高中物理選修32重難強(qiáng)化訓(xùn)練3電磁感應(yīng)中動力學(xué)能量問題

高中物理選修32重難增強(qiáng)訓(xùn)練3電磁感覺中動力學(xué)及能量問題高中物理選修32重難增強(qiáng)訓(xùn)練3電磁感覺中動力學(xué)及能量問題高中物理選修32重難增強(qiáng)訓(xùn)練3電磁感覺中動力學(xué)及能量問題重難增強(qiáng)訓(xùn)練(三)電磁感覺中的動力學(xué)及能量問題(時間：40分鐘分值：90分)一、選擇題(本題共9小題，每題6分.1～5題為單項選擇，6～9題為多項選擇)1．如圖10所示，在一勻強(qiáng)磁場中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動．桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計．開始時，給ef一個向右的初速度，則( )圖10A．ef將減速向右運動，但不是勻減速B．ef將勻減速向右運動，最后停止C．ef將勻速向右運動D．ef將往返運動【解析】ef向右運動，切割磁感線，產(chǎn)生感覺電動勢和感覺電流，會碰到向左B2L2v的安培力而做減速運動，直到停止，但不是勻減速，由F＝BIL＝R＝ma知，ef做的是加速度減小的減速運動，故A正確．【答案】A2．如圖11所示，MN和PQ是兩根互相平行豎直放置的圓滑金屬導(dǎo)軌，已知導(dǎo)軌足夠長，且電阻不計，ab是一根不僅與導(dǎo)軌垂直而且向來與導(dǎo)軌接觸優(yōu)異的金屬桿，開始時，將開關(guān)S斷開，讓桿ab由靜止開始自由下落，過段時間后，再將S閉合，若從S閉合開始計時，則金屬桿ab的速度v隨時間t變化的圖象不能能是以下圖中的( )【導(dǎo)學(xué)號：57272062】圖11【解析】S閉合時，若B2l2v2l2vR＞mg，先減速再勻速，D項有可能；若B2l2v2l2vR＝mg，勻速，A項有可能；若BB2l2v2l2v2l2v2l2vR＜mg，先加速再勻速，C項有可能；由于v變化，R－mg＝ma中a不恒定，故B項不能能．第1頁【答案】B3．如圖12所示，勻強(qiáng)磁場方向豎直向下，磁感覺強(qiáng)度為B.正方形金屬框abcd可繞圓滑軸OO′轉(zhuǎn)動，邊長為L，總電阻為R，ab邊質(zhì)量為m，其他三邊質(zhì)量不計，現(xiàn)將abcd拉至水平川址，并由靜止釋放，經(jīng)一準(zhǔn)時間到達(dá)豎直地址，ab邊的速度大小為v，則在金屬框內(nèi)產(chǎn)生熱量大小等于( )圖1222mgL－mvmgL＋mvA.

