高考物理復(fù)習(xí)沖刺專題29 電磁感應(yīng)中的能量變化（電磁學(xué)部分）（解析版）

專題29電磁感應(yīng)中的能量變化一、選擇題（1-9題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，10-12題有多個(gè)選項(xiàng)符合條件）1．如圖，光滑斜面的傾角為，斜面上放置一矩形導(dǎo)體線框，邊的邊長(zhǎng)為，邊的邊長(zhǎng)為，線框的質(zhì)量為，電阻為，線框通過(guò)絕緣細(xì)線繞過(guò)光滑的滑輪與重物相連，重物質(zhì)量為，斜面上線（平行底邊）的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間是做勻速運(yùn)動(dòng)的，且線框的邊始終平行底邊，則下列說(shuō)法正確的是A．線框進(jìn)入磁場(chǎng)前運(yùn)動(dòng)的加速度為B．該勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱為(Mg－mgsin)l2C．線框做勻速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為D．線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度為【答案】B【解析】線框進(jìn)入磁場(chǎng)前，根據(jù)牛頓第二定律：，解得：，故A錯(cuò)誤；線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程做勻速運(yùn)動(dòng)，M的重力勢(shì)能減小轉(zhuǎn)化為m的重力勢(shì)能和線框中的內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律得：焦耳熱為Q=（Mg-mgsinθ）l2，故B正確；設(shè)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，則線框受到的安培力大小為，根據(jù)平衡條件得：F=Mg-mgsinθ，聯(lián)立兩式得：，勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，故CD錯(cuò)誤．所以B正確，ACD錯(cuò)誤．2．如圖所示，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長(zhǎng)大于bc邊長(zhǎng)，置于垂直紙面向里、邊界為MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，線框兩次勻速地完全進(jìn)入磁場(chǎng)，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(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，通過(guò)線框?qū)w橫截面積的電荷量為q1；第二次bc邊平行于MN進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，通過(guò)線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則（）A．Q1＞Q2，q1=q2 B．Q1＞Q2，q1＞q2 C．Q1=Q2，q1=q2 D．Q1=Q2，q1＞q2【答案】A【解析】設(shè)ab和bc邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1，L2，若假設(shè)穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的速度為v，，；

同理可以求得：，；

L1＞L2，由于兩次“穿越”過(guò)程均為相同速率穿過(guò)，因此：Q1＞Q2，q1=q2，故A正確，BCD錯(cuò)誤．故選A．在電磁感應(yīng)題目中，公式，?？迹斡?，選擇題中可直接應(yīng)用，計(jì)算題中要寫出推導(dǎo)過(guò)程；對(duì)于電磁感應(yīng)能量問題一般有三種方法求解：①利用電路中產(chǎn)生的熱量等于克服安培力做得功；②利用動(dòng)能定理；③利用能量守恒；具體哪種方法，要看題目中的已知條件.3．如圖所示，正三角形ABC區(qū)域內(nèi)存在的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直其面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三角形導(dǎo)線框abc從A點(diǎn)沿AB方向以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。已知AB=2L，ab=L，∠b=，∠C=，線框abc三邊阻值均為R，ab邊與AB邊始終在同一條直線上。則在線圈穿過(guò)磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．磁感應(yīng)電流始終沿逆時(shí)針方向B．感應(yīng)電流一直增大C．通過(guò)線框某截面的電荷量為D．c、b兩點(diǎn)的最大電勢(shì)差為【答案】D【解析】A．當(dāng)三角形導(dǎo)線框abc從A點(diǎn)沿AB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量一直增大，此時(shí)線圈產(chǎn)生一個(gè)逆時(shí)針電流；而后線圈逐漸離開磁場(chǎng)，磁通量減少，線圈產(chǎn)生一個(gè)順時(shí)針電流，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)公式E=BLv可知，感應(yīng)電流先增大后減小，B錯(cuò)誤；C．由公式故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)線框a點(diǎn)剛到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電流所故D正確。故選D。4．如圖所示為三個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直于紙面向外、向里和向外，磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng)，在磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè)邊界處，有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框，總電阻為R，且線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，規(guī)定電流沿逆時(shí)針方向時(shí)的電動(dòng)勢(shì)E為正，磁感線垂直于紙面向里時(shí)的磁通量Φ為正值，外力F向右為正.