高考物理复习第讲电磁感应中的能量课后练习Word格式文档下载.docx

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导体棒a的质量为、电阻为；

导体棒b的质量为、电阻为，它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。

现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，且当a刚出磁场时b正好进入磁场。

（，，g取10m/s2，a、b电流间的相互作用不计），求：

（1）在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比；

（2）在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量；

（3）M、N两点之间的距离。

题三：

如图所示，固定的竖直光滑U形金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计。

初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为，此时导体棒具有竖直向上的初速度v0。

在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。

则下列说法正确的是（）

A．初始时刻导体棒受到的安培力大小

B．初始时刻导体棒加速度的大小

C．导体棒往复运动，最终将静止，弹簧处于压缩状态

D．导体棒开始运动到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热

题四：

如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。

初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0，在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。

（1）求初始时刻导体棒受到的安培力。

（2）若导体棒速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为EP，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？

（3）导体棒往复运动，最终将静止于何处？

从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？

题五：

如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。

有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时（）

A．整个装置因摩擦而消耗的热功率为

B．整个装置消耗的机械功率为

C．电阻R1消耗的热功率为

D．电阻R2消耗的热功率为

题六：

如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。

将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动。

导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是（）

A．

B．当导体棒速度达到时，加速度大小为

C．当导体棒速度达到时，加速度大小为

D．在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功

题七：

两条平行导轨倾斜地固定在绝缘地面上，导轨间距为d，在导轨的底端连接一阻值为R的定值电阻，在空间加一垂直导轨平面向上的匀强磁场，将一质量为m、阻值为R、长度为d的金属杆垂直地放在导轨上，给金属杆一沿斜面向上的大小为v的初速度，当其沿导轨向上运动的位移大小为x时，速度减为零，已知导轨的倾角为α、金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ、重力加速度为g。

则金属杆从出发到到达最高点的过程中，下列说法正确的是（）

A．金属杆所受安培力的最大值为

B．金属杆克服安培力做的功为

C．定值电阻产生的热量为

D．金属杆减少的机械能为

题八：

如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与两相同的固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。

有一导体棒ab，质量为m，电阻为R＝2R1，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，固定电阻R1消耗的热功率为P，此时（）

A．整个装置因摩擦而产生的热功率为μmgvcosθ

B．整个装置消耗的机械功率为μmgvcosθ

C．导体棒受到的安培力的大小为

D．导体棒受到的安培力的大小为

题九：

如图所示，在方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框在水平拉力作用下以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框ab边始终与磁场右边界平行，线框边长，，线框导线的总电阻为R。

则线框离开磁场的过程中（）

A．ab间的电压为

B．ad间的电压为

C．线框中的电流在ab边产生的热量为

D．线框中的电流在ad边产生的热量为

题十：

如图甲所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场的磁感应强度，质量、高、总电阻、匝的矩形线圈竖直固定在质量的小车上，小车与线圈的水平长度l相等。

线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度进入磁场，线圈平面和磁场方向始终垂直。

若小车运动的速度v随位移x变化的v—x图象如图乙所示，则根据以上信息可知（）

A．小车的水平长度

B．磁场的宽度

C．小车的位移时线圈中的电流

D．线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量

题十一：

如图所示的竖直平面内，水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有方向垂直竖直面向里的匀强磁场，且磁感应强度相同，其高度均为d，Ⅰ和Ⅱ之间有一高度为h的无磁场区域，h＞d。

一质量为m、边长为d的正方形线框在距区域Ⅰ上边界某一高度处由静止释放，在穿过两磁场区域的过程中，通过线框的电流及其变化情况相同。

重力加速度为g，空气阻力忽略不计。

则下列说法正确的是（　　）

A．线框进入区域Ⅰ时与离开区域Ⅰ时的电流方向相同

B．线框进入区域Ⅱ时与离开区域Ⅱ时所受安培力的方向相同

C．线框有可能匀速通过磁场区域Ⅰ

D．线框通过区域Ⅰ和区域Ⅱ产生的总热量为

题十二：

如图甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1、L2之间和L3、L4之间存在匀强磁场，磁感应强度B大小均为1T，方向垂直于虚线所在平面。

现有一矩形线圈abcd，宽度，质量为，电阻为2Ω，将其从图示位置（cd边与L1重合）由静止释放，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知t1~t2的时间间隔为，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向，重力加速度g取。

