2019_2020学年高中物理第一章电磁感应第5节电磁感应中的能量转化与守恒随堂检测巩固落实教科版选修3_2.doc

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1、电磁感应中的能量转化与守恒1.半圆形导轨竖直放置,不均匀磁场水平方向并垂直于轨道平面,一个金属环在轨道内来回滚动,如图所示,若空气阻力不计,则(  )A.金属环做等幅振动B.金属环做减幅振动C.金属环做增幅振动D.无法确定解析:选B.金属环在有不均匀磁场的轨道内来回滚动时,由于穿过金属环的磁通量不断变化,所以在金属环中会产生感应电流,消耗机械能,所以金属环做减幅振动,最后停止,选项B正确.2.如图甲所示,左侧接有定值电阻R=2Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,导轨间距L=1m.

2、一质量m=2kg,阻值r=2Ω的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动,金属棒的v-x图像如图乙所示,若金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.25,则从起点发生x=1m位移的过程中(g=10m/s2)(  )A.金属棒克服安培力做的功W1=0.5JB.金属棒克服摩擦力做的功W2=4JC.整个系统产生的总热量Q=4.25JD.拉力做的功W=9.25J解析:选D.由速度图像得:v=2x,金属棒所受的安培力FA==,代入得:FA=0.5x,则知FA与x是线性关系.当x=0时,安培力FA1=0;当x=

3、1m时,安培力FA2=0.5N,则从起点发生x=1m位移的过程中,安培力做功为WA=-FAx=-x=-16×1J=-0.25J,即金属棒克服安培力做的功W1=0.25J,故A错误.金属棒克服摩擦力做的功W2=μmgx=0.25×2×10×1J=5J,故B错误.根据动能定理得:W-μmgs+WA=mv2,其中v=2m/s,μ=0.25,m=2kg,代入解得,拉力做的功W=9.25J.整个系统产生的总热量Q=W-mv2=9.25J-×2×22J.故C错误,D正确.3.如图所示,匀强磁场存在于虚线框内,矩形线圈竖直

4、下落.如果线圈中受到的安培力总小于其重力,则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为(  )A.a1>a2>a3>a4B.a1=a2=a3=a4C.a1=a3>a2>a4D.a1=a3>a2=a4解析:选C.线圈自由下落时,加速度为a1=g.线圈完全在磁场中时,磁通量不变,不产生感应电流,线圈不受安培力作用,只受重力,加速度为a3=g.线圈进入和穿出磁场过程中,切割磁感线产生感应电流,将受到向上的安培力,根据牛顿第二定律知,a2

5、在4处所受的安培力大于在2处所受的安培力,又知,磁场力总小于重力,则a2>a4,故a1=a3>a2>a4.所以本题选C.4.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块(  )A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大解析:选C.小磁块下落过程中,在铜管P中产生感应电流,小磁块受到向上的磁场力,不做自由落体运动,而在塑料管Q中只受到重力,在Q中做

6、自由落体运动,故选项A16错误;根据功能关系知,在P中下落时,小磁块机械能减少,在Q中下落时,小磁块机械能守恒,故选项B错误;在P中加速度较小,下落时间较长,选项C正确;由于在P中下落时要克服磁场力做功,机械能有损失,故知,落至底部时在P中的速度比在Q中的小,选项D错误.5.如图所示,ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,导轨左端连接一个R=2Ω的电阻,将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置在导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感应强度为B=2T的

7、匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下,现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动,解答以下问题.(1)若施加的水平外力恒为F=8N,则金属棒达到的稳定速度v1是多少?(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则金属棒达到的稳定速度v2是多少?(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18W,则从金属棒开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J,则该过程中所需的时间是多少?解析:(1)当稳定时安培力等于拉力F,即F=BIL,I=,E=BLv1,代入得v1==4m/s.(2)当稳定时

8、安培力等于拉力F,即F=BIL,I=,E=BLv2,P=Fv2,代入得v2==3m/s.(3)由动能定理Pt-W=,其中W=Q=8.6J,解得t=0.5s.答案:(1)4m/s (2)3m/s (3)0.5s6.如图所示,两根光滑的平行金属导轨处于同一水平面内,相距l=0.3m,导轨的左端M、N用R=0.2Ω的电阻连接,导轨电阻不计,导轨上跨放着一根电阻r=0.1Ω、质量为m=0.1kg的金属杆,整

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