則以下反映線框中的磁通量Φ、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E、外力F和電功率P隨時(shí)間變化規(guī)律的圖像錯(cuò)誤的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】A.在時(shí)間內(nèi)，磁通量開始均勻增加，當(dāng)全部進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng)時(shí)達(dá)最大，且為負(fù)值；在時(shí)間內(nèi)，向里的磁通量增加，總磁通量均勻減??；當(dāng)時(shí)，磁通量最小，為零，在時(shí)間內(nèi)，磁通量向里，為正值，且均勻增大；在時(shí)間內(nèi)，磁通量均勻減小至零；在時(shí)間內(nèi)，磁通量均勻增大，且方向向外，為負(fù)值；在時(shí)間內(nèi)，磁通量均勻減小至零，且為負(fù)值，故選項(xiàng)A正確；B.在時(shí)間內(nèi)，右邊切割磁感線，由可知保持不變，由右手定則知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿順時(shí)針方向，為負(fù)值；在時(shí)間內(nèi)，左右兩邊同時(shí)切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿逆時(shí)針方向，為正值；在時(shí)間內(nèi)，左右兩邊同時(shí)切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿順時(shí)針方向，為負(fù)值；在時(shí)間內(nèi)，左邊切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿逆時(shí)針方向，為正值，故選項(xiàng)B正確；C.由楞次定律可知安培力總是與運(yùn)動(dòng)方向相反，故拉力應(yīng)一直向右，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.在時(shí)間內(nèi)，，可知外力安，；在時(shí)間內(nèi)，，左、右兩邊均受安培力，故安，；在時(shí)間內(nèi)，，左、右兩邊均受安培力，故安，；在時(shí)間內(nèi)，外力，，故選項(xiàng)D正確．5．如圖所示，光滑絕緣的水平桌面上有一直角三角形導(dǎo)線框ABC，其中AB=L，BC=2L，兩平行虛線間有一垂直于桌面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，導(dǎo)線框BC邊與虛線邊界垂直．現(xiàn)讓導(dǎo)線框從圖示位置開始沿BC方向勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．設(shè)線框中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流為正，則在線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流與線框運(yùn)動(dòng)距離x的函數(shù)關(guān)系圖象正確的是A． B．C． D．【答案】D【解析】在線圈進(jìn)入0-L范圍時(shí)，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向；切割磁感線的有效長(zhǎng)度從0均勻增加到，可知感應(yīng)電流均勻增加；從L-2L，線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度為不變，感應(yīng)電流不變，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；從2L-3L，線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度從逐漸增加到L，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加到原來(lái)的2倍，感應(yīng)電流增加到2倍，方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，故選D.6．如圖所示，水平放置的光滑金屬長(zhǎng)導(dǎo)軌和之間接有電阻，導(dǎo)軌左、右兩區(qū)域分別處在方向相反與軌道垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，方向見圖，設(shè)左、右區(qū)域磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為和，虛線為兩區(qū)域的分界線．一根金屬棒放在導(dǎo)軌上并與其正交，棒和導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)．金屬棒在水平向右的恒定拉力作用下，在左面區(qū)域中恰好以速度為做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則（）A．若時(shí)，棒進(jìn)入右面區(qū)域中后先做加速運(yùn)動(dòng)，最后以速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．若時(shí)，棒進(jìn)入右面區(qū)域中時(shí)仍以速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．若時(shí)，棒進(jìn)入右面區(qū)域后先做減速運(yùn)動(dòng)，最后以速度做勻速運(yùn)動(dòng)D．若時(shí)，棒進(jìn)入右面區(qū)域后先做加速運(yùn)動(dòng)，最后以速度做勻速運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】設(shè)棒的切割長(zhǎng)度為L(zhǎng)，在B1磁場(chǎng)中做勻速滿足,所以時(shí)，棒進(jìn)入右面區(qū)域中時(shí)仍以速度作勻速直線運(yùn)動(dòng);時(shí)，棒進(jìn)入右面區(qū)域后先做減速運(yùn)動(dòng)，最后以速度作勻速運(yùn)動(dòng)7．