1、优质文档优质文档课时作业( 三十五)1水平放置的金属框架 cdef 处于如图所示的匀强磁场中，金属棒 ab 处于粗糙的框架上且接 触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒 ab始终保持静止，则( )Aab 中电流增大，ab 棒所受摩擦力增大Bab 中电流不变，ab 棒所受摩擦力不变Cab 中电流不变，ab 棒所受摩擦力增大Dab 中电流增大，ab 棒所受摩擦力不变解析：由法拉第电磁感应定律 E S 知，磁感应强度均匀增大，则t Btab 中感应电动势和电流不变，由 FfF 安 BIL 知摩擦力增大，选项 C 正确答案：C2. (2013榆林联考 ) 如右图所示，在粗糙绝缘水平面上有一正
2、方形闭合线框abcd，其边长为 l，质量为 m，金属线框与水平面的动摩擦因数为 .虚线框abcd 内有一匀强磁场，磁场方向竖直向下开始时金属线框的 ab 边与磁场的 dc 边重合现使金属线框以初速度 v0 沿水平面滑入磁场区域，运动一段时间后停止，此时金属线框的 dc 边与磁场区域的 dc 边距离为 l.在这个过程中，金属线框产生的焦耳热为( )A. mv mgl B. mv mgl12 20 12 20C. mv 2mgl D. mv 2mgl12 20 12 20优质文档优质文档解析：依题意知，金属线框移动的位移大小为 2l，此过程中克服摩擦力做功为 2mgl，由能量守恒定律得金属线框中产
3、生的焦耳热为 Q mv 2mgl ，故12 20选项 D 正确答案：D3(2013株州模拟 )如图(甲)、(乙)、(丙)中，除导体棒 ab 可动外，其余部分均固定不动，( 甲) 图中的电容器 C 原来不带电设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中，导轨足够长现给导体棒ab 一个向右的初速度 v0，在(甲)、(乙) 、(丙)三种情况下导体棒 ab 的最终运动状态是( )A三种情形下导体棒 ab 最终都做匀速运动B(甲)、( 丙 )中，ab 棒最终将以不同速度做匀速运动；(乙)中，ab 棒最终静止C(
4、甲)、( 丙 )中，ab 棒最终将以相同速度做匀速运动；(乙)中，ab 棒最终静止D三种情形下导体棒 ab 最终都静止解析：题图(甲) 中 ab 棒运动后给电容器充电，当充电完成后，棒以一个小于 v0 的速 度向右匀速运动 题图(乙)中构成了回路，最终棒的动能完全转化为电热，棒停止运动题图( 丙) 中棒先向右减速为零，然后反向加速至匀速故正确 选项为 B.答案：B4. 如图所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为 的斜面上，导轨下端接有电阻 R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒 ab 质量为 m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力 F 的作用，金属棒沿导轨
5、匀速下滑，则它在下滑高度 h 的过程中，以下说法正确的是( )优质文档优质文档A作用在金属棒上各力的合力做功为零B重力做的功等于系统产生的电能C金属棒克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热D金属棒克服恒力 F 做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热 来源:学科网解析：根据动能定理可知，合力做的功等于动能的变化量，故选项 A 正确；重力做的功等于重力势能的变化量，重力做的功等于克服 F 所做的功与产生的电能之和，而克服安培力所做的功等于电阻 R 上产 生的焦耳热，故选项 B、D 均错误，C 正确答案：AC5. (2013福建卷)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用 t1
6、、t 2 分别表示线框 ab 边和 cd 边刚进入磁场的时刻线框下落过程形状不变，ab 边始终保持与磁场水平边界线 OO平行，线框平面与磁场方向垂直设 OO下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度 v 随时间 t 变化的规律 ( )解析：由题意可知，线框先做自由落体运动，最 终做匀加速直 线运动若 ab边刚进入磁场时，速度较小，线框内产生的感应电流 较小， 线框所受安培力小于重力，则线 圈进入磁场的过 程做加速度逐渐减小的加速运动，图象 C 有可能；若线框进入磁场时的速度较大， 线框内产生的感应电流较大，线框所受安培力大于重力，则线 框进入磁场时做加速度逐
7、渐减小的减速运动，图象 B 有可能；若线框优质文档优质文档进入磁场时的速度合适，线框所受安培力等于重力，则线框匀速进入磁场， 图象D 有可能；由分析可知选 A.答案：A6. 如右图所示，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向竖直向下，在磁场中有一个边长为 L 的正方形刚性金属框， ab 边的质量为 m，电阻为 R，其他三边的质量和电阻均不计cd 边上装有固定的水平轴，将金属框自水平位置由静止释放，第一次转到竖直位置时，ab 边的速度为 v，不计一切摩擦，重力加速度为g，则在这个过程中，下列说法正确的是( )A通过 ab 边的电流方向为 ab 来源 :学 #科 #网 Z#X#X#KBab 边经过最低点
