2022版高中物理 課時(shí)作業(yè)（六）電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題 新人教版選修3-2

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1、2022版高中物理 課時(shí)作業(yè)（六）電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)及能量問(wèn)題 新人教版選修3-2 一、單項(xiàng)選擇題 1．如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長(zhǎng)大于bc邊長(zhǎng)，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場(chǎng)，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過(guò)線框?qū)w橫截面積的電荷量為q1；第二次bc邊平行于MN進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則(　　) A．Q1>Q2，q1＝q2 B．Q1>Q2，q1>q2 C．Q1＝Q2，q1＝q2 D．Q1＝Q2，q1>q2

2、解析：根據(jù)功能關(guān)系知，線框上產(chǎn)生的熱量等于克服安培力做的功，即Q1＝W1＝F1lbc＝lbc＝lab 同理Q2＝lbc，又lab>lbc，故Q1>Q2； 因q＝t＝t＝， 故q1＝q2.因此A正確． 答案：A 二、多項(xiàng)選擇題 2．如圖所示，間距為L(zhǎng)、電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、有效電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好．整個(gè)裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，若金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的電荷量為q.下列說(shuō)法正確的是(　　) A．金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動(dòng)

3、B．整個(gè)過(guò)程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為 C．整個(gè)過(guò)程中金屬棒克服安培力做功為mv2 D．整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv2 解析：因?yàn)榻饘侔粝蛴疫\(yùn)動(dòng)時(shí)受到向左的安培力作用，且安培力隨速度的減小而減小，所以金屬棒向左做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)； 根據(jù)E＝＝，q＝IΔt＝Δt＝， 解得x＝； 整個(gè)過(guò)程中金屬棒克服安培力做功等于金屬棒動(dòng)能的減少量mv2；整個(gè)過(guò)程中電路中產(chǎn)生的熱量等于機(jī)械能的減少量mv2，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv2.故選項(xiàng)C、D正確． 答案：CD 三、非選擇題 3．水平面上兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)線平行固定放置，間距為L(zhǎng)，一端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌上放一質(zhì)

4、量為m的金屬棒(如圖所示)，金屬桿與導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下，用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)的速度v也會(huì)變化，v與F的關(guān)系如圖所示．(取重力加速度g＝10 m/s2) (1)金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做什么運(yùn)動(dòng)？ (2)若m＝0.5 kg，L＝0.5 m，R＝0.5 Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？ 解析：(1)變速運(yùn)動(dòng)(或變加速運(yùn)動(dòng)、加速度減少的加速運(yùn)動(dòng)、加速運(yùn)動(dòng))． (2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，感應(yīng)電流I＝，安培力F安＝BIL＝因金屬桿受拉力、安培力作用，由牛頓定律得：F－＝ma，所得v＝F－，由圖線可以得到直線的

5、斜率k＝2，所以B＝＝1 T. 答案：(1)變加速運(yùn)動(dòng)　(2)1 T 4．如圖所示，質(zhì)量為m＝100 g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來(lái)，環(huán)中央距地面高度h＝0.8 m，有一質(zhì)量為M＝200 g的小磁鐵(長(zhǎng)度可忽略)，以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿過(guò)鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離x＝3.6 m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看作平拋運(yùn)動(dòng))，求： (1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？ (2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過(guò)后速度v′＝2 m/s，在磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)的整個(gè)過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g取10 m/s2) 解析：(1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)

6、)． (2)由磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后飛行的水平距離可求出穿過(guò)后的速度 v＝＝ m/s＝9 m/s 由能量守恒可得： W電＝Mv－Mv2－mv′2＝1.7 J. 答案：(1)向右偏斜　(2)1.7 J 5．如圖所示，豎直平面內(nèi)有足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌，軌距為0.2 m，金屬導(dǎo)體ab可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地上下滑動(dòng)，ab的電阻為0.4 Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，導(dǎo)體ab的質(zhì)量為0.2 g，垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T，且磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，當(dāng)導(dǎo)體ab自由下落0.4 s時(shí)，突然閉合開(kāi)關(guān)S，則： (1)試說(shuō)出S接通后，導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)情況； (2)導(dǎo)體ab勻速下落的速度是多少？(g取10 m/s2) 解析：(1)閉合S之前導(dǎo)體自由下落的末速度為： v0＝gt＝4 m/s. S閉合瞬聞，導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，ab立即受到一個(gè)豎直向上的安培力． F安＝BIL＝＝0.016 N>mg＝0.002 N. 此刻導(dǎo)體所受到合力的方向豎直向上，與初速度方向相反，加速度的表達(dá)式為 a＝＝－g，所以ab做豎直向下的加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)速度減小至F安＝mg時(shí)，ab做豎直向下的勻速運(yùn)動(dòng)． (2)設(shè)勻速下落的速度為vm， 此時(shí)F安＝mg，即＝mg，vm＝＝0.5 m/s. 答案：(1)先做豎直向下的加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng) (2)0.5 m/s