如圖所示，間距為L(zhǎng)的兩根平行金屬導(dǎo)軌彎成“L”形，豎直導(dǎo)軌面與水平導(dǎo)軌面均足夠長(zhǎng)，整個(gè)裝置處于豎直向上大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。質(zhì)量均為m、阻值均為R的導(dǎo)體棒ab、cd均垂直于導(dǎo)軌放置，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，當(dāng)導(dǎo)體棒cd在水平恒力作用下以速度v0沿水平導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，釋放導(dǎo)體棒ab，它在豎直導(dǎo)軌上勻加速下滑。某時(shí)刻將導(dǎo)體棒cd所受水平恒力撤去，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，導(dǎo)體棒cd靜止，此過(guò)程流經(jīng)導(dǎo)體棒cd的電荷量為q（導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌間接觸良好且接觸點(diǎn)及金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，已知重力加速度為g），則下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．導(dǎo)體棒cd受水平恒力作用時(shí)流經(jīng)它的電流B．導(dǎo)體棒ab勻加速下滑時(shí)的加速度大小C．導(dǎo)體棒cd在水平恒力撤去后它的位移為D．導(dǎo)體棒cd在水平恒力撤去后它產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】A【解析】A．cd切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv0，根據(jù)閉合電路歐姆定律得故A錯(cuò)誤；B．對(duì)于ab棒，根據(jù)牛頓第二定律得mg-f=ma又f=μN(yùn)，N=BIL，聯(lián)立解得，加速度大小為故B正確；C．對(duì)于cd棒，根據(jù)感應(yīng)電量公式則導(dǎo)體棒cd在水平恒力撤去后它的位移故C正確；D．設(shè)導(dǎo)體棒cd在水平恒力撤去后產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由于ab的電阻與cd相同，兩者串聯(lián)，則ab產(chǎn)生的焦耳熱也為Q。根據(jù)能量守恒得又s=，解得故D正確。本題選錯(cuò)誤的，故選A。8．如圖甲所示，導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上，PQ之間有阻值為R的電阻，PQNM所包圍的面積為S，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻．導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的磁場(chǎng)，規(guī)定磁場(chǎng)方向豎直向上為正，在0~2t0時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化情況如圖乙所示，導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．下列說(shuō)法正確的是A．在0~t0和t0~2t0內(nèi)，導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌的摩擦力方向相同B．在t0~2t0內(nèi)，通過(guò)電阻R的電流方向?yàn)镻到QC．在0~t0內(nèi)，通過(guò)電阻R的電流大小為D．在0~2t0內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量為【答案】D【解析】A、由圖乙所示圖象可知，內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，穿過(guò)回路的磁通量減小，由楞次定律可知，為阻礙磁通量的減少，導(dǎo)體棒具有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，導(dǎo)體棒受到向左的摩擦力，在內(nèi)，穿過(guò)回路的磁通量增加，為阻礙磁通量的增加，導(dǎo)體棒有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，導(dǎo)體棒受到向右的摩擦力，在兩時(shí)間段內(nèi)摩擦力方向相反，故A錯(cuò)誤；B、由圖乙所示圖象可知，在內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，穿過(guò)閉合回路的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，通過(guò)電阻R的電流方向?yàn)镼到P，故B錯(cuò)誤；C、由圖乙所示圖象，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：，感應(yīng)電流為，故C錯(cuò)誤；D、由圖乙所示圖象，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量為；故D正確；故選D．9．如圖所示，正方形導(dǎo)線框ABCD、abcd的邊長(zhǎng)均為L(zhǎng)，電阻均為R，質(zhì)量分別為2m和m，它們分別系在一跨過(guò)兩個(gè)定滑輪的輕繩兩端，且正方形導(dǎo)線框與定滑輪處于同一豎直平面內(nèi)．在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．開始時(shí)導(dǎo)線框ABCD的下邊與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的上邊界重合，導(dǎo)線框abcd的上邊到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的下邊界的距離為L(zhǎng)．現(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放，當(dāng)導(dǎo)線框ABCD剛好全部進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)開始做勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)摩擦的空氣阻力，則()A．