2018版高中物理 课时作业（六）电磁感应中的动力学及能量问题 新人教版选修3-2

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1、课时作业(六)　电磁感应中的动力学及能量问题一、单项选择题1．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，线框两次匀速地完全进入磁场，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，通过线框导体横截面积的电荷量为q1；第二次bc边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则(　　)A．Q1>Q2，q1＝q2B．Q1>Q2，q1>q2C．Q1＝Q2，q1＝q2D．Q1＝Q2，q1>q2解析：根据功能关系知，线框上产生的热量等于克服安培

2、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正确．答案：A二、多项选择题2．如图所示，间距为L、电阻不计的足够长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

3、培力做功为mv2D．整个过程中电阻R上产生的焦耳热为mv2解析：因为金属棒向右运动时受到向左的安培力作用，且安培力随速度的减小而减小，所以金属棒向左做加速度减小的减速运动；根据E＝＝，q＝IΔt＝Δt＝，解得x＝；整个过程中金属棒克服安培力做功等于金属棒动能的减少量mv2；整个过程中电路中产生的热量等于机械能的减少量mv2，电阻R上产生的焦耳热为mv2.故选项C、D正确．答案：CD三、非选择题3．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的金属棒(如图所示)，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

4、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的关系如图所示．(取重力加速度g＝10m/s2)(1)金属杆在匀速运动之前做什么运动？(2)若m＝0.5kg，L＝0.5m，R＝0.5Ω，磁感应强度B为多大？解析：(1)变速运动(或变加速运动、加速度减少的加速运动、加速运动)．(2)感应电动势E＝BLv，感应电流I＝，安培力F安＝BIL＝因金属杆受拉力、安培力作用，由牛顿定律得：F－＝ma，所得v＝F－，由图线可以得到直线的斜率k＝2，所以B＝＝1T.答案：(1)变加速运动　(2)1T4．如图所示，质量为m＝10

5、0g的铝环，用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8m，有一质量为M＝200g的小磁铁(长度可忽略)，以v0＝10m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离x＝3.6m，则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的运动看作平抛运动)，求：(1)铝环向哪边偏斜？(2)若铝环在磁铁穿过后速度v′＝2m/s，在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？(g取10m/s2)解析：(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏斜(阻碍相对运动)．(2)由磁铁穿过铝环后飞行的水平距离可求出穿过后的速度v＝＝m/s＝9m/s由能量守恒可得：W电＝Mv－Mv

6、2－mv′2＝1.7J.答案：(1)向右偏斜　(2)1.7J5．如图所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距为0.2m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab的电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2T，且磁场区域足够大，当导体ab自由下落0.4s时，突然闭合开关S，则：(1)试说出S接通后，导体ab的运动情况；(2)导体ab匀速下落的速度是多少？(g取10m/s2)解析：(1)闭合S之前导体自由下落的末速度为：v0＝gt＝4m/s.S闭合瞬闻，导体产生感应电动势，回路中产生感应电流，ab立即受到一个竖直向上的

7、安培力．F安＝BIL＝＝0.016N>mg＝0.002N.此刻导体所受到合力的方向竖直向上，与初速度方向相反，加速度的表达式为a＝＝－g，所以ab做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动．当速度减小至F安＝mg时，ab做竖直向下的匀速运动．(2)设匀速下落的速度为vm，此时F安＝mg，即＝mg，vm＝＝0.5m/s.答案：(1)先做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动，后做匀速运动(2)0.5m/s