20xx滬科版高中物理選修3-2第1章第7節(jié)習(xí)題課：電磁感應(yīng)中的動力學(xué)及能量問題word學(xué)案(編輯修改稿)
2024-12-24 16:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，感應(yīng)電動勢 E＝ BLv＝ V， 導(dǎo)體棒上通過的感應(yīng)電流大小 I＝ ER＝ A， 導(dǎo)體棒受到的安培力 F 安 ＝ BIL＝ N， 根據(jù)牛頓第二定律， 有 F－ F 安 ＝ ma， 解得 a＝ m/s2. 題組一 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題 1 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 1 A． 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 答案 A 解析 ef向右運動，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，會受到向左的安培力而做減速運動，直到停止，但不是勻減速，由 F＝ BIL＝ B2L2vR ＝ ma 知， ef 做的是加速度減小的減速運動 ． 故 A正確 ． 2 所示 ， 有兩根和水平方向成 α角的光滑平行的金屬軌道 ， 間距為 l， 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 ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 m的金屬桿從軌道上由靜止滑下 ， 經(jīng)過足夠長的時間后 ， 金屬桿的速度會趨于一個最大速度vm， 除 R外其余電阻不計 ， 則 ( ) 圖 2 A． 如果 B變大 ， vm將變大 B． 如果 α變大 ， vm將變大 C． 如果 R變大 ， vm將變大 D． 如果 m變小 ， vm將變大 答案 BC 解析 金屬桿從軌道上滑下切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)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 F作用， F＝ BIl＝ B2l2vR ，先用右手定則判定感應(yīng)電流方向，再用左手定則判定出安培力方向，如圖所示． 根據(jù)牛頓第二定律，得 mgsin α－ B2l2vR ＝ ma，當(dāng) a＝ 0 時， v＝ vm， 解得 vm＝ mgRsin αB2l2 ，故選項 B、 C 正確． 3 所示 ， 空間某區(qū)域中有一勻強(qiáng)磁場 ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平 ， 且垂直于紙面向里 ，磁場上邊界 b和下邊界 d水平 ． 在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈 ， 線圈上下邊的距離很短 ， 下邊水平 ． 線圈從水平面 a開始下 落 ． 已知磁場上 、 下邊界之間的距離大于水平面 a、 b之間的距離 ． 若線圈下邊剛通過水平面 b、 c(位于磁場中 )和 d時 ， 線圈所受到的磁場力的大小分別為 Fb、 Fc和 Fd， 則 ( ) 圖 3 A． FdFcFb B． FcFdFb C． FcFbFd D． FcFbFd 答案 D 解析 線圈從 a到 b做自由落體運動，在 b處開始進(jìn)入磁場切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力作用，由于線圈的上下邊的距離很短，所以經(jīng)歷很短的變速運動而完全進(jìn)入磁場，在 c處線圈中磁通量不變不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力作用，但線圈在重力作用下依然加速，因此線圈在 d處離開磁場切割磁感線時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大，故該處所受安培力必然大于b處 ． 綜合分析可知，選項 D 正確 ． 4 所示 ， 在平行水平地面的有理想邊界的勻強(qiáng)磁場上方 ， 有三個大小相同的 ， 用相同的金屬材料制成的正方形線框 ， 線框平面與磁場方向垂直 ． A 線框有一個缺口 ， B、 C線框都閉合 ， 但 B 線框?qū)Ь€的橫截面積比 C 線框大 ． 現(xiàn)將三個線框從同一高度由靜止開始同時釋放 ， 下列關(guān)于它們落地時間說法正確的是 ( ) 圖 4 A． 三個線框同時落地 B． 三個線框中 ， A線框最早落地 C． B線框在 C線框之后落地 D． B線框和 C線框在 A線框之后同時落地 答案 BD 解析 A線框由于有缺口，在磁場中不能形成電流，所以下落時不受安培力作用，故下落的加速度一直為 g；設(shè)正方形邊長為 l，電阻率為 ρ， B、 C線框的底邊剛進(jìn)入磁場時的速度為 v，則根據(jù)牛頓第二定律知 mg－ BBlvR l＝ ma，即 a＝ g－ B2l2vRm 其中 Rm＝ ρ4lS4 lSρ 密 ＝ 16l2ρρ密 ，所以加速度與線框橫截面積無關(guān)，故兩線框的運動情況完全相同，即在 A 線框之后 B、C線框同時落地．選項 B、 D 正確． 題組二 電磁感應(yīng)中的能量問題 5． 如圖 5 所示 ， 位于一水平面內(nèi)的兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌 ， 處在勻強(qiáng)磁場中 ， 磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在的平面 ， 導(dǎo)軌的一端與一電阻相連 ； 具有一定質(zhì)量的金屬桿 ab 放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直 ． 現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力 F 拉桿 ab， 使它由靜止開始向右運動 ． 桿和導(dǎo)軌的電阻 、 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場均可不計 ． 用 E表示回路中的感應(yīng)電動勢 ， i 表示回路中的感應(yīng)電流 ， 在 i隨時間增大的過程中 ， 電阻消耗的功率等于 ( ) 圖 5 A． F的功率 B． 安培力的功率的絕對值 C． F與安培力的合力的功率 D． iE 答案 BD 6 所示 ， 邊
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