兩線框剛開始做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)輕繩上的張力FT＝mgB．系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小C．兩線框從開始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的總焦耳熱D．導(dǎo)線框abcd的ab邊通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間【答案】B【解析】A、兩線框剛開始做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈ABCD全部進(jìn)入磁場(chǎng)，由平衡知識(shí)可知，輕繩上的張力FT＝2mg，故A錯(cuò)誤；B、對(duì)線圈abcd可知，兩線框剛開始做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈abcd的上邊ab剛進(jìn)入磁場(chǎng)，此時(shí)，即系統(tǒng)勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小，故B正確；C、由能量守恒關(guān)系可知，兩線框從開始運(yùn)動(dòng)至等高的過(guò)程中所產(chǎn)生的總焦耳熱等于兩個(gè)線圈的機(jī)械能的減小量，即，故C錯(cuò)誤；D、若導(dǎo)線圈abcd在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab邊通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間是，故D錯(cuò)誤；故選B．10．如圖甲所示，將一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬棒ab垂直放置在同一水平面上的兩根光滑、平行、間距為L(zhǎng)的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)且足夠長(zhǎng)。導(dǎo)軌左端連接阻值為R的定值電阻，整個(gè)裝置處于豎直向上的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。t=0時(shí)刻金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用始終垂直于ab的水平向右的外力F作用在金屬棒上，F(xiàn)大小隨金屬棒位移x變化的圖像如圖乙所示。t=t0時(shí)刻，金屬棒向右運(yùn)動(dòng)位移為x0，此時(shí)外力為F0，隨后金屬棒開始勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒電阻不計(jì)且始終與導(dǎo)軌接觸良好，則下列說(shuō)法正確的是（）A．若僅將磁場(chǎng)反向，則金屬棒所受安培力反向B．t=0到t=t0時(shí)間內(nèi)，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為F0x0-C．金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab兩端電勢(shì)差大小為U=D．金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電阻R的熱功率為【答案】BC【解析】A．若僅將磁場(chǎng)反向，則回路中感應(yīng)電流也反向，金屬棒所受安培力與原來(lái)方向相同仍向左，A錯(cuò)誤；B．導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)則勻速運(yùn)動(dòng)的速度①由于圖象與水平軸圍成的面積等于拉力做的功，因此在t0時(shí)間內(nèi)根據(jù)能量守恒，這段時(shí)間內(nèi)，電阻R產(chǎn)生的熱量B正確；C．金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab兩端電勢(shì)差大小為②由①②聯(lián)立可得C正確；D．金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電阻R的熱功率為D錯(cuò)誤。故選BC。11．如圖，MN和PQ是固定在水平面上電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，其間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌彎曲部分光滑，水平部分粗糙，右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻。水平部分導(dǎo)軌區(qū)域存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從高為h處由靜止釋放，在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)距離d時(shí)恰好停止。己知金屬棒與導(dǎo)軌水平部分間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）A．金屬棒克服安培力做功等于金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱B．金屬棒克服安培力做功與克服摩擦力做功的和為mghC．金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為D．金屬棒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為【答案】BCD【解析】A．根據(jù)功能關(guān)系知，金屬棒克服安培力做的功等于金屬棒以及電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和，故A錯(cuò)誤；B．設(shè)金屬棒克服安培力所做的功為W，對(duì)整個(gè)過(guò)程，由動(dòng)能定理得解得，故B正確；C．由B項(xiàng)可解得金屬棒克服安培力所做的功為則電路中產(chǎn)生的總的焦耳熱則屬棒產(chǎn)生的電熱為，故C正確；D．