22B.22mvmvC．mgL－2D．mgL＋2【解析】金屬框繞圓滑軸轉(zhuǎn)動的過程中機(jī)械能有損失但能量守恒，損失的機(jī)械22mvmv能為mgL－2，故產(chǎn)生的熱量為mgL－2，答案C正確．【答案】C4．如圖13所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能夠忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌向來保持垂直并優(yōu)異接觸且無摩擦，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，金屬棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于( )圖13A．金屬棒的機(jī)械能增加量B．金屬棒的動能增加量C．金屬棒的重力勢能增加量D．電阻R上放出的熱量【解析】由動能定理有WF＋W安＋WG＝ΔEk，則WF＋W安＝ΔEk－WG，WG<0，故ΔEk－WG表示機(jī)械能的增加量．應(yīng)選A.【答案】A5．如圖14所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長大于bc邊長，置于垂直紙面向里、界線為MN的勻強(qiáng)磁場外，線框兩次勻速地完好進(jìn)入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，經(jīng)過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行于MN進(jìn)入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，經(jīng)過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則( )【導(dǎo)學(xué)號：57272063】第2頁圖14A．Q1＞Q2，q1＝q2B．Q1＞Q2，q1＞q2C．Q1＝Q2，q1＝q2D．Q1＝Q2，q1＞q2【解析】依照功能關(guān)系知，線框上產(chǎn)生的熱量等于戰(zhàn)勝安培力做的功，即Q1B2la2bv2la2bv＝W1＝F1lbc＝RlB2SvRlbc＝B2Sv2Svab，同理Q2＝Rlbc，又lab＞lbc，故Q1＞Q2；因q＝It＝EΔΦRt＝R，故q1＝q2，故A正確．【答案】A6．如圖15所示，有兩根和水平方向成α角的圓滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下，經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm，則( )圖15A．若是B變大，vm將變大B．若是α變大，vm將變大C．若是R變大，vm將變大D．若是m變小，vm將變大【解析】金屬桿從軌道上滑下切割磁感線產(chǎn)生感覺電動勢E＝Blv，在閉合電路中形成電流I＝BlvR，因此金屬桿從軌道上滑下的過程中除受重力、軌道的彈力外還受安培力FB2l2v作用，F(xiàn)＝BIl＝R，先用右手定則判斷感覺電流方向，再用左手定則判斷出安B2l2v培力方向，以以下圖，依照牛頓第二定律，得mgsinα－R＝ma，當(dāng)a→0時，mgRsinαv→vm，解得vm＝2l2，應(yīng)選項B、C正確．B【答案】BC7．用一段橫截面半徑為r、電阻率為ρ、密度為d的平均導(dǎo)體資料做成一個半徑為R(r?R)的圓環(huán)．圓環(huán)豎直向下落入如圖16所示的徑向磁場中，圓環(huán)的圓心始終在N極的軸線上，圓環(huán)所在地址的磁感覺強(qiáng)度大小均為B.圓環(huán)在加速下滑過程中某一時辰的速度為v，忽略電感的影響，則( )第3頁圖16A．此時在圓環(huán)中產(chǎn)生了(俯視)順時針的感覺電流B．圓環(huán)因碰到了向下的安培力而加速下落2v

BC．此時圓環(huán)的加速度a＝ρdρdgD．若是徑向磁場足夠長，則圓環(huán)的最大速度vm＝2B【解析】由右手定則能夠判斷感覺電流的方向，可知選項A正確；由左手定則能夠判斷，此時圓環(huán)碰到的安培力應(yīng)該向上，選項B錯誤；對圓環(huán)受力解析2Bv可解得加速度a＝g－ρd，選項C錯誤；當(dāng)重力等于安培力時速度達(dá)到最大，可得vm＝ρgd2，選項D正確．B【答案】AD8．如圖17所示，圓滑平行的金屬導(dǎo)軌寬度為L，與水平方向成θ角傾斜固定，導(dǎo)軌之間充滿了垂直于導(dǎo)軌平面的足夠大的勻強(qiáng)磁場，磁感覺強(qiáng)度為B(未畫出)，在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置著質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a、b，二者都被垂直于導(dǎo)軌的擋板(未畫出)擋住保持靜止，金屬導(dǎo)軌電阻不計，現(xiàn)對b棒施加一垂直于棒且平行于導(dǎo)軌平面向上的牽引力F，并在極短的時間內(nèi)將牽引力的功率從零調(diào)為恒定的P.為了使a棒沿導(dǎo)軌向上運動，P的取值可能為(重力加速度為g)( )【導(dǎo)學(xué)號：57272064】圖172m2g2R2g2RA.2L2·sinB3m2g2R2g2R2θB.B2L2·sin2θ7m2g2R2g2RC.2L2·sinB5m2g2R2θD.2L2·sinB2θBLv【解析】以b棒為研究對象，由牛頓第二定律可知F－mgsinθ－2RBL＝ma，以a棒為研究對象，由牛頓第二定律可知BLv2R·BL－mgsinθ＝ma′，則F>2mgsin2Rmgsinθ4m2θ，v>2L2，故P＝Fv>2L2·sinθ，由此可得選項C、D正確，選項A、BBB錯誤．第4頁【答案】CD9．如圖18所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌間距為l，左端與一電阻R相連，導(dǎo)軌電阻不計．導(dǎo)軌間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感覺強(qiáng)度為B.金屬桿ab垂直于兩導(dǎo)軌放置，電阻為r，與導(dǎo)軌間無摩擦．現(xiàn)對桿ab施加向右的拉力，使桿ab向右以速度v勻速運動，則( )圖18A．金屬桿中的電流由a到bB．金屬桿a端的電勢高于b端的電勢C．拉力F＝22BlvR2BLvD．R上耗資的功率P＝R

