新教材2021-2022人教版物理选择性必修第二册课时检测：2.习题课三　电磁感应中的动力学、能量问题含解析

3.0 envi 2024-11-19 4 4 234.03KB 8 页 3知币
侵权投诉
课时跟踪检测(十)　电磁感应中的动力学、能量问题
1．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于 O点，将圆环拉离
平 衡 位 置 并 释放 ， 圆 环 摆 动过 程 中 经 过 有界 的 水 平 匀 强磁 场 区 域 ，
A、B为该磁场的竖直边界。若不计空气阻力，则(　　)
A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大
D．圆环最终将静止在平衡位置
解析：选B　如题图所示，当圆环从 1位置开始下落，进入和离开磁场时(即2和3位
置)，由于圆环内磁通量发生变化，所以有感应电流产生。同时，金属圆环本身有内阻，必
然有能量的转化，即有机械能损失，因此圆环从 1位置释放后不会摆到 4位置。随着圆环
进出磁场，其能量逐渐减少，圆环摆动的幅度越来越小，当圆环只在匀强磁场中摆动时，
圆环内无磁通量的变化，无感应电流产生，无机械能向电能的转化。题意中不存在空气阻
力，摆线的拉力垂直于圆环的速度方向，拉力对圆环不做功，所以系统的机械能守恒，所
以圆环最终将在 A、B间来回摆动，B正确。
2．[多选]如图所示，有两根和水平方向成 α角的光滑平行的金属轨
道，上端接有可变电阻 R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁
场，磁感应强度为 B。一根质量为 m的金属杆从轨道上由静止滑下，杆
与轨道电阻不计，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大
速度 vmax，则(　　)
A．如果 B变大，vmax 将变大
B．如果 α变大，vmax 将变大
C．如果 R变大，vmax 将变大
D．如果 m变小，vmax 将变大
解析：选BC　金属杆从轨道上滑下切割磁感线产生感应电动势，则 E＝Blv，在闭合
电路中形成电流，则 I＝，因此金属杆从轨道上滑下的过程中除受重力、轨道的弹力外还
受安培力 F作用，则 F＝BIl＝。先用右手定则判定感应电流方向，再用左手定则判定出安
培力方向，
如图所示，根据牛顿第二定律，得 mgsin α－＝ma，当 a→0时，
v→vmax，解得 vmax＝，如果 B变大或 m变小，则 vmax 将变小；如果 α变大
或R变大，则 vmax 将变大，故选项 B、C正确。
3．如图所示，虚线为两磁场的边界，左侧磁场的方向垂直纸面向
里，右侧磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小均为 B。一边长为
L、电阻为 R的单匝正方形导体线圈 abcd，水平向右运动到图示位置时，
速度大小为 v，则(　　)
A．ab 边受到的安培力向左，cd 边受到的安培力向右
B．ab 边受到的安培力向右，cd 边受到的安培力向左
C．线圈受到的安培力大小为
D．线圈受到的安培力大小为
解析：选D　线圈的左右两边分别切割磁感线产生感应电动势，由
右手定则可知线圈中感应电流沿顺时针方向，如图所示，再由左手定则
可得 ab 边受到的安培力向左，cd 边受到的安培力也向左，故 A、B错
误；线圈的电动势为 E＝2BLv，则电流为 I＝＝，线圈受到的安培力 F
总＝2F＝2BIL＝，故 C错误，D正确。
4．如图所示，间距为 L的竖直平行金属导轨 MN、PQ上端接有电阻
R，质量为 m、电阻为 r的金属棒 ab 垂直于平行导轨放置，垂直导轨平面
向里的水平匀强磁场的磁感应强度大小为 B，不计导轨电阻及一切摩擦，
且ab 与导轨接触良好。若金属棒 ab 在竖直向上的外力 F作用下以速度 v
匀速上升，则以下说法正确的是(　　)
A．a、b两端的电势差为 BLv
B．b端电势高于 a端电势
C．作用在金属棒 ab 上的各个力的合力做的功等于零
D．拉力 F所做的功等于电路中产生的热量
解析：选C　ab 棒切割磁感线产生的电动势为 E＝BLv，ab 棒相当于电源，由于电源
