（新课标）2018版高考物理一轮复习 第九章 电磁感应 课时作业（四十六）电磁感应中的.doc

课时作业(四十六)电磁感应中的动力学和能量综合问题 基础训练1(2017山东济南一模)平行导轨固定在水平桌面上，左侧接有阻值为r的电阻，导体棒ab与导轨垂直且接触良好，棒在导轨间的阻值为r.输出功率恒为p的电动机通过水平绳向右拉动ab棒整个区域存在竖直向上的匀强磁场若导轨足够长，且不计其电阻和摩擦，则电阻r消耗的最大功率为()ap b.p c.p d.2p答案：b解析：导体棒在水平方向受拉力和安培力，当拉力与安培力平衡时，棒的速度最大，此时电路中的感应电流最大，电阻r上消耗的功率最大，则电路的最大电功率为p，电路中各电阻上的功率与电阻成正比分配，所以，所以prp，b正确2(2017江苏苏州模拟)如图所示，两光滑平行金属导轨间距为l，直导线mn垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为b.电容器的电容为c，除电阻r外，导轨和导线的电阻均不计现给导线mn一初速度，使导线mn向右运动，当电路稳定后，mn以速度v向右做匀速运动，则()a电容器两端的电压为零b电阻两端的电压为blvc电容器所带电荷量为cblvd为保持mn匀速运动，需对其施加的拉力大小为答案：c解析：当导线mn匀速向右运动时，导线mn产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两极板间的电压为ueblv，所带电荷量为qcucblv，故a、b错，c对；mn匀速运动时，因无电流而不受安培力，又导轨光滑，故拉力为零，d错3(2017河南八市重点高中质检)如图所示，导体杆op在作用于op中点且垂直于op的力作用下，绕o轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动，磁场的磁感应强度为b，ao间接有电阻r，杆和框架电阻不计，回路中的总电功率为p，则()a外力的大小为2brb外力的大小为brc导体杆旋转的角速度为d导体杆旋转的角速度为答案：c解析：设导体杆转动的角速度为，则导体杆转动切割磁感线产生的感应电动势ebr2，i，根据题述回路中的电功率为p，则pei；设维持导体杆匀速转动的外力为f，则有p，vr，联立解得fbr，选项c正确，a、b、d错误4半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定垂直于纸面向里为正方向，磁场变化规律如图乙所示在t0时刻平行金属板之间中心有一重力不计、电荷量为q的静止微粒，则以下说法中正确的是()a第2 s内上极板为正极b第3 s内上极板为负极c第2 s末微粒回到了原来位置d第3 s末两极板之间的电场强度大小为答案：a解析：假设微粒带正电，则01 s内的情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电，微粒所受电场力方向竖直向上，微粒向上做匀加速运动.12 s内的情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，金属板下极板带负电，微粒所受电场力方向竖直向下，微粒向上做匀减速运动，第2 s末速度减小为零.23 s内的情况：由楞次定律可知，金属板上极板带正电，金属板下极板带负电，微粒所受电场力方向竖直向下，微粒向下做匀加速运动两极板间的电场强度大小e.34 s 内的情况：由楞次定律可知，金属板上极板带负电，金属板下极板带正电，微粒所受电场力方向竖直向上，微粒向下做匀减速运动，第4 s末速度减小为零，同时回到了原来的位置若微粒带负电，运动情况相反，4 s末速度减小为零，同时回到了原来位置综上所述，只有选项a正确5(2017安徽江南十校联考)(多选)如图所示，磁场与线圈平面垂直，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v13v2.在先后两种情况下()a线圈中的感应电流之比i1i213b线圈中的感应电流之比i1i231c线圈中产生的焦耳热之比q1q231d通过线圈某截面的电荷量之比q1q211答案：bcd解析：v13v2，根据eblv知，感应电动势之比为31，感应电流i，则感应电流之比i1i231，故a错误，b正确由v13v2知，t1t213，根据qi2rt知，焦耳热q1q231，故c正确根据qit知，通过某截面的电荷量之比q1q211，故d正确6(多选)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为l，顶端接阻值为r的定值电阻长度也为l、质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处由静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，如图所示，不计导轨的电阻，重力加速度为g，则()a金属棒的最大速度为b金属棒在磁场中运动时，流过定值电阻的电流方向为abc金属棒的速度为v时，金属棒所受的安培力大小为d金属棒以稳定的速度下滑时，定值电阻的热功率为2r答案：cd解析：根据右手定则可知，金属棒在磁场中运动时，流过定值电阻的电流方向为ba，b项错误；金属棒切割磁感线产生的感应电动势eblv，回路中的电流i，金属棒所受安培力fbil，解三式可知，金属棒速度为v时，安培力f，c项正确；当安培力与重力相等时，金属棒速度最大，mg，解得vmax，a项错误；由热功率定义式得，pir2r，d项正确7如图所示，在高度差为h的平行虚线区域内有磁感应强度为b、方向水平向里的匀强磁场正方形线框abcd的质量为m，边长为l(lh)，电阻为r，线框平面与竖直平面平行，静止于位置“”时，cd边与磁场下边缘有一段距离h.