R＋r【解析】ab切割磁感線，產(chǎn)生感覺電流，由右手定則可判斷電流由b到a，A錯誤；可把a(bǔ)b棒等效成電源，因此a端電勢高，B正確；產(chǎn)生的感覺電動勢EE＝Blv，電流I＝R＋rBlv＝R＋rB2l2v2l2v，因此F＝F安＝BIl＝，C錯誤；P＝IR＋r2R＝BlvR＋r2R，D正確．【答案】BD二、非選擇題(本題共3小題，共36分)10．(10分)如圖19所示，圓滑導(dǎo)軌MN、PQ在同一水平面內(nèi)平行固定放置，其間距d＝1m，右端經(jīng)過導(dǎo)線與阻值R＝10Ω的小燈泡L相連，導(dǎo)軌地域內(nèi)有豎直向下的磁感覺強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場，一金屬棒在恒力F＝0.8N的作用下勻速經(jīng)過磁場(不考慮導(dǎo)軌和金屬棒的電阻，金屬棒向來與導(dǎo)軌垂直并保持優(yōu)異接觸)．求：圖19(1)金屬棒運動速度的大??；(2)此時小燈泡的功率．【解析】(1)金屬棒中產(chǎn)生的感覺電動勢為E＝Bdv，E由閉合電路歐姆定律有I＝

R，金屬棒勻速時有F＝BId，第5頁FR聯(lián)立解得v＝2d2＝8m/s.BB2d2v2(2)P＝I2R＝R＝6.4W.【答案】(1)8m/s(2)6.4W11．(12分)平均導(dǎo)線制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m.將其置于磁感覺強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場上方h處，如圖20所示．線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊向來與水平的磁場邊界平行．當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時，圖20(1)求線框中產(chǎn)生的感覺電動勢大小；(2)求cd兩點間的電勢差大小；(3)若此時線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h.【導(dǎo)學(xué)號：57272065】【解析】(1)cd邊剛進(jìn)入磁場時，線框速度：v＝2gh線框中產(chǎn)生的感覺電動勢E＝BLv＝BL2gh.E(2)此時線框中的電流I＝Rcd切割磁感線相當(dāng)于電源，cd兩點間的電勢差即路端電壓：33U＝I·4R＝4BL2gh.(3)安培力：F安＝BIL＝B2L22gh2L22ghR依照牛頓第二定律：mg－F安＝ma，m2gR2由a＝0，解得下落高度h＝4L4.2B【答案】(1)BL2gh(2)3m2gR22gR24BL2gh(3)4L42B12．(14分)如圖21甲所示，平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距為L＝1m，上端接有電阻R1＝3Ω，下端接有電阻R2＝6Ω，虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場．現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.1kg、電阻不計的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放，桿下落0.2m過程中向來與導(dǎo)軌保持優(yōu)異接觸，加速度a與下落距離h的關(guān)系圖象如圖乙所示．求：第6頁圖21(1)磁感覺強(qiáng)度B；(2)桿下落0.2m過程中經(jīng)過電阻R2的電荷量q.【解析】(1)由題圖乙知，桿自由下落距離是0.05m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/p>