2022版高中物理 課時作業(yè)（六）電磁感應中的動力學及能量問題 新人教版選修3-2

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1、2022版高中物理 課時作業(yè)（六）電磁感應中的動力學及能量問題 新人教版選修3-2 一、單項選擇題 1．如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導體閉合線框abcd，ab邊長大于bc邊長，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強磁場外，線框兩次勻速地完全進入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab邊平行MN進入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過線框?qū)w橫截面積的電荷量為q1；第二次bc邊平行于MN進入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過線框?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、多項選擇題 2．如圖所示，間距為L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導軌水平放置，導軌左端用一阻值為R的電阻連接，導軌上橫跨一根質(zhì)量為m、有效電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導軌接觸良好．整個裝置處于豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中．現(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導軌向右運動，若金屬棒在整個運動過程中通過的電荷量為q.下列說法正確的是(　　) A．金屬棒在導軌上做勻減速運動

3、B．整個過程中金屬棒在導軌上發(fā)生的位移為 C．整個過程中金屬棒克服安培力做功為mv2 D．整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv2 解析：因為金屬棒向右運動時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動； 根據(jù)E＝＝，q＝IΔt＝Δt＝， 解得x＝； 整個過程中金屬棒克服安培力做功等于金屬棒動能的減少量mv2；整個過程中電路中產(chǎn)生的熱量等于機械能的減少量mv2，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv2.故選項C、D正確． 答案：CD 三、非選擇題 3．水平面上兩根足夠長的金屬導線平行固定放置，間距為L，一端通過導線與阻值為R的電阻連接，導軌上放一質(zhì)

4、量為m的金屬棒(如圖所示)，金屬桿與導軌的電阻忽略不計，勻強磁場豎直向下，用與導軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動．當改變拉力的大小時，相對應的勻速運動的速度v也會變化，v與F的關(guān)系如圖所示．(取重力加速度g＝10 m/s2) (1)金屬桿在勻速運動之前做什么運動？ (2)若m＝0.5 kg，L＝0.5 m，R＝0.5 Ω，磁感應強度B為多大？ 解析：(1)變速運動(或變加速運動、加速度減少的加速運動、加速運動)． (2)感應電動勢E＝BLv，感應電流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)變加速運動　(2)1 T 4．如圖所示，質(zhì)量為m＝100 g的鋁環(huán)，用細線懸掛起來，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(長度可忽略)，以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點距鋁環(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(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運動看作平拋運動)，求： (1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？ (2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度v′＝2 m/s，在磁鐵穿過鋁環(huán)的整個過程中，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，當小磁鐵向右運動時，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對運動

6、)． (2)由磁鐵穿過鋁環(huán)后飛行的水平距離可求出穿過后的速度 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)有足夠長的金屬導軌，軌距為0.2 m，金屬導體ab可在導軌上無摩擦地上下滑動，ab的電阻為0.4 Ω，導軌電阻不計，導體ab的質(zhì)量為0.2 g，垂直紙面向里的勻強磁場的磁感應強度為0.2 T，且磁場區(qū)域足夠大，當導體ab自由下落0.4 s時，突然閉合開關(guān)S，則： (1)試說出S接通后，導體ab的運動情況； (2)導體ab勻速下落的速度是多少？(g取10 m/s2) 解析：(1)閉合S之前導體自由下落的末速度為： v0＝gt＝4 m/s. S閉合瞬聞，導體產(chǎn)生感應電動勢，回路中產(chǎn)生感應電流，ab立即受到一個豎直向上的安培力． F安＝BIL＝＝0.016 N>mg＝0.002 N. 此刻導體所受到合力的方向豎直向上，與初速度方向相反，加速度的表達式為 a＝＝－g，所以ab做豎直向下的加速度逐漸減小的減速運動．當速度減小至F安＝mg時，ab做豎直向下的勻速運動． (2)設(shè)勻速下落的速度為vm， 此時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動，后做勻速運動 (2)0.5 m/s