2023-2024学年高中物理人教版2019 选择性必修第二册课后习题第2章习题课　电磁感应中的动力学、能量和动量问题含答案

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习题课

电磁感应中的动力学、能量和动量问

题

必备知识基础练

1.(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,间距为 l,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,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋于一个最大速

度vm,除R外其余电阻不计,则(

)

A.如果 B变大,vm将变大

B.如果 α变大,vm将变大

C.如果 R变大,vm将变大

D.如果 m变小,vm将变大

2.(多选)如图所示,两足够长的平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平

面向下,金属棒 ab、cd 与导轨构成矩形闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动,两金属棒

ab、cd 的质量之比为 2∶1。用一沿导轨方向的恒力 F水平向右拉金属棒 cd,经过足够

长时间以后(

)

A.金属棒 ab、cd 都做匀速运动

B.金属棒 ab 上的电流方向是由 b向a

C.金属棒 cd 所受安培力的大小等于

D.两金属棒间距离保持不变

3.如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框 abcd,ab 边长大于 bc 边长,置于垂直纸面向里、

边界为 MN 的匀强磁场外,线框两次匀速完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直

于MN。第一次 ab 边平行 MN 进入磁场,线框上产生的热量为 Q1,通过线框横截面的电

荷量为 q1;第二次 bc 边平行于 MN 进入磁场,线框上产生的热量为 Q2,通过线框横截面的

电荷量为 q2,则(

)

A.Q1>Q2,q1=q2B.Q1>Q2,q1>q2

C.Q1=Q2,q1=q2D.Q1=Q2,q1>q2

4.如图所示,间距为 l、电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一

阻值为 R的电阻连接,导轨上横跨一根质量为 m、有效电阻也为 R的金属棒,金属棒与导

轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为 B的匀强磁场中。现使金属棒以

初速度 v沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为 q。下列说法正

确的是(

)

A.金属棒在导轨上做匀减速运动

B.整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为

C.整个过程中金属棒克服安培力做功为

mv2

D.整个过程中电阻 R上产生的焦耳热为

mv2

5.如图所示,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场

上边界 b和下边界 d水平。在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边

水平。线圈从水平面 a开始下落。已知磁场上、下边界之间的距离大于水平面 a、b之

间的距离。若线圈下边刚通过水平面 b、c(位于磁场中)和d时,线圈所受到的磁场力的

大小分别为 Fb、Fc和Fd,则(

)

A.Fd>Fc>FbB.Fc<Fd<Fb

C.Fc>Fb>FdD.Fc<Fb<Fd

6.(多选)如图所示,金属杆 ab 以恒定的速率 v在光滑平行导轨上向右滑行,设整个电路中

总电阻为 R(恒定不变),整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中,下列叙述正确的是(

)

A.ab 杆中的电流与速率 v成正比

B.磁场作用于 ab 杆的安培力与速率 v成正比

C.电阻 R上产生的热功率与速率 v成正比

D.外力对 ab 杆做功的功率与速率 v成正比

7.(2021 山东泰安质检)如图所示,足够长的平行光滑 U形导轨倾斜放置,所在平面的倾角

θ=37°,导轨间的距离 L=1.0 m,下端连接 R=1.6 Ω 的电阻,导轨电阻不计,所在空间存在垂

直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度 B=1.0 T。质量 m=0.5 kg、电阻 r=0.4 Ω 的

金属棒 ab 垂直置于导轨上,现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为 F=5.0 N 的恒力使

金属棒 ab 从静止开始沿导轨向上滑行,当金属棒滑行 s=2.8 m 后速度保持不变。已知

sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。求:

(1)金属棒匀速运动时的速度大小 v;

(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中,电阻 R上产生的热量 QR。

关键能力提升练

8.(多选)如图所示,在平行水平地面的有理想边界的匀强磁场上方,有三个大小相同的、

用相同的金属材料制成的正方形线框,线框平面与磁场方向垂直。A线框有一个缺口,

B、C线框都闭合,但B线框导线的横截面积比 C线框大。现将三个线框从同一高度由

静止开始同时释放,下列关于它们落地时间说法正确的是(

)

A.三个线框同时落地

B.三个线框中,A线框最早落地

C.B线框在 C线框之后落地

D.B线框和 C线框在 A线框之后同时落地

9.水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为 l、质量为 m的导体棒 ab,ab 处在磁感应强

度大小为 B、方向如图所示的匀强磁场中,导轨的一端接一阻值为 R的电阻,导轨及导体

棒电阻不计。现使 ab 在水平恒力 F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动,当通过位

移为 x时,ab 达到最大速度 vm。此时撤去外力,最后 ab 静止在导轨上。在 ab 运动的整个

过程中,下列说法正确的是(

)

A.撤去外力后,ab 做匀减速运动

B.合力对 ab 做的功为 Fx

C.R上释放的热量为 Fx+

2m vm

D.R上释放的热量为 Fx

10.(多选)(2021 山东卷)如图所示,电阻不计的光滑 U形金属导轨固定在绝缘斜面上。区

域

Ⅰ

、

Ⅱ

中磁场方向均垂直斜面向上,Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加,Ⅱ区中为匀强

磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域中 a处由静止释放,进入

Ⅱ

区后,经b下行至 c处

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