专练13应用动力学和能量观点分析电磁感应问题

专练13应用动力学和能量观点分析电磁感应问题(限时：45分钟)1 (2013四川7)如图1所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为Bkt(常量k0)回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1R0、R2.闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则()图1AR2两端的电压为B电容器的a极板带正电C滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D正方形导线框中的感应电动势kL2答案AC解析由楞次定律可知，正方形导线框中的感应电流方向为逆时针方向，所以电容器b极板带正电，选项B错误根据法拉第电磁感应定律，正方形导线框中的感应电动势Ekr2，选项D错误R2与的并联阻值R并，根据串联分压的特点可知：UR2R0U，选项A正确由P得：PR2，PR，所以PR5PR2选项C正确2 如图2所示，一轨道的倾斜部分和水平部分都处于磁感应强度为B的匀强磁场中，且磁场方向都与轨道平面垂直，水平轨道足够长一质量为m的水平金属棒ab，从静止开始沿轨道下滑，运动过程中金属棒ab始终保持与轨道垂直且接触良好金属棒从倾斜轨道转入水平轨道时无机械能损失则ab棒运动的vt图像，可能正确的是()图2答案CD解析金属棒沿倾斜轨道下滑时，开始时重力沿斜面向下的分力大于安培力和摩擦力，金属棒向下加速，随着速度的增大，安培力增大，故导体棒做加速度减小的加速运动，可能在倾斜轨道上加速度减为零，做一段匀速运动，也可能加速度没减为零，导体棒到达水平轨道上时，受安培力和摩擦力的作用，速度越来越小，安培力越来越小，导体棒减速运动的加速度越来越小，最后静止在轨道上，故C、D正确，A、B错误3 如图3所示，边长为L的正方形金属框ABCD在水平恒力F作用下，穿过宽度为d的有界匀强磁场已知dl)，质量为m，电阻为R.开始时，线框的下边缘到磁场上边缘的距离为h.将线框由静止释放，其下边缘刚进入磁场时，线框的加速度恰好为零则线框进入磁场的过程和从磁场下边穿出磁场的过程相比较，有()图12A产生的感应电流的方向相同B所受的安培力的方向相反C进入磁场的过程中产生的热量小于穿出磁场的过程中产生的热量D进入磁场过程中所用的时间大于穿出磁场过程中所用的时间答案CD解析根据楞次定律，线框进入磁场时感应电流沿逆时针方向，线框离开磁场时，感应电流沿顺时针方向，选项A错误；根据楞次定律“来拒去留”的结论，线框进出磁场时，所受安培力方向都向上，选项B错误；由dl，线框穿出磁场时的平均速度大于进入磁场时的平均速度，所以穿出磁场时所用时间小于进入磁场时所用的时间，选项D正确；根据FBIl可知，穿出磁场时的平均安培力大于进入磁场时的平均安培力，所以穿出磁场时安培力做的功多，产生的热量多，选项C正确13如图13所示，在倾角为的光滑斜面上，存在着两个大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，两磁场的宽度MJ和JG均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度v0做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运动则下列说法正确的是()图13Avv0B线框离开MN的过程中电流方向为adcbaC当ab边刚越过JP时，线框加速度的大小为3gsin D从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN过程中，线框产生的热量为2mgLsin mv答案BCD解析ab边刚越过GH进入磁场时，线框做匀速直线运动，安培力BILmgsin ，当ab边刚越过JP时，ab、cd边都切割磁感线，感应电流变为原来的2倍，总的安培力变为原来的4倍，4BILmgsin ma，a3gsin ，选项C正确；ab边越过JP后，导体棒先做减速运动，当再次匀速时，安培力的合力仍等于mgsin ，由mgsin 、mgsin 得，vv0，选项A错误；根据楞次定律，线框离开MN的过程中，感应电流的方向应该为adcba，选项B正确；从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN，根据动能定理有2mgLsin Wmv2mv，所以克服安培力做的功为W2mgLsin mv，选项D正确14如图14所示，间距l0.4 m的光滑平行金属导轨与水平面夹角30，正方形区域abcd内匀强磁场的磁感应强度B0.2 T, 方向垂直于斜面甲、乙两金属杆电阻R相同、质量均为m0.02 kg，垂直于导轨放置起初，甲金属杆处在磁场的上边界ab上，乙在甲上方距甲为l处现将两金属杆同时由静止释放，并同时在甲金属杆上施加一个沿着导轨的拉力F，使甲金属杆始终以a5 m/s2的加速度沿导轨匀加速运动，已知乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动，取g10 m/s2，则()图14A每根金属杆的电阻R0.016 B甲金属杆在磁场中运动的时间是0.4 sC甲金属杆在磁场中运动过程中F的功率逐渐增大D乙金属杆在磁场中运动过程中安培力的功率是0.1 W答案BC解析由题可得乙金属杆进入磁场前，沿斜面向下的加速度跟甲的加速度相同，甲、乙均做相同的匀加速运动，当乙进入磁场时，甲刚出磁场乙进入磁场时：v2 m/s，乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动，由乙金属杆受力平衡有：mgsin ，所以求得：R，代入数据得R0.064 ，选项A错误甲在磁场中做匀加速运动，由lat2可得甲金属杆在磁场中运动的时间是0.4 s，选项B正确甲在磁场中做匀加速运动时，外力F始终等于安培力，由于速度一直增加，安培力一直增大，F一直增大，其功率也增大，选项C正确乙金属杆在磁场中运动过程中安培力的功率等于电路中电阻的热功率，即PI22R()22R，v，解得P0.2 W，选项D错误