现用一竖直向上的恒力f提线框，线框由位置“”无初速度向上运动，穿过磁场区域最后到达位置“”(ab边恰好出磁场)，线框平面在运动中保持在竖直平面内，且ab边保持水平当cd边刚进入磁场时，线框恰好开始匀速运动空气阻气不计，取g10 m/s2.求：(1)线框进入磁场前距磁场下边界的距离h；(2)线框由位置“”到位置“”的过程中，恒力f做的功和线框产生的热量答案：(1)(fmg)(2)f(hhl)(fmg)(lh)解析：(1)线框进入磁场做匀速运动，设速度为v1，有：eblv1，i，f安bil；根据线框在磁场中的受力，有fmgf安在恒力作用下，线框从位置“”由静止开始向上做匀加速直线运动，有fmgma，且h，由以上各式解得h(fmg)(2)线框由位置“”到位置“”的过程中，恒力f做的功为wf(hhl)只有线框在穿越磁场的过程中才会产生热量，因此从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中有f(lh)mg(lh)q，所以q(fmg)(lh)能力提升8如图所示，在宽为l的区域内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为b.光滑绝缘水平面上有一边长为l、质量为m、电阻为r的单匝正方形线框abcd，ad边位于磁场左边界，线框在水平外力作用下垂直边界穿过磁场区(1)若线框以速度v匀速进入磁场区，求此过程中b、c两端的电势差ubc；(2)在(1)的情况下，线框移动到完全进入磁场的过程中产生的热量q和通过导线截面的电荷量q；(3)若线框由静止开始以加速度a匀加速穿过磁场，求此过程中外力f随运动时间t的变化关系答案：(1)blv(2)(3)ftma解析：(1)线框产生的感应电动势eblv感应电流ib、c两端的电势差ubcir解得ubcblv.(2)线框进入磁场所用的时间t由于qi2rt，qit解得q，q.(3)设线框穿过磁场区的时间为t0，则2lat，t02产生的感应电动势eblat线框受到的安培力f安根据牛顿第二定律ff安ma解得fma.9(2015四川卷)如图所示，金属导轨mnc和pqd，mn与pq平行且间距为l，所在平面与水平面夹角为，n、q连线与mn垂直，m、p间接有阻值为r的电阻；光滑直导轨nc和qd在同一水平面内，与nq的夹角都为锐角.均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为l，ab棒初始位置在水平导轨上与nq重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为(较小)，由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止空间有方向竖直的匀强磁场(图中未画出)两金属棒与导轨保持良好接触，不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为r，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g.(1)若磁感应强度大小为b，给ab棒一个垂直于nq，水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量；(2)在(1)问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电量；(3)若ab棒以垂直于nq的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在nq位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离答案：(1)mv(2)(3) 解析：(1)设ab棒的初动能为ek，ef棒和电阻r在此过程产生的热量分别为w和w1，有ww1ek且ww1由题有ekmv得wmv.(2)设在题设过程中，ab棒滑行时间为t，扫过的导轨间的面积为s，通过s的磁通量为，ab棒产生的电动势为e，ab棒中的电流为i，通过ab棒某横截面的电量为q，则e且bsi又有i由图所示sd(ldcot )联立，解得 q.(3)ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长lx为lxl2xcot 此时，ab棒产生的电动势ex为exbv2lx流过ef棒的电流ix为ixef棒所受安培力fx为fxbixl联立，解得fx(l2xcot )由式可得，fx在x0和b为最大值bm时有最大值f1由题知，ab