教科版选修32 楞次定律 中的能量转化与守恒 作业 .doc

课时跟踪检测（三） 楞次定律 电磁感应中的能量转化与守恒1如图所示，是高二某同学演示楞次定律实验记录，不符合实验事实的是()解析：选dd选项中，由楞次定律知：当条形磁铁拔出时，感应电流形成的磁场与原磁场方向相同，因原磁场方向向上，故感应磁场方向也向上，再由安培定则知，d项不符合。2如图1所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)。则()图1a导线框进入磁场时，感应电流方向为abcdab导线框离开磁场时，感应电流方向为adcbac导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右d导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左解析：选d线框进入磁场时，磁通量增大，因此感应电流形成磁场方向向里，由右手定则可知感应电流方向为adcba，安培力方向水平向左，同理线框离开磁场时，电流方向为abcda，安培力方向水平向左，故a、b、c错误，d正确。3(2016浙江高考)如图2所示，a，b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()图2a两线圈内产生顺时针方向的感应电流ba、b线圈中感应电动势之比为91ca、b线圈中感应电流之比为34da、b线圈中电功率之比为31解析：选b当磁感应强度变大时，由楞次定律知，线圈中感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则知，线圈内产生逆时针方向的感应电流，选项a错误；由法拉第电磁感应定律es及sasb91知，ea9eb，选项b正确；由r知两线圈的电阻关系为ra3rb，其感应电流之比为iaib31，选项c错误；两线圈的电功率之比为papbeaiaebib271，选项d错误。4(多选)如图3甲所示，单匝线圈两端a、b与一理想电压表相连，线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量变化规律如图乙所示。下列说法正确的是()图3a00.1 s内磁通量的变化量为0.15 wbb电压表读数为0.5 vc电压表“”接线柱接a端db端比a端的电势高解析：选bc00.1 s内磁通量的变化量为0.15 wb0.10 wb0.05 wb，线圈内的磁通量垂直向里增加，所以根据楞次定律可得感应电流方向为逆时针方向，即电流从a流向b，所以电压表“”接线柱接a端，a端的电势比b端的高，根据法拉第电磁感应定律e0.5 v，即电压表示数为0.5 v，故b、c正确。5(多选)如图4甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度b随时间t变化的规律如图乙所示。则下列it图像中可能正确的是()图4解析：选cd由图可知，01 s内，线圈中磁通量的变化率相同，故01 s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针；同理可知，12 s内电路中的电流为顺时针，23 s内，电路中的电流为顺时针，34 s内，电路中的电流为逆时针，由e可知，电路中电流大小恒定不变。故c、d对。6(多选)如图5所示，不计电阻的光滑u形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板h、p固定在框上，h、p的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆cd恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形，其有效电阻为0.1 。此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是b(0.40.2t)t，图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()图5at1 s时，金属杆中感应电流方向从c到dbt3 s时，金属杆中感应电流方向从d到cct1 s时，金属杆对挡板p的压力大小为0.1 ndt3 s时，金属杆对挡板h的压力大小为0.2 n解析：选ac根据楞次定律可判断感应电流的方向总是从c到d，故a正确，b错误；由法拉第电磁感应定律可知：esin 300.212 v0.1 v，故感应电流为i1 a，金属杆受到的安培力fabil，t1 s时，fa0.211 n0.2 n，方向如图甲，此时金属杆受力分析如图甲，由平衡条件可知f1facos 600.1 n，f1为挡板p对金属杆施加的力。t3 s时，磁场反向，此时金属杆受力分析如图乙，此时挡板h对金属杆施加的力向右，大小f3bilcos 600.211 n0.1 n。故c正确，d错误。甲乙7.如图6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6aef将减速向右运动，但不是匀减速bef将匀减速向右运动，最后停止cef将匀速向右运动def将往返运动解析：选aef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fbilma知，ef做的是加速度减小的减速运动，故a正确。8.如图7所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时()图7a圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生b整个环中有顺时针方向的电流c整个环中有逆时针方向的电流d环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流解析：选d导体ef将圆分成两部分，导体向右移动时，右边的磁通量减小，左边的磁通量增加，根据楞次定律，左边电流为顺时针方向，右边电流为逆时针方向，应选d。9. (多选)如图8所示的竖直平面内，水平条形区域和内有方向垂直竖直面向里的匀强磁场，且磁感应强度相同，其宽度均为d，和之间有一宽度为h的无磁场区域，hd。一质量为m、边长为d的正方形线框由距区域上边界某一高度处静止释放，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()图8a线框进入区域时与离开区域时的电流方向相同b线框进入区域时与离开区域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d线框通过区域和区域产生的总热量为q2mg(dh)解析：选bd由楞次定律可知，线框进入区域时感应电流为逆时针方向，而离开区域时的电流方向为顺时针方向，故选项a错误；由楞次定律可知，线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同，均向上，选项b正确；因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，则可知线圈进入磁场区域一定是减速运动，选项c错误；线圈离开磁场区域的速度应等于离开磁场区域的速度，则在此过程中，线圈的机械能的减小量等于线圈通过磁场区域产生的电能，即q2mg(dh)，则线框通过区域和区域产生的总热量为q2q22mg(dh)，选项d正确；故选b、d。10. (多选)如图9所示，电阻不计、相距l的两条足够长的平行金属导轨倾斜放置，与水平面的夹角为，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为b，导轨上固定有质量为m，电阻为r的两根相同的导体棒，导体棒mn上方轨道粗糙下方光滑，将两根导体棒同时释放后，观察到导体棒mn下滑而ef始终保持静止，当mn下滑的距离为s时，速度恰好达到最大值vm，则下列叙述正确的是()图9a导体棒mn的最大速度vmb此时导体棒ef与轨道之间的静摩擦力为mgsin c当导体棒mn从静止开始下滑s的过程中，通过其横截面的电荷量为d当导体棒mn从静止开始下滑s的过程中，导体棒mn中产生的热量为mgssin mvm2解析：选ac当mn下滑到最大速度时满足：mgsin ，解得vm，选项a正确；此时导体棒满足mgsin f安f静，故此时导体棒ef与轨道之间的静摩擦力大于mgsin ，选项b错误；当导体棒mn从静止开始下滑s的过程中，通过其横截面的电荷量为q，选项c正确；当导体棒mn从静止开始下滑s的过程中，两个导体棒中产生的总热量为mgssin mvm2，则mn中产生的热量是(mgssin mvm2)，选项d错误；故选a、c。11如图10所示，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻r相连，整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为b，方向竖直向下。一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。导轨和导体棒的电阻均可忽略。求：图10(1)电阻r消耗的功率；(2)水平外力的大小。解析：(1)导体切割磁感线运动产生的电动势为eblv，根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为i，电阻r消耗的功率为pi2r，联立可得p。(2)对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故有f安mgf，f安bilbl，故fmg。答案：(1)(2)mg12.如图11所示，“凸”字形硬质金属线框质量为m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为l，cd边长为2l，ab与cd平行，间距为2l。匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面。开始时，cd边到磁场上边界的距离为2l，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、pq边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g。求图11(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；(2)磁场上下边界间的距离h。解析：(1)设磁场的磁感应强度大小为b，cd边刚进入磁场时，线框做匀速运动的速度为v1，cd边上的感应电动势为e1，由法拉第电磁感应定律，有e12blv1设线框总电阻为