20xx教科版高中物理選修3-2第1章第5節(jié)電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化與守恒-在線瀏覽
2025-02-10 03:13本頁面
【正文】 的焦耳熱 答案 AD 解析 金屬棒勻速上滑的過程中，對金屬棒受力分析可知，有三個力對金屬棒做功，恒力 F 做正功，重力做負功，安培力阻礙金屬棒相對運動，沿斜面向下，做負功．勻速運動時，所受合 力為零，故合力做功為零， A 正確；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電路中的電能，電能又等于 R上產(chǎn)生的焦耳熱，故外力 F與重力的合力所做的功等于電阻 R上產(chǎn)生的焦耳熱， D 正確． 3. 如圖 7所示，長為 L寬為 L2的矩形線圈的電阻為 R，處于磁感應 強度為 B的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直，求將線圈以向右的速度 v勻速拉出磁場的過程中， 圖 7 (1)拉力 F 的大小； (2)線圈中產(chǎn)生的電熱 Q. 答案 (1)B2L22vR (2)B2L22L1vR 解析 (1)線圈被拉出磁場時，線圈所受的拉力與安培力等大反向，故 F＝ BIL2 I＝ ER 線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為 E＝ BL2v 聯(lián)立上式得 F＝ B2L22vR (2)方法一 線圈被拉出磁 場時所用的時間 t＝ L1v 所以線圈中產(chǎn)生的電熱 Q＝ I2Rt＝ B2L22L1vR 方法二 線圈中產(chǎn)生的電熱等于拉力所做的功，故 Q＝ W＝ FL1＝ B2L22L1vR . 題組一 電磁感應中的動力學問題 1. 如圖 1所示，在一勻強磁場中有一 U形導線框 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的一根導體桿，它可在 ab、 cd 上無摩擦地滑動．桿 ef 及線框中導線的電阻都可不計．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)生感應電動勢和感應電流，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 做的是加速度逐漸減小的減速運動，故 A 正確． 2. 如圖 2 所示，金屬棒 ab 置于水平放置的光滑框架 cdef上， ab 棒與框架接觸良好，勻強磁場垂直于 ab 棒斜向下．從某時刻開始磁感應強 度均勻減小，同時施加一個水平方向上的外力 F 使ab 棒保持靜止，則 F( ) 圖 2 A．方向向右，且為恒力 B．方向向右，且為變力 C．方向向左，且為變力 D．方向向左，且為恒力 答案 C 解析 由 E＝ nΔ BΔ t2 L＝12mv22＋ Q③ 由 ①②③ 得 Q＝ 2mgL＋ 34mgH， C 選項正確． 7．如圖 7 所示，紙面內(nèi)有一 矩形導體閉合線框 abcd， ab 邊長大于 bc 邊長，置于垂直紙面向里、邊界為 MN的勻強磁場外，線框兩次勻速地完全進入磁場，兩次速度大小相同，方向均垂直于 ab 邊平行 MN 進入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為 Q1，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次 bc邊平行于 MN進入磁場，線框上產(chǎn)生的熱量為 Q2，通過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則 ( ) 圖 7 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 根據(jù)功能關(guān)系知，線框上產(chǎn) 生的熱量等于克服安培力做的功，即 Q1＝ W1＝ F1Lbc＝ B2L2abvR Lbc＝ B2SvR Lab 同理 Q2＝ B2SvR Lbc，又 Lab＞ Lbc，故 Q1＞ Q2； 因 q＝ I t＝ER t＝Δ ΦR ， 故 q1＝ q2，因此 A 正確． 題組三 電磁感應中的動力學及能量綜合問題 8．如圖 8 所示，間距為 L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導軌水平放置，導軌左端用一阻值為 R 的電阻連接 ，導軌上橫跨一根質(zhì)量為 m、有效電阻也為 R 的金屬棒，金屬棒與導軌接觸良好．整個裝置處于豎直向上、磁感應強度為 B的勻強磁場中．現(xiàn)使金屬棒以初速度 v沿導軌向右運動，若金屬棒在整個運動過程中通過的電荷量為 ( ) 圖 8 A．
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