2019-2020年高中物理 第1章 電磁感應與現代生活 1.4 電磁感應的案例分析課后訓練 滬科版選修3-21如下圖所示，兩光滑平行金屬導軌間距為L，直導線MN垂直跨在導軌上，且與導軌接觸良好，整個裝置處于垂直紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為B。電容器的電容為C，除電阻R外，導軌和導線的電阻均不計，現給導線MN一定的初速度，使導線MN向右運動，當電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運動()。A電容器兩端的電壓為零B電阻兩端的電壓為BLvC電容器所帶電荷量為CBLvD以上說法均不正確2一個閉合金屬線框的兩邊接有電阻R1、R2，線框上垂直放置一根金屬棒ab，棒與線框接觸良好，整個裝置放在勻強磁場中，如下圖所示。當用外力使ab棒右移時，下列判斷中正確的是()。A穿過線框的磁通量不變，框內沒有感應電流B框內有感應電流，電流方向沿順時針方向繞行C框內有感應電流，電流方向沿逆時針方向繞行D框內有感應電流，左半邊逆時針方向繞行，右半邊順時針方向繞行3如下圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場，直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結論正確的是()。A感應電流方向不變BCD段直線始終不受安培力C感應電動勢最大值EBavD感應電動勢平均值=Bav4如下圖所示，兩根豎直放置的光滑平行導軌，一部分處于方向垂直導軌所在平面且有上下水平邊界的勻強磁場中，一根金屬桿MN水平沿導軌滑下，在由導軌和電阻R組成的閉合電路中，其他電阻不計，當金屬桿MN進入磁場區(qū)后，其運動速度圖像可能是下圖中的()。5(xx云南昆明高三月考改編)如圖所示，勻強磁場方向垂直于線圈平面，先后兩次將線圈從同一位置勻速地拉出有界磁場，第一次拉出時速度為v1v，第二次拉出時速度為 v22v，這兩次拉出線圈的過程中，下列說法錯誤的是()。A線圈中感應電流之比是12B線圈中產生的熱量之比是21C沿運動方向作用在線框上的外力的功率之比為12D流過任一橫截面感應電荷量之比為116如下圖所示，半徑為R的圓形導軌處在垂直于圓平面的勻強磁場中，磁感應強度為B，方向垂直于紙面向內。一根長度略大于導軌直徑的導體棒MN以恒定速率v在圓導軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計。導體棒與圓形導軌接觸良好。求：(1)在滑動過程中通過電阻r的電流的平均值；(2)MN從左端到右端的整個過程中，通過r的電荷量；(3)當MN通過圓導軌中心時，通過r的電流是多少？7如圖所示，正方形閉合線圈邊長為0.2 m，質量為0.1 kg，電阻為0.1 ，在傾角為30的斜面上的砝碼質量為0.4 kg，勻強磁場磁感應強度為0.5 T，不計一切摩擦，砝碼沿斜面下滑線圈開始進入磁場時，它恰好做勻速運動。(g取10 m/s2) (1)求線圈勻速上升的速度。(2)在線圈勻速進入磁場的過程中，砝碼對線圈做了多少功？(3)線圈進入磁場的過程中產生多少焦耳熱？8水平面上兩根足夠長的金屬導線平行固定放置，間距為L，一端通過導線與阻值為R的電阻連接，導軌上放一質量為m的金屬桿(如圖甲所示)，金屬桿與導軌的電阻忽略不計，勻強磁場豎直向下，用與導軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運動。當改變拉力的大小時，相對應的勻速運動的速度v也會變化，v與F的關系如圖乙所示。(g取10 m/s2)(1)金屬桿在勻速運動之前做什么運動？(2)若m0.5 kg，L0.5 m，R0.5 ，磁感應強度B為多大？參考答案1. 答案：C解析：當棒勻速運動時，電動勢EBLv不變，電容器不充電也不放電，無電流產生，故電阻兩端沒有電壓，電容器兩板間的電壓為UEBLv，所帶電荷量QCUCBLv，故選項C是正確的。2. 答案：D解析：ab棒右移時，切割磁感線。根據右手定則，ab棒中的感應電流方向從a流向b。此時ab棒起著電源的作用，分別對兩邊電阻供電，如下圖所示，所以流過R1、R2的電流都由上而下地繞行。3. 答案：CD解析：在閉合電路進入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據楞次定律可知感應電流的方向為逆時針方向不變，A正確。根據左手定則可以判斷，CD段受安培力向下，B不正確。當半圓閉合回路進入磁場一半時，即這時等效長度最大為a，這時感應電動勢最大EBav，C正確。感應電動勢平均值=Bav，D正確。4. 答案：ACD解析：因MN下落高度未知，故進入磁場時所受安培力F安與G的關系可能有三種，容易分析得出答案為A、C、D。5. 答案：BC解析：線框在拉出磁場的過程中，導體做切割磁感線運動，產生感應電動勢EBlv，線框中的感應電流I，所以I1I2v1v212；線框中產生的電熱QI2Rt，所以Q1Q2v1v212；由于勻速運動，施加的外力與安培力相等，故外力的功率PFvBIlv，所以P1P2v122v2214；流過線圈任一截面的電荷量為qIt，所以q1q211。6. 答案：(1)(2) (3) 解析：先由E得到平均感應電動勢，再由I得平均電流，進而由QIt求電荷量，第(3)問求電流的瞬時值可由EBLv與I得到。所以，導體棒從左向右滑動的過程中，切割磁感線產生感應電動勢，對電阻r供電。(1)計算平均電流，應該用法拉第電磁感應定律先求出平均感應電動勢。整個過程磁通量的變化為BSBR2，所用的時間t，代入公式E，平均電流為I。(2)電荷量的運算應該用平均電流，QIt。(3)當MN通過圓形導軌中心時，切割磁感線的有效長度最大，l2R，根據導體切割磁感線產生的電動勢公式EBlv，得EB2Rv，此時通過r的電流為I。7. 答案：(1)10 m/s(2)0.4 J(3)0.2 J解析：(1)設繩子的拉力為F對砝碼：Fm1gsin 302 N。對線圈：Fm2g代入數據得：v10 m/s。(2)WFl20.2 J0.4 J。(3)由能量守恒定律得：QWm2gl0.4 J0.1100.2 J0.2 J。8. 答案：(1)變速運動(2)1 T解析：(1)變速運動(或變加速運動、加速度減小的加速運動、加速運動)。(2)感應電動勢EBLv，感應電流I，安培力F安BIL，因金屬桿受拉力、安培力作用，由牛頓第二定律得：Fma，所得v (Fma)，由圖線可以得到直線的斜率k2，所以B1 T。