金屬棒在下滑過(guò)程中，其機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得得，金屬棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)通過(guò)某界面的電量為根據(jù)動(dòng)量定理其中解得故D正確。故選BCD。12．如圖所示，寬為L(zhǎng)的水平光滑金屬軌道上放置一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，軌道左端通過(guò)一個(gè)單刀雙擲開關(guān)與一個(gè)電容器和一個(gè)阻值為R的電阻連接，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于軌道平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，電容器的電容為C，金屬軌道和導(dǎo)體棒的電阻不計(jì)?，F(xiàn)將開關(guān)撥向“1”，導(dǎo)體棒在水平向右的恒力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間后，將開關(guān)S撥向“2”，再經(jīng)時(shí)間t，導(dǎo)體棒恰好開始勻速向右運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（）A．開關(guān)撥向“1”時(shí)，金屬棒做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)B．開關(guān)撥向“2”時(shí)，金屬棒可能先做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)C．開關(guān)撥向“2”后，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速率為D．時(shí)刻電容器所帶的電荷量為【答案】BC【解析】A．開關(guān)撥向“1”時(shí)，經(jīng)過(guò)，電容器充電流過(guò)電路的電流對(duì)導(dǎo)體棒應(yīng)用牛頓第二定律代入電流根據(jù)加速度的定義式得加速度為定值，所以導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．開關(guān)撥向“2”時(shí)，某時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力表達(dá)式為根據(jù)楞次定律可知安培力阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)，方向水平向左，若安培力大于，則導(dǎo)體棒做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律導(dǎo)體棒速度減小，加速度減小，所以導(dǎo)體棒可能做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，B正確；C．開關(guān)撥向“2”后，導(dǎo)體棒速度穩(wěn)定，導(dǎo)體棒受力平衡，則解得C正確；D．導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)此時(shí)電容器的帶電量D錯(cuò)誤。故選BC。二、非選擇題（共6小題）13．如圖所示，兩條平行傾斜金屬導(dǎo)軌和足夠長(zhǎng)光滑水平直導(dǎo)軌平滑連接并固定在水平桌面上（連接處為一小段光滑圓?。?，導(dǎo)軌間距為1m，電阻不計(jì)。從水平直導(dǎo)軌處開始有豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬棒CD水平靜止在導(dǎo)軌上?，F(xiàn)從傾斜導(dǎo)軌上距離桌面高度為處由靜止釋放金屬棒AB，金屬棒AB與傾斜導(dǎo)軌間滑動(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌傾斜角為，兩棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，AB棒質(zhì)量為，CD棒質(zhì)量為，兩金屬棒接入電路的總電阻，在兩根金屬棒運(yùn)動(dòng)到兩棒間距最小的過(guò)程中，g取，求：（1）AB棒到達(dá)傾斜金屬導(dǎo)軌末端速度大小；（2）CD棒的最終速度大??；（3）該過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量Q及通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q。【答案】(1)；(2)；(3)，【解析】(1)由能量守恒定律得解得(2)棒做減速運(yùn)動(dòng)、棒做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩者速度相等時(shí)它們間的距離最小，兩棒組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得解得(3)對(duì)棒，摩擦熱為對(duì)兩棒組成的系統(tǒng)，由能量守恒定律得解得對(duì)CD棒，由動(dòng)量定理得而則解得14．如圖所示，質(zhì)量為m的“匚”型金屬導(dǎo)軌abcd靜止放在光滑水平面（足夠大）上，導(dǎo)軌的寬為L(zhǎng)，長(zhǎng)為2L，cd部分的電阻為R，bc和ad部分電阻不計(jì)，P、P′分別為bc和ad的中點(diǎn)，整個(gè)導(dǎo)軌處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（未畫出，范圍足夠大）中。一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的金屬棒以速度v從ab端滑上導(dǎo)軌，并最終在PP′處與導(dǎo)軌相對(duì)靜止。已知金屬棒和導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，整個(gè)過(guò)程金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好。求：(1)剛滑上導(dǎo)軌時(shí)金屬棒消耗的電功率；(2)整個(gè)過(guò)程金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱；(3)金屬棒從滑上導(dǎo)軌到剛與導(dǎo)軌相對(duì)靜止所經(jīng)歷的時(shí)間?！