20xx沪科版高中物理选修3-2第1章第7节习题课：电磁感应中的动力学及能量问题word学案

20xx沪科版高中物理选修3-2第1章第7节习题课：电磁感应中的动力学及能量问题word学案内容摘要：

，感应电动势 E＝ BLv＝ V， 导体棒上通过的感应电流大小 I＝ ER＝ A， 导体棒受到的安培力 F 安 ＝ BIL＝ N， 根据牛顿第二定律， 有 F－ F 安 ＝ ma， 解得 a＝ m/s2. 题组一 电磁感应中的动力学问题 1 所示 ， 在一匀强磁场中有一 U 形导线框 abcd， 线框处于水平面内 ， 磁场与线框平面垂直 ， R为一电阻 ， ef为垂直于 ab的一根导体杆 ， 它可在 ab、 cd上无摩擦地滑动 ． 杆ef及线框中导线的电阻都可不计 ． 开始时 ， 给 ef一个向右的初速度 ， 则 ( ) 图 1 A． ef将减速向右运动 ， 但不是匀减速 B． ef将匀减速向右运动 ， 最后停止 C． ef将匀速向右运动 D． ef将往返运动 答案 A 解析 ef向右运动，切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，会受到向左的安培力而做减速运动，直到停止，但不是匀减速，由 F＝ BIL＝ B2L2vR ＝ ma 知， ef 做的是加速度减小的减速运动 ． 故 A正确 ． 2 所示 ， 有两根和水平方向成 α角的光滑平行的金属轨道 ， 间距为 l， 上端接有可变电阻 R， 下端足够长 ， 空间有垂直于轨道平面 的匀强磁场 ， 磁感应强度为 m的金属杆从轨道上由静止滑下 ， 经过足够长的时间后 ， 金属杆的速度会趋于一个最大速度vm， 除 R外其余电阻不计 ， 则 ( ) 图 2 A． 如果 B变大 ， vm将变大 B． 如果 α变大 ， vm将变大 C． 如果 R变大 ， vm将变大 D． 如果 m变小 ， vm将变大 答案 BC 解析 金属杆从轨道上滑下切割磁感线产生感应电动势 E＝ Blv，在闭合电路中形成电流 I＝ BlvR ，因此金属杆从轨道上滑下的过程中除受重力、 轨道的弹力外还受安培力 F作用， F＝ BIl＝ B2l2vR ，先用右手定则判定感应电流方向，再用左手定则判定出安培力方向，如图所示． 根据牛顿第二定律，得 mgsin α－ B2l2vR ＝ ma，当 a＝ 0 时， v＝ vm， 解得 vm＝ mgRsin αB2l2 ，故选项 B、 C 正确． 3 所示 ， 空间某区域中有一匀强磁场 ， 磁感应强度方向水平 ， 且垂直于纸面向里 ，磁场上边界 b和下边界 d水平 ． 在竖直面内有一矩形金属线圈 ， 线圈上下边的距离很短 ， 下边水平 ． 线圈从水平面 a开始下 落 ． 已知磁场上 、 下边界之间的距离大于水平面 a、 b之间的距离 ． 若线圈下边刚通过水平面 b、 c(位于磁场中 )和 d时 ， 线圈所受到的磁场力的大小分别为 Fb、 Fc和 Fd， 则 ( ) 图 3 A． FdFcFb B． FcFdFb C． FcFbFd D． FcFbFd 答案 D 解析 线圈从 a到 b做自由落体运动，在 b处开始进入磁场切割磁感线，产生感应电流，受到安培力作用，由于线圈的上下边的距离很短，所以经历很短的变速运动而完全进入磁场，在 c处线圈中磁通量不变不产生感应电流，不受安培力作用，但线圈在重力作用下依然加速，因此线圈在 d处离开磁场切割磁感线时，产生的感应电流较大，故该处所受安培力必然大于b处 ． 综合分析可知，选项 D 正确 ． 4 所示 ， 在平行水平地面的有理想边界的匀强磁场上方 ， 有三个大小相同的 ， 用相同的金属材料制成的正方形线框 ， 线框平面与磁场方向垂直 ． A 线框有一个缺口 ， B、 C线框都闭合 ， 但 B 线框导线的横截面积比 C 线框大 ． 现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放 ， 下列关于它们落地时间说法正确的是 ( ) 图 4 A． 三个线框同时落地 B． 三个线框中 ， A线框最早落地 C． B线框在 C线框之后落地 D． B线框和 C线框在 A线框之后同时落地 答案 BD 解析 A线框由于有缺口，在磁场中不能形成电流，所以下落时不受安培力作用，故下落的加速度一直为 g；设正方形边长为 l，电阻率为 ρ， B、 C线框的底边刚进入磁场时的速度为 v，则根据牛顿第二定律知 mg－ BBlvR l＝ ma，即 a＝ g－ B2l2vRm 其中 Rm＝ ρ4lS4 lSρ 密 ＝ 16l2ρρ密 ，所以加速度与线框横截面积无关，故两线框的运动情况完全相同，即在 A 线框之后 B、C线框同时落地．选项 B、 D 正确． 题组二 电磁感应中的能量问题 5． 如图 5 所示 ， 位于一水平面内的两根平行的光滑金属导轨 ， 处在匀强磁场中 ， 磁场方向垂直于导轨所在的平面 ， 导轨的一端与一电阻相连 ； 具有一定质量的金属杆 ab 放在导轨上并与导轨垂直 ． 现用一平行于导轨的恒力 F 拉杆 ab， 使它由静止开始向右运动 ． 杆和导轨的电阻 、 感应电流产生的磁场均可不计 ． 用 E表示回路中的感应电动势 ， i 表示回路中的感应电流 ， 在 i随时间增大的过程中 ， 电阻消耗的功率等于 ( ) 图 5 A． F的功率 B． 安培力的功率的绝对值 C． F与安培力的合力的功率 D． iE 答案 BD 6 所示 ， 边。