2015-2016年度高二人教版物理选修3-2练习册：4.习题课：法拉第电磁感应定律的应用[二]附解析.docVIP

习题课：法拉第电磁感应定律的应用(二) 知识点一　电磁感应中的图像问题 1．如图LX-2-13所示，有一宽40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的速度v＝20 cm/s匀速通过磁场区域．在运动过程中，线框cd边始终与磁场区域的边界平行，从它刚进入磁场的时刻开始计时，图LX-2-14中正确反映感应电流随时间变化规律的图像是(以逆时针方向为电流的正方向)(　　) 图LX-2-13 图LX-2-14 2．如图LX-2-15所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面(纸面)向里．具有一定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合．t＝0时刻起令线框由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t变化的i-t图线可能是图LX-2-16中的(　　) 图LX-2-15 图LX-2-16 3．一匀强磁场的磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正．在磁场中有一细金属线圈，线圈平面位于纸面内，如图LX-2-17甲所示．现令磁感应强度B随时间t变化，先按图乙中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则(　　) 图LX-2-17 A．E1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向 B．E1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向 C．E1E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向 D．E2E3，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向 知识点二　电磁感应中的动力学问题 4．如图LX-2-18所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0 m，下端连接R＝1.6 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感应强度B＝1.0 T、方向垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场，质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F＝5.0 N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，金属棒滑行2.8 m后速度保持不变．sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2，求： (1)金属棒匀速运动时的速度大小v； (2)当金属棒沿导轨向上滑行的速度v′＝2 m/s时，其加速度的大小a. 图LX-2-18 5.如图LX-2-19甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦． (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图． (2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及ab杆加速度的大小． (3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值． 图LX-2-19 6．如图LX-2-20所示，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字形导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触．图LX-2-21中关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是(　　) 图LX-2-20 图LX-2-21 7．正方形匀强磁场区域的磁感应强度B＝0.2 T，磁场宽度l＝3 m，一正方形金属框边长ad＝l′＝1 m，每边的电阻r＝0.2 Ω，金属框以v＝10 m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图LX-2-22所示，试画出： (1)金属框穿过磁场区的过程中，各阶段的等效电路图； (2)金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的it图线和ab两端电压的Ut图线．(要求写出作图依据) 图LX-2-22 8．如图LX-2-23所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，导轨间距0.2 m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地滑动，ab的电阻为0.4 Ω，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2 g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T，且磁场区域足够大，当导体ab自由下落0.4 s时，突然接通开关S，则： (1)试说出S接通后，导体ab的运动情况； (2)导体ab匀速下落的速度是多少？(g取10 m/s2)