人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第2章 电磁感应 习题课三 电磁感应中的综合问题.ppt

随堂训练1.(2023·北京卷)如图所示,光滑水平面上的正方形导线框,以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出,线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是()A.线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向B.线框出磁场的过程中做匀减速直线运动C.线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等D.线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等答案:D2.如图所示,左端有一狭缝(距离可忽略)的“∠”形光滑导轨abc水平放置在磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场中,一电容为C的电容器与导轨左端相连,导轨上的金属棒MN与ab垂直,在外力F作用下从b点开始以速度v向右匀速运动,忽略所有电阻。下列关于回路中的电流i、极板上的电荷量Q、外力F及其功率P随时间t变化的图像中,正确的是()答案:D解析:根据题意,设bc和ba的夹角为θ,导体棒的运动时间为t,此时,导体棒运动距离为x=vt,由几何关系可知,切割磁感线的有效长度为l=vttanθ,感应电动势为E=Blv=Bv2ttanθ,由题意可知,电容器两端的电压等于感应电动势,则电容器极板上的电荷量为Q=CU=CBv2ttanθ,选项B错误。由B分析可知,0~t时间内电容器极板上电荷量的变化量为ΔQ=CBv2Δttanθ,回路中的电流为=CBv2tanθ,电流是恒定不变的,选项A错误。根据题意,由公式F安=BIl可知,外力为F=F安=BIl=CB2v3ttan2θ,选项C错误。根据公式P=Fv可得,外力的功率为P=CB2v4ttan2θ,选项D正确。3.(多选)如图所示,等边三角形金属线框abc放在光滑绝缘水平桌面上,边长为1m,线框的电阻R=3Ω,质量为0.2kg。有界匀强磁场垂直于水平桌面向下,磁感应强度大小为,磁场边界MN、PQ间距大于1m,开始时ab边与磁场边界MN平行,给金属框一个垂直MN向右、大小为4m/s的初速度,线框穿过磁场后的速度大小为2m/s,则在线框穿过磁场的过程中()A.线框受到的安培力垂直于ab向左B.进磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量为C.进磁场过程中线框中产生的热量大于0.6JD.穿过磁场过程中线框克服安培力做的功等于1.2J答案:ACD4.磁轨炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的杀伤武器。它利用电磁系统中电磁场的作用力,可大大提高炮弹的速度和射程。其加速原理如图所示,炮弹在导轨的一端,通过电流后炮弹会被安培力加速而高速射出。某磁轨炮导轨长l=6m,两导轨之间的距离d=0.1m。轨道间磁场可认为是磁感应强度B=3.0T、方向垂直于纸面的匀强磁场。质量为m=40g的炮弹受安培力而在轨道内匀加速运动,若其从右侧出口射出的速度为v=3000m/s,忽略一切摩擦力。(1)判断磁场的方向。(2)求通过导轨的电流大小。(3)若炮弹所在电路的总电阻为R=0.1Ω,求发射炮弹时装置所消耗的总能量。答案:(1)垂直纸面向里(2)1×105A(3)4.18×106J解析:(1)根据炮弹受力方向和题图中电流方向,由左手定则可判断磁场的方向垂直纸面向里。(2)炮弹在两导轨间做匀加速运动,v2=2al根据牛顿第二定律可得F=BId=ma解得I=1×105A。(3)由能量守恒,系统消耗的总能量等于回路中产生的热量和炮弹获得的动能之和,*解析:(1)闭合S之前导体ab自由下落的末速度为v0=gt=4m/sS闭合瞬间,导体产生感应电动势,回路中产生感应电流,ab立即受到一个竖直向上的安培力。3.(2023·上海卷)如图甲所示,线框cdef位于倾斜角θ=30°的斜面上,斜面上有一长度为D的矩形磁场区域,磁场方向垂直于斜面向上,大小为0.5T,已知线框边长cd=D=0.4m,m=0.1kg,总电阻R=0.25Ω,现对线框施加一沿斜面向上的力F使之运动,ed边离开磁场后撤去F。斜面上动摩擦因数μ=,线框速度随时间变化如图乙所示,重力加速度g取9.8m/s2。(1)求力F的大小。(2)求cf的长度L。(3)求回路产生的焦耳热Q。答案:(1)1.48N(2)0.5m(3)0.4J三电磁感应中的动量问题知识讲解典例剖析【例4】如图所示,在大小为B的匀强磁场区域内,垂直磁场方向的水平面中有两根固定的足够长的金属平行导轨,在导轨上面平放着两根导体棒ab和cd,两棒彼此平行,构成一矩形回路。导轨间距为l,导体棒的质量均为m,电阻均为R,导轨电阻可忽略不计。设导体棒可在导轨上无摩擦地滑行,初始时刻ab棒静止,给cd棒一个向右的初速度v0。求:(1)当cd棒速度减为0.