敬鸢浮?1)；(2)；(3)【解析】(1)根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，金屬棒剛滑上導(dǎo)軌時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電路中的電流為金屬棒消耗的電功率為解得(2)設(shè)金屬棒和導(dǎo)軌相對(duì)靜止時(shí)的共同速度為v1，整個(gè)過(guò)程金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律可知根據(jù)能量守恒定律聯(lián)立解得(3)以金屬棒為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理可知摩擦力的沖量安培力的沖量又有磁通量的變化量為聯(lián)立解得15．如圖所示，兩平行且無(wú)限長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面的夾角為θ＝37°，兩導(dǎo)軌之間相距為L(zhǎng)＝1m，兩導(dǎo)軌M、P間接入電阻R＝1Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。在abdc區(qū)域內(nèi)有一個(gè)方向垂直于兩導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1＝2T，磁場(chǎng)的寬度x1＝3m，在cd連線以下的區(qū)域有一個(gè)方向也垂直于兩導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅱ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2＝1T。一個(gè)質(zhì)量為m＝1kg的金屬棒垂直放在金屬導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的電阻r＝1Ω。若將金屬棒在離ab連線上端x0處自由釋放，則金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ后，經(jīng)過(guò)ef時(shí)剛好達(dá)到平衡狀態(tài)，cd與ef之間的距離x2＝9m。重力加速度g取10m/s2，sin37o=0.6，求金屬棒：（1）在磁場(chǎng)Ⅰ區(qū)域內(nèi)速度v1的大??；（2）從開始運(yùn)動(dòng)到在磁場(chǎng)Ⅱ中達(dá)到平衡狀態(tài)這一過(guò)程中整個(gè)電路產(chǎn)生的熱量；（3）從開始運(yùn)動(dòng)到在磁場(chǎng)Ⅱ中達(dá)到平衡狀態(tài)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。【答案】（1）3m/s；（2）4.5J；（3）3.75s【解析】（1）金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ區(qū)域勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件和電磁感應(yīng)規(guī)律得I＝mgsin37°＝B1IL解得v1＝3m/s（2）金屬棒在未進(jìn)入磁場(chǎng)前做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，知mgsin37°＝ma得a＝6m/s22ax0＝v12得x0＝0.75m金屬棒在通過(guò)磁場(chǎng)Ⅱ區(qū)域達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，重力沿斜軌道向下的分力與安培力相等I′＝mgsin37°＝B2I′L解得v2＝12m/s金屬棒從開始運(yùn)動(dòng)到在磁場(chǎng)Ⅱ區(qū)域中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理，有mg(x0＋x1＋x2)sin37°＋W安＝mv22－0電路在此過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q＝－W安＝4.5J（3）由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得先勻加速v1＝at1t1＝0.5s之后勻速x1＝v1t2t2＝1s最后，金屬棒在磁場(chǎng)Ⅱ中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前的過(guò)程中取任意微小過(guò)程，設(shè)這一微小過(guò)程的時(shí)間為Δti，速度為vi，速度的變化量為Δvi，金屬棒從進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ到在磁場(chǎng)Ⅱ中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程中，有mgsin37°∑Δti－＝m∑Δvimgsin37°t3－＝m(v2－v1)解得t3＝2.25s所以t＝t1＋t2＋t3＝0.5+1+2.25s=3.75s16．如圖所示，空間內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其上下水平邊界的間距為H，磁場(chǎng)的正上方有一長(zhǎng)方形導(dǎo)線框，其長(zhǎng)和寬分別為、，質(zhì)量，電阻。將線框從距磁場(chǎng)高處由靜止釋放，線框平面始終與磁場(chǎng)方向垂直，線框上下邊始終保持水平，重力加速度取。求：(1)線框下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度的大??；(2)若在線框上邊緣進(jìn)入磁場(chǎng)之前，線框已經(jīng)開始勻速運(yùn)動(dòng)。求線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)請(qǐng)畫出從線框由靜止開始下落到線框上邊緣進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框速度v隨t變化的圖像（定性畫出）?！敬鸢浮?1)；(2)；(3)【解析】(1)線框從靜止釋放到下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)，根據(jù)動(dòng)能定理解得線框下邊切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為根據(jù)閉合電路歐姆定律安培力大小為根據(jù)牛頓第二定律解得(2)線框勻速運(yùn)動(dòng)，重力和安培力等大反向解得從線