīng)電流將使線框下邊受到向上的安培力F安作用.由于

11、下落高度即線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小不確定,因此F安可能大于、等于或小于線框重力G,故A,B,C三種情況都有可能.但線框不可能做勻減速運(yùn)動(dòng).7、解析:用力F勻速拉出線圈的過(guò)程中所做的功為W=FL2,又F=F安=IBL1,I=,所以W=,可知選項(xiàng)A,B,C正確,D錯(cuò)誤.8、解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小時(shí),由楞次定律知,感應(yīng)電流由b到a,選項(xiàng)A正確;由E=n=nS知,B均勻減小時(shí),電動(dòng)勢(shì)E不變,電流不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由左手定則知,ab所受安培力水平向右,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由F=BIL知,I,L不變,B減小,安培力減小;ab桿靜止,安培力等于摩擦力,所以摩擦力減小,選項(xiàng)D正確.9、解析:a受安培力向左,b受安培力

12、向右,a減速,b加速,回路中電流I=,逐漸減小,加速度都變小,當(dāng)加速度等于零時(shí),兩棒勻速運(yùn)動(dòng),距離不變,故選項(xiàng)B,D正確.10、解析:(1)電流穩(wěn)定后,導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng),受力平衡,有F安=G,即BIL=mg,解得B=.(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=,解得v=.(3)由題意知,導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度最大,設(shè)為vm,由機(jī)械能守恒定律得m=mgh,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=BLvm.感應(yīng)電流的最大值Im=,解得Im=.答案:(1)(2)(3)11、解析: (1)如圖所示,重力mg,豎直向下;支持力FN,垂直斜面向上,安培力F,沿斜面向上.(2)當(dāng)ab桿速度為v時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,此時(shí)電路中電流I=,ab桿受到安培力F=BIL=,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律,有ma=mgsin -F=mgsin -,a=gsin -.(3)當(dāng)a=0時(shí),即gsin =時(shí),桿達(dá)到最大速度vm,則vm=.答案:(1)見(jiàn)解析圖(2)gsin -(3)12、解析:(1)cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),線框速度v=線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=BL(2)此時(shí)線框中的電流I=cd切割磁感線相當(dāng)于電源,cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即路端電壓U=I·R=BL.(3)安培力F安=BIL=根據(jù)牛頓第二定律mg-F安=ma,由a=0,解得下落高度h=.答案:(1)