2019-2020年高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1.4 电磁感应的案例分析课后训练 沪科版选修3-2.doc

2019-2020年高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1.4 电磁感应的案例分析课后训练 沪科版选修3-21如下图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计，现给导线MN一定的初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动()。A电容器两端的电压为零B电阻两端的电压为BLvC电容器所带电荷量为CBLvD以上说法均不正确2一个闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，线框上垂直放置一根金属棒ab，棒与线框接触良好，整个装置放在匀强磁场中，如下图所示。当用外力使ab棒右移时，下列判断中正确的是()。A穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流B框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行C框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行D框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行3如下图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是()。A感应电流方向不变BCD段直线始终不受安培力C感应电动势最大值EBavD感应电动势平均值=Bav4如下图所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，一部分处于方向垂直导轨所在平面且有上下水平边界的匀强磁场中，一根金属杆MN水平沿导轨滑下，在由导轨和电阻R组成的闭合电路中，其他电阻不计，当金属杆MN进入磁场区后，其运动速度图像可能是下图中的()。5(xx云南昆明高三月考改编)如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面，先后两次将线圈从同一位置匀速地拉出有界磁场，第一次拉出时速度为v1v，第二次拉出时速度为 v22v，这两次拉出线圈的过程中，下列说法错误的是()。A线圈中感应电流之比是12B线圈中产生的热量之比是21C沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为12D流过任一横截面感应电荷量之比为116如下图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向内。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以恒定速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r，其余电阻不计。导体棒与圆形导轨接触良好。求：(1)在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值；(2)MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量；(3)当MN通过圆导轨中心时，通过r的电流是多少？7如图所示，正方形闭合线圈边长为0.2 m，质量为0.1 kg，电阻为0.1 ，在倾角为30的斜面上的砝码质量为0.4 kg，匀强磁场磁感应强度为0.5 T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动。(g取10 m/s2) (1)求线圈匀速上升的速度。(2)在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功？(3)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？8水平面上两根足够长的金属导线平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接，导轨上放一质量为m的金属杆(如图甲所示)，金属杆与导轨的电阻忽略不计，匀强磁场竖直向下，用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动的速度v也会变化，v与F的关系如图乙所示。(g取10 m/s2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感应强度B为多大？参考答案1. 答案：C解析：当棒匀速运动时，电动势EBLv不变，电容器不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两板间的电压为UEBLv，所带电荷量QCUCBLv，故选项C是正确的。2. 答案：D解析：ab棒右移时，切割磁感线。根据右手定则，ab棒中的感应电流方向从a流向b。此时ab棒起着电源的作用，分别对两边电阻供电，如下图所示，所以流过R1、R2的电流都由上而下地绕行。3. 答案：CD解析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确。根据左手定则可以判断，CD段受安培力向下，B不正确。当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大EBav，C正确。感应电动势平均值=Bav，D正确。4. 答案：ACD解析：因MN下落高度未知，故进入磁场时所受安培力F安与G的关系可能有三种，容易分析得出答案为A、C、D。5. 答案：BC解析：线框在拉出磁场的过程中，导体做切割磁感线运动，产生感应电动势EBlv，线框中的感应电流I，所以I1I2v1v212；线框中产生的电热QI2Rt，所以Q1Q2v1v212；由于匀速运动，施加的外力与安培力相等，故外力的功率PFvBIlv，所以P1P2v122v2214；流过线圈任一截面的电荷量为qIt，所以q1q211。6. 答案：(1)(2) (3) 解析：先由E得到平均感应电动势，再由I得平均电流，进而由QIt求电荷量，第(3)问求电流的瞬时值可由EBLv与I得到。所以，导体棒从左向右滑动的过程中，切割磁感线产生感应电动势，对电阻r供电。(1)计算平均电流，应该用法拉第电磁感应定律先求出平均感应电动势。整个过程磁通量的变化为BSBR2，所用的时间t，代入公式E，平均电流为I。(2)电荷量的运算应该用平均电流，QIt。(3)当MN通过圆形导轨中心时，切割磁感线的有效长度最大，l2R，根据导体切割磁感线产生的电动势公式EBlv，得EB2Rv，此时通过r的电流为I。7. 答案：(1)10 m/s(2)0.4 J(3)0.2 J解析：(1)设绳子的拉力为F对砝码：Fm1gsin 302 N。对线圈：Fm2g代入数据得：v10 m/s。(2)WFl20.2 J0.4 J。(3)由能量守恒定律得：QWm2gl0.4 J0.1100.2 J0.2 J。8. 答案：(1)变速运动(2)1 T解析：(1)变速运动(或变加速运动、加速度减小的加速运动、加速运动)。(2)感应电动势EBLv，感应电流I，安培力F安BIL，因金属杆受拉力、安培力作用，由牛顿第二定律得：Fma，所得v (Fma)，由图线可以得到直线的斜率k2，所以B1 T。