则（）

A．在0~t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25C

B．线圈匀速运动的速度大小为2m/s

C．线圈的长度为1m

D．在0~t3时间内，线圈产生的热量为4.2J

题十三：

如图所示，倾角为α的光滑固定斜面，斜面上相隔为d的平行虚线MN与PQ间有大小为B的匀强磁场，方向垂直斜面向下。

一质量为m，电阻为R，边长为L的正方形单匝纯电阻金属线圈在沿斜面向上的恒力作用下，以速度v匀速进入磁场，线圈ab边刚进入磁场和cd边刚要离开磁场时，ab边两端的电压相等。

已知磁场的宽度d大于线圈的边长，重力加速度为g。

求：

（1）线圈进入磁场的过程中，通过ab边的电量q；

（2）恒力F的大小；

（3）线圈通过磁场的过程中，ab边产生的热量Q。

题十四：

如图所示，水平面上有一个高为d的木块，木块与水平面间的动摩擦因数为。

由均匀金属材料制成的边长为2d、有一定电阻的正方形单匝线框，竖直固定在木块上表面，它们的总质量为m。

在木块右侧有两处相邻的边长均为2d的正方形区域，正方形底边离水平面高度为2d。

两区域各有一水平方向的匀强磁场穿过，其中一个方向垂直于纸面向里，另一个方向垂直于纸面向外，区域Ⅱ中的磁感应强度为区域Ⅰ中的3倍。

木块在水平外力作用下匀速通过这两个磁场区域，已知当线框右边MN刚进入Ⅰ区时，外力大小恰好为，此时M点电势高于N点，M、N两点电势差。

试求：

（1）区域Ⅰ中磁感应强度的方向怎样？

（2）线框右边MN在Ⅰ区运动过程中通过线框任一横截面的电量q。

（3）MN刚到达Ⅱ区正中间时，拉力的大小F。

（4）MN在Ⅱ区运动过程中拉力做的功W。

电磁感应中的能量

（1）

（2）（3），

详解：

（1）设c棒刚开始滑动时回路中的电流大小为，b棒的速度大小为v。

对c棒进行受力分析知，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律知，联立并代入数值得。

（2）设b棒的加速度大小为时，c棒的加速度大小为，此时回路中的电流大小为，由牛顿第二定律知，，联立并代入数值得。

（3）由题意知，c、b棒同时做匀加速运动的过程中，回路中的电流恒定，设此时c棒做匀加速运动的加速度大小为，b棒做匀加速运动的加速度大小为，回路中的电流大小为，由牛顿第二定律知，，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律知，由于电流不变，则为常量，所以两棒的加速度满足，联立并代入数值得，。

由焦耳定律知c棒中的热功率。

（1）

（2）（3）

（1）由焦耳定律得Q＝I2Rt，则，又根据串并联关系得，解得。

（2）由于两金属杆都是匀速穿过磁场区域，所以穿过磁场的过程中受力平衡，即金属杆受到的安培力F安＝mgsinα。

设整个过程中装置上产生的热量为Q，则有

Q＝m1gdsinα+m2gdsinα＝1.2J。

（3）设a进入磁场的速度大小为，此时电路中的总电阻R总1＝7.5Ω；

设b进入磁场的速度大小为v2，此时电路中的总电阻R总2＝5Ω，由和可得，又有，则M、N两点之间的距离。

BC

导体棒的初速度为v0，初始时刻产生的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得，设初始时刻回路中产生的电流为I，由闭合电路欧姆定律得，设初始时刻导体棒受到的安培力为F，由安培力公式得，联立得，故选项A错误；

初始时刻，弹簧处于伸长状态，棒受到重力、向下的安培力和弹簧的弹力，所以，得，故选项B正确；

当导体棒静止时，棒受到重力和弹簧的弹力，受力平衡，弹簧处于压缩状态，故选项C正确；

导体棒最终静止时，，得，由于，所以弹簧的弹性势能不变，由能的转化和守恒定律得，解得系统产生的总热量，可知R上产生的热量要小于系统产生的总热量，故选项D错误。

（1），方向水平向左

（2），

（3）初始位置

（1）初始时刻棒中感应电动势，作用于棒上的安培力，联立解得安培力的大小为，方向水平向左。

（2）由功能关系解得安培力做的功，

电阻R上产生的焦耳热。

（3）由能量转化及平衡条件可判断：

棒最终静止于初始位置，电阻R上产生的焦耳热。

AB

导体棒所受的摩擦力为，所以整个装置因摩擦而消耗的热功率为，选项A正确；

除重力外，其他力做功都会消耗机械功率，所以整个装置消耗的机械功率为，选项B正确；

设ab长度为L，磁感应强度为B，电阻，电路中感应电动势，则ab中感应