鲁科版高中物理选择性必修第2册课后习题 第2章 电磁感应及其应用 习题课1 电磁感应中的动力学问题.docVIP

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习题课1:电磁感应中的动力学问题

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.

(山西应县第一中学月考)如图所示,在一根竖直放置的铜管的正上方某处从静止开始释放一个强磁体,在强磁体沿着铜管中心轴线穿过铜管的整个过程中,不计空气阻力,那么()

A.由于铜是非磁性材料,故强磁体运动的加速度始终等于重力加速度

B.由于铜是金属材料,能够被磁化,使得强磁体进入铜管时加速度大于重力加速度,离开铜管时加速度小于重力加速度

C.由于铜是金属材料,在强磁体穿过铜管的整个过程中,铜管中都有感应电流,加速度始终小于重力加速度

D.由于铜是金属材料,铜管可视为闭合回路,强磁体进入和离开铜管时产生感应电流,在进入和离开铜管时加速度都小于重力加速度,但在铜管内部时加速度等于重力加速度

解析铜是非磁性材料,不能够被磁化,B错误;铜是金属材料,在强磁体穿过铜管的整个过程中,铜管始终切割磁感线,铜管中都有感应电流,强磁体受到向上的磁场力,加速度始终小于重力加速度,C正确,A、D错误。

答案C

2.(四川绵阳质检)如图甲所示,光滑的平行金属导轨固定在水平面内,导轨间距为l=20cm,左端接有阻值为R=1Ω的电阻,放在轨道上静止的一导体杆MN与两轨道垂直,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B=0.5T。杆受到沿轨道方向的拉力F做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图乙所示。杆及两轨道的电阻均可忽略不计,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,则杆的加速度大小和质量分别为()

A.20m/s2,0.5kg B.20m/s2,0.1kg

C.10m/s2,0.5kg D.10m/s2,0.1kg

解析导体杆MN在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动,用v表示瞬时速度,t表示时间,则杆切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv=Blat,闭合回路中的感应电流为I=ER,由安培力公式和牛顿第二定律得F-BIl=ma,由以上三式得F=ma+B2l2atR,由乙图线上取两点t1=0,F1=1N,t

答案D

3.(多选)(湖北宜昌第二中学检测)如图所示,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是 ()

解析棒ab以初速度v0向右滑动,切割磁感线产生感应电动势,使整个回路中产生感应电流,判断可知棒ab受到方向与v0方向相反的安培力的作用而做变减速运动,棒cd受到方向与v0方向相同的安培力的作用而做变加速运动,它们之间的速度差Δv=v1-v2逐渐减小,整个系统产生的感应电动势逐渐减小,回路中感应电流逐渐减小,最后变为零,即最终棒ab和棒cd的速度相同,v1=v2,两相同的光滑导体棒ab、cd组成的系统在足够长的平行金属导轨上运动时不受外力作用,由动量守恒定律有mv0=mv1+mv2,解得v1=v2=v0

答案AC

4.(福建莆田第八中学检测)如图所示,一足够长的平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2kg,接入电路的电阻为1Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8T。将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度大小以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)()

A.2.5m/s,1W B.5m/s,1W

C.7.5m/s,9W D.15m/s,9W

解析小灯泡稳定发光时,导体棒做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得:mgsin37°=μmgcos37°+B2L2vR+r

答案B

5.(多选)(江苏盐城中学期中)如图所示,一个边长为L的正方形线圈置于边界水平的匀强磁场上方L处,磁场宽也为L,方向垂直纸面向里,由静止释放线圈且线圈平面始终与磁场方向垂直。如果从线圈的一条边刚进入磁场开始计时,下列关于通过线圈横截面的电荷量q、感应电流i、线圈运动的加速度a、线圈具有的动能Ek随时间变化的图像中,可能正确的是()

解析若线圈进入磁场时受到的安培力等于重力,则线圈匀速进入,感应电流恒定,由q=It可知,通过线圈横截面的电荷量均匀增大,线圈离开时,由楞次定律可知,感应电流方向改变,通过的电荷量均匀减小,A项可能;由于线圈通过磁场时,线圈的宽度与磁