高中物理 第1章 第5節(jié) 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒課時(shí)作業(yè) 教科版選修3-2-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 Q1∶ Q2＝ 1∶ 4 C．通過(guò)任一截面的電荷量 q1∶ q2＝ 1∶ 2 D．外力的功率 P1∶ P2＝ 1∶ 2 答案 A 解析 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 BLv，感應(yīng)電流 I＝ ER＝ BLvR ，大小與速度成正比， A 正確；產(chǎn)生的熱量 Q＝ I2Rt＝ B2L2v2R L′v ＝ BLL′R 與速度無(wú)關(guān)，所以應(yīng)為 1∶ 1， C錯(cuò)誤；金屬棒運(yùn)動(dòng)中受磁場(chǎng)力的作用，為使棒勻速運(yùn)動(dòng)，外力大小要與磁場(chǎng)力相同．則外力的功率 P＝ Fv＝ BIL2Lv 由電阻定律知 Rb＝ 2Ra，故 Wa∶ Wb＝ 1∶ 4. 8．如圖 16所示，矩形線圈長(zhǎng)為 L，寬為 h，電阻為 R，質(zhì)量為 m，在 空氣中豎直下落一段距離后 (空氣阻力不計(jì) )，進(jìn)入一寬為 h、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為 Ek1，穿出磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能為 Ek2，這一過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為 Q，線圈克服磁場(chǎng)力做的功為 W1，重力做的功為 W2，線圈重力勢(shì)能的減少量為 Δ Ep，則以下關(guān)系中正確的是 ( ) 圖 16 A． Q＝ Ek1 B． Q＝ W2－ W1 C． Q＝ W1 D． W2＝ W1＋ Ek2－ Ek1 答案 CD 解析 安培力做的負(fù)功等于其他能轉(zhuǎn)化的電能，電能最后變成熱能，故 C對(duì)， A、 B錯(cuò)；由動(dòng)能定理得 W2－ W1＝ Ek2－ Ek1，即 W2＝ W1＋ Ek2－ Ek1， D正確． 9．如圖 17所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相距 20 cm固定的平行金屬光滑導(dǎo)軌 MN 和 PQ.磁場(chǎng)方向垂直于 MN、 PQ所在平面．導(dǎo)軌上放置著 ab、 cd兩根平行的可動(dòng)金屬細(xì)棒．在兩棒中點(diǎn) OO′ 之間拴一根 40 cm長(zhǎng)的細(xì)繩，繩長(zhǎng)保持不變．設(shè)磁 感應(yīng)強(qiáng)度 B 以 T/s 的變化率均勻減小， abdc回路的電阻為 Ω. 求：當(dāng) B減小到 10 T時(shí)，兩可動(dòng)邊所受磁場(chǎng)力和abdc回路消耗的功率． 圖 17 答案 均為 N 8 W 解析 根據(jù) E＝ Δ ΦΔ t＝ Δ BSΔ t E＝ 204010 － 4 V＝ V 根據(jù) I＝ ER， F＝ BIL F＝ 10 2010 － 2 N＝ N P＝ E2R＝ W＝ 8 W 10．如圖 18 所示，固定的水平光滑金屬導(dǎo)軌，間距為 L，左端接有阻值為 R的電阻，處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為 m的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略．初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度，導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度 v0，在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的過(guò)程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸． 圖 18 (1)求初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力． (2)若導(dǎo)體棒從初始時(shí)刻到速度第一次為零時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為 Ep，則這一過(guò)程中安培力所做的功 W1和電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱 Q1分別為多少？ (3)導(dǎo)體棒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終將靜止于何處？從導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過(guò)程中，電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱 Q為多少？ 答案 (1)B2L2v0R 水平向左 (2)W1＝ Ep－12mv20 Q1＝12mv20－ Ep (3)初始位置 12mv20 解析 (1)初始時(shí)刻棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E＝ BLv0① 棒中感應(yīng)電流 I＝ ER② 作用于棒上的安培力 F＝ BIL③ 聯(lián)立 ①②③ 得： F＝ B2L2v0R 由右手定則和左手定 則判斷可知，安培力方向水平向左． (2)由功和能的關(guān)系，得 安培力做功 W1＝ Ep－ 12mv20 電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱 Q1＝ 12mv20－ Ep (3)由能量轉(zhuǎn)化及平衡條件等，可判斷： 棒最終將靜止于初始位置 Q＝ 12mv20
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