高中物理专题培优练三电磁感应中的动力学和能量问题新人教版选修3_2

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1、专题培优练（三）电磁感应中的动力学和能量问题1.如图1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(　　)图1A．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，进入和摆出磁场时(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

2、然有能量的转化，即有能量的损失。因此圆环不会摆到4位置。随着圆环进出磁场，其能量逐渐减少，圆环摆动的振幅越来越小。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，所以系统的能量守恒，所以圆环最终将在A、B间来回摆动。B正确。2.(多选)如图2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，经过足够长的时间后

3、，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则(　　)图2A．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E＝Blv，非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。在闭合电路中形成电流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，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

4、培力方向，如图所示，根据牛顿第二定律，得mgsinα－＝ma，当a→0时，v→vm，解得vm＝，故选项B、C正确。3.如图3所示，质量为m的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与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，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线拉力大小的下列说法中正确的是(　　)图3A．大于环重力mg，并逐渐减小B．始终等于环重力mgC．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

5、，根据受力平衡有FT＝mg＋F，得FT＞mg，F＝BIL，根据法拉第电磁感应定律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。4.(多选)如图4所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量m的金属棒ab。导轨的一端连接电阻R，其他电阻均不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动。则(　　)图4A．随着ab运动速度的增大，其加速度也增大B．外力F对ab做的功等于电路中产生的电能C．当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电

6、功率D．无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能解析：选CD　金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动，对金属棒ab非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。受力分析有F－＝ma，可知随着ab运动速度的增大，其加速度逐渐减小，选项A错误；外力F对ab做的功等于电路中产生的电能加上金属棒ab增加的动能，选项B错误；当ab做匀速运动时，F＝F安＝，外力F做功的功率等于电路中的电功率，选项C正确；无论

7、ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能，选项D正确。5.如图5所示，PN与QM两平行金属导轨相距1m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6Ω，ab导体的电阻为2Ω，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T。现ab以恒定速度v＝3m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：图5(1)R2的阻值；(2)R1与R2消耗的电功率；(3)拉ab杆的水平向右的外力F。解析：(1)内外功率相等，则内外电阻相等＝2Ω解得R2＝3Ω。(2)导体棒切割磁感线，

8、相当于电源，E＝BLv＝1×1×3V＝3V总电流I＝＝A＝0.75A路端电压U＝IR外＝0.75×2V＝1.5VP1＝＝W＝0.375WP2＝＝W＝0.75W。(3)F＝BIL＝1×0.75×1N＝0.75