2012届高三物理一轮 精电磁感应规律的综合应用课堂练习二 新人教版选修3-2

用心 爱心 专心 1 20122012 届物理高三一轮精电磁感应规律的综合应用课堂练习二 选届物理高三一轮精电磁感应规律的综合应用课堂练习二 选 修修 3 23 2 1 2010 江苏单科 如右图所示 两足够长的光滑金属导轨竖直放置 相距为L 一理想电流表与两导轨相 连 匀强磁场与导轨平面垂直 一质量为m 有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静 止释放 导体棒进入磁场后 流经电流表的电流逐渐减小 最终稳定为I 整个运动过程中 导体棒与导轨接触良好 且始终保持水平 不计导轨的电阻 求 1 磁感应强度的大小B 2 电流稳定后 导体棒运动速度的大小v 3 流经电流表电流的最大值Im 解析 1 电流稳定后 导体棒做匀速运动 BIL mg 解得 B mg IL 2 感应电动势 E BLv 感应电流 I E R 由 式解得 v I2R mg 3 由题意知 导体棒刚进入磁场时的速度最大 设为vm 机械能守恒 mv mgh 1 22 m 感应电动势的最大值 Em BLvm 感应电流的最大值 Im Em R 解得 Im mg2gh IR 答案 1 B 2 v 3 Im mg IL I2R mg mg2gh IR 2 如右图所示 两根相同的劲度系数为k的金属轻弹簧用两根 等长的绝缘线悬挂在水平天花板上 弹簧的上端通过导线与阻值为 R的电阻相连 弹簧的下端接一质量为m 长度为L 电阻为r的金 属棒 金属棒始终处于宽度为d的垂直纸面向里磁感应强度为B的 匀强磁场中 开始时弹簧处于原长 金属棒从静止释放 其下降高 度为h时达到了最大速度 已知弹簧始终在弹性限度内 且当弹簧的形变量为x时 它的弹 性势能为kx2 不计空气阻力和其他电阻 求 1 2 用心 爱心 专心 2 1 金属棒的最大速度是多少 2 这一过程中R消耗的电能是多少 解析 1 当金属棒有最大速度时 加速度为零 金属棒受向上的弹力 安培力和向 下的重力作用 有 2kh BId mg I Bdvmax R r vmax mg 2kh R r B2d2 2 根据能量关系得 mgh 2 mv E电 1 2kh2 1 22max 又有R r共同消耗了总电能 ER Er E电 ER Er R r 整理得R消耗的电能为 ER E电 mgh kh2 R R r R R r m mg 2kh 2 R r 2 2B4d4 答案 1 mg 2kh R r B2d2 2 mgh kh2 R R r m mg 2kh 2 R r 2 2B4d4 3 如图所示 在距离水平地面h 0 8m 的虚线的上方 有一个方向垂直于纸面水平向 内的匀强磁场 正方形线框abcd的边长l 0 2m 质量m 0 1kg 电阻R 0 08 一条不 可伸长的轻绳绕过轻滑轮 一端连线框 另一端连一质量M 0 2kg 的物体A 开始时线框的 cd在地面上 各段绳都处于伸直状态 从如图所示的位置由静止释放物体A 一段时间后线 框进入磁场运动 已知线框的ab边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动 当线框的cd边进入 磁场时物体A恰好落地 同时将轻绳剪断 线框继续上升一段时间后开始下落 最后落至地 面 整个过程线框没有转动 线框平面始终处于纸面内 g取 10m s2 求 用心 爱心 专心 3 1 匀强磁场的磁感应强度B 2 线框从开始运动到最高点 用了多长时间 3 线框落地时的速度多大 解析 1 设线框到达磁场边界时速度大小为v 由机械能守恒定律可得 Mg h l mg h l M m v2 1 2 代入数据解得 v 2m s 线框的ab边刚进入磁场时 感应电流 I Blv R 线框恰好做匀速运动 有 Mg mg IBl 代入数据解得 B 1T 2 设线框进入磁场之前运动时间为t1 有 h l vt1 l 2 代入数据解得 t1 0 6s 线框进入磁场过程做匀速运动 所用时间 t2 0 1s l v 此后轻绳拉力消失 线框做竖直上抛运动 到最高点时所用时间 t3 0 2s v g 线框从开始运动到最高点 所用时间 t t1 t2 t3 0 9s 3 线框从最高点下落至磁场边界时速度大小不变 线框所受安培力大小也不变 即 IBl M m g mg 因此 线框穿过磁场过程还是做匀速运动 离