有内阻，所以 ab 棒两端电势差小于 BLv，故 A错误；由于 ab 棒匀速上升，由右手定则可
知，a端电势更高，故 B错误；由于 ab 棒匀速上升，由动能定理可知，作用在 ab 棒上的
各个力的合力做的功等于零，故 C正确；根据功能关系可知，拉力 F做的功等于重力势能
的增加量和电路中产生的热量之和，故 D错误。
5．如图所示，质量为 m的金属圆环用线悬挂起来，金属圆环有一半处于
水平且与圆环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，那
么在磁感应强度均匀减小的过程中，下列关于线的拉力大小的说法正确的是(
)
A．大于环重力 mg，并逐渐减小
B．始终等于环重力 mg
C．小于环重力 mg，并保持恒定
D．大于环重力 mg，并保持恒定
解析：选A　根据楞次定律知，圆环中感应电流方向为顺时针，再由左手定则判断可
知圆环所受安培力竖直向下，对圆环受力分析，根据受力平衡，有 FT＝mg＋F，得 FT＞
mg，又 F＝BIl，根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律可得出 I＝＝＝S，可知 I为
恒定电流，联立上式可知 B减小，推知 F减小，则由 FT＝mg＋F知FT减小，选项 A正确。
6．如图所示，abcd 区域中存在一个垂直纸面向里的有界匀强磁
场，磁感应强度为 B，bc 边距地面高度为。正方形绝缘线圈 MNPQ
竖直放置，质量为 m，边长为 l，总电阻为 R，PQ边与地面的动摩擦
因数为 μ，在水平恒力 F的作用下向右做直线运动通过磁场区域。下列说法正确的是(　　)
A．线圈进入磁场过程中感应电流的方向沿 QMNP
B．线圈 MN 边完全处于磁场中运动时，M、Q两点间电势差为零
C．线圈进入磁场的过程中通过线圈导线某截面的电荷量为
D．若线圈进入磁场过程中 F＝＋μmg，则线圈做匀速直线运动
解析：选C　由右手定则可以判断，线圈进入磁场过程中感应电流的方向沿
QPNM，A错误；线圈 MN 边完全处于磁场中运动时，回路中电流为零，M、Q两点间电
势差大小为 Blv，B错误；由 q＝·Δt＝可得线圈进入磁场过程中通过线圈导线某截面的电
荷量 q＝，C正确；线圈进入磁场过程中所受向左的安培力 F安＝B··＝，但因 MN 受向下
的安培力，线圈所受向左的摩擦力大于 μmg，因此，线圈进入磁场过程中若所受拉力 F＝
＋μmg，则线圈将减速进入磁场，D错误。
7．如图所示，足够长的 U形光滑金属导轨平面与水平面成 θ角(0°<θ<90°)，其中 MN
与PQ平行且间距为 L，导轨平面与磁感应强度为 B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金
属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好， ab 棒接入电路的
有效电阻为 R，当通过 ab 棒某一横截面的电荷量为 q时，棒的速度大小为 v，则金属棒 ab
在这一过程中(　　)
A．运动的平均速度大小为 v
B．下滑的位移大小为
C．产生的焦耳热为 qBLv
D．受到的最大安培力大小为 sin θ
解析：选B　金属棒 ab 开始做加速度逐渐减小的变加速直线运动，不是匀变速直线运
动，平均速度大于 v，选项 A错误。由 q＝＝可知，金属棒 ab 下滑的位移 x＝，选项 B正
确。金属棒 ab 产生的焦耳热 Q＝I2Rt＝qIR，公式中的电流 I比棒的速度大小为 v时的电流
新教材2021-2022人教版物理选择性必修第二册课时检测：2.习题课三　电磁感应中的动力学、能量问题含解析.docx

共8页,预览3页

还剩页未读， 继续阅读

相关推荐

更多
立即下载
作者：envi 分类：高中 价格：3知币 属性：8 页 大小：234.03KB 格式：DOCX 时间：2024-11-19

开通VIP享超值会员特权

  • 多端同步记录
  • 高速下载文档
  • 免费文档工具
  • 分享文档赚钱
  • 每日登录抽奖
  • 优质衍生服务

作者详情

相关内容

更多

推荐作者

热门标签

大联考 高考地理 英语真题 听力 语法填空 石家庄 数学竞赛 读后续写 英语阅读 深圳中学
/ 8
评分 收藏
分享
立即下载
客服
关注