20xx教科版高中物理選修一第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)-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 轉(zhuǎn)化與守恒 1．電磁感應(yīng)過(guò)程實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到 安培力 作用，因此要維持安培力存在，必須有外力克服 安培力 做功，此過(guò)程中，其他形式的能轉(zhuǎn)化為 電能． 外力克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能． 2．如圖 1所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后 ，電流從 a到 b流過(guò)導(dǎo)體，由左手定則可知，桿 ab受到向右 的安培力，在此力的作用下桿 ab向右做 加速 運(yùn)動(dòng) (導(dǎo)軌光滑 )，由于 ab切割磁感線運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E′ ，由 右手 定則可知， E′ 的方向是從 b 到 a，同電路中的電流方向相反 ，這個(gè)電動(dòng)勢(shì) E′ 叫 反電動(dòng)勢(shì)． 圖 1 3．存在反電動(dòng)勢(shì)的電路中，電源提供電能克服 反電動(dòng)勢(shì) 做功并 且產(chǎn)生焦耳熱，而其中克服反電動(dòng)勢(shì)的能量又通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線或線圈的 機(jī)械能． 4．如圖 2所示，在一均勻磁場(chǎng)中有一導(dǎo)線框 abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直， R 為一電阻， ef 為垂直于 ab 的一段導(dǎo)體桿，它可在 ab， cd 上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì)．開(kāi)始時(shí)，給 ef 一個(gè)向右的初速度，則 ( ) 圖 2 A． ef將減速向右運(yùn)動(dòng)，但不是勻減速 B． ef將勻減速向右運(yùn)動(dòng)，最后停止 C． ef將勻速向右運(yùn)動(dòng) D． ef將往返運(yùn)動(dòng) 答案 A 解析 ef向右運(yùn)動(dòng)，在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律， ef 棒受安培力將阻礙其向右運(yùn)動(dòng)，即 ef要克服安培力做功而使動(dòng)能減少，故 ef是向右做減速運(yùn)動(dòng)．但值得注意的是，隨速度 v的減小，加速度減小，故不可能做勻減速運(yùn)動(dòng)． A正確． 5．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖 3所示，拋物線的方程為 y＝ x2，其下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是 y＝ a的直線 (圖中的虛線所示 )，一個(gè)質(zhì)量為 m的小金屬塊從拋物線 y＝ b(ba)處以速度 v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng)，則金屬塊在曲面上滑動(dòng)的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱總量是 ( ) 圖 3 A． mgb C． mg(b－ a) D． mg(b－ a)＋ 12mv2 答案 D 解析 金屬塊在進(jìn)入磁場(chǎng)或離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電流，進(jìn)而產(chǎn)生焦耳熱．最后，金屬塊在高為 a的曲面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)．減少的機(jī)械能為 mg(b－ a)＋ 12mv2，由能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知，減少的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化成焦耳熱，即選 D. 6．水平放置的光滑導(dǎo)軌上放置一根長(zhǎng)為 L，質(zhì)量為 m的導(dǎo)體棒 ab， ab處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向如圖 4所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌的一端接一阻值為 R 的電阻．現(xiàn)使 ab在水平恒力 F 作用下由 靜止沿垂直于磁場(chǎng)的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)通過(guò)位移為 x時(shí)， ab 達(dá)到最大速度 v.此時(shí)撤去外力，最后 ab靜止在導(dǎo)軌上．在 ab運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 ( ) 圖 4 A．撤去外力后， ab做勻減速運(yùn)動(dòng) B．合力對(duì) ab做的功為 Fx C． R上釋放的熱量為 Fx＋ 12mv2 D． R上釋放的熱量為 Fx 答案 D 解 析 撤去外力，導(dǎo)體棒水平方向只受安培力作用，而 F 安 ＝ B2L2vR ， F 安 隨 v的變化而變化，故棒做變加速運(yùn)動(dòng)， A 錯(cuò)；對(duì)整個(gè)過(guò)程由動(dòng)能定理得 W 合 ＝ Δ Ek＝ 0， B 錯(cuò)；由能量守恒知，外力做的功等于整個(gè)回路產(chǎn)生的電能，電能又轉(zhuǎn)化為 R 上釋放的熱量，即 Q＝ Fx， D 正確， C錯(cuò)． 【概念規(guī)律練】 知識(shí)點(diǎn)一 電 磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題 1．邊長(zhǎng)為 L的正方形金屬框在水平恒力 F 作用下，將穿過(guò)方向如圖 5 所示的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)范圍為 d(dL)，已知線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰好勻速，則
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