8、时的速度 v 2gLCa、 b 两点间的电压逐渐变大D金属框中产生的焦耳热为 mgL mv212解析：ab 边向下摆动过程中，磁通量逐渐减小，根据楞次定律及右手定则可知感应电流方向为 ba， 选项 A 错误；ab 边由水平位置到达最低点过程中，机械能不守恒，所以选项 B 错误 ；金属框摆动过程中，ab 边同时受安培力作用，故当重力与安培力沿其摆动方向分力的合力为零时，a、b 两点间电压最大， 选项 C 错误；根据能量转化和守恒定律可知，金属框中产生的焦耳热应等于此过程中机械能的损失，故选项 D 正确答案：D7. (2013沙市模拟)如右图所示，光滑的“”形金属导体框竖直放置，质量为 m 的金属
9、棒 MN 与框架接触良好磁感应强度分别为 B1、B 2 的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在 abcd 和 cdef 区域现从图示位置由静止释放金属棒 MN，当金属棒进入磁场 B1 区域后，恰好做匀速运动以下说法中正确的是( )优质文档优质文档A若 B2B 1，金属棒进入 B2 区域后将加速下滑B若 B2B 1，金属棒进入 B2 区域后仍将保持匀速下滑C若 B2B1，金属棒进入 B2 区域后将先减速后匀速下滑解析：当金属棒 MN 进入磁场 B1 区域时，金属棒 MN 切割磁感线而使回路中产生感应电流，当金属棒 MN 恰好做匀速运动时，其重力和安培力平衡，即有 mg.金属棒 MN
10、 刚进入 B2 区域时，速度仍为 v，若 B2B 1，则仍满足B21l2vR mg，金属棒 MN 仍保持匀速下滑，选项 A 错误 ，B 正确；若 B2Q2 Dv 1v 2，Q 1Q1，B2L2vR B2Lv42故选项 D 正确，B 错误答案：D9(2013六安一模 )光滑平行金属导轨 M、N 水平放置，导轨上放一根与导轨垂直的导体棒 PQ.导轨左端与由电容为 C的电容器、单刀双掷开关和电动势为 E 的电源组成的电路相连接，如图所示在导轨 所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场(图中未画出)先将开关接在位置 a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置 b，导体棒将会在磁场的作用下开始向右
11、运动，设导轨足够大，则以下说法中正确的是( )A空间存在的磁场方向竖直向下B导体棒向右做匀加速运动C当导体棒向右运动的速度达到最大值，电容器的电荷量为零D导体棒运动的过程中，通过导体棒的电荷量 QCE解析：充电后电容器的上极板带正电，将开关拨向位置 b，PQ 中的电流方优质文档优质文档向是由 PQ，由左手定 则判断可知， 导轨所在处磁 场的方向竖直向下， 选项 A正确；随着放电的进行，导体棒速度增大，由于它所受的安培力大小与速度有关，所以由牛顿第二定律可知导体棒不能做匀加速运动，选项 B 错误；运动的导体棒在磁场中切割磁感线，由右手定则判断可知，感 应电动势方向由 QP，当其大小等于电容器两极
12、板间电势差大小时，导体棒速度最大，此时电容器的电荷量并不为零，故选项 C 错误；由以上分析可知，导体棒从开始运 动到速度达到最大时，电容器所带电荷量并没有放电完毕，故通过导体棒的电荷量 QCE，选项 D 正确答案：AD10(2013潍坊市高考模拟考试)如图所示，间距 l0.4 m 的光滑平行金属导轨与水平面夹角 30，正方形区域 abcd 内匀强磁场的磁感应强度 B0.2 T，方向垂直于斜面甲乙两金属杆电阻 R 相同、质量均为 m0.02 kg，垂直于导轨放置起初，甲金属杆处在磁场的上边界 ab 上，乙在甲上方距甲也为 l处现将两金属杆同时由静止释放，并同时在甲金属杆上施加一个沿着导轨的拉力
13、F，使甲金属杆始终以 a5 m/s2 的加速度沿导轨匀加速运动，已知乙金属杆刚进入磁场时做匀速运动，取 g10 m/s 2，则( )A每根金属杆的电阻 R0.016 B甲金属杆在磁场中运动的时间是 0.4 s来源:学*科*网 Z*X*X*KC甲金属杆在磁场中运动过程中 F 的功率逐渐增大D乙金 属杆在磁场中运动过程中安培力的功率是 0.1 W解析：金属杆乙在进入磁场前：mg sin ma 乙 a 乙 g sin5 m/s 2a 甲金属杆甲做匀加速运动，当金属杆乙刚要进入磁场时，金属杆甲刚要出磁场由 l at2 得 t 0.4 s，金属杆甲出磁 场时 速度与乙金属棒进入磁场时的12 2la优质文
14、档优质文档速度相等设为 v，对乙金属杆：mgsinBIl ，I ，vat 2 m/s，解得Blv2RR0.064 ，选项 A 正确，选项 B 正确；甲金属杆在磁场中运动的过程中，甲金属杆的 速度 v1at ，回路中感 应电流 I .由牛顿 第二定律：Blv2RFmg sin ma，F mamgsin.随着 v 增大，F 增大， PFv 增B2l2v2R B2l2v2R大，选项 C 正确；乙金属杆匀速运 动，F 安 ，P 安 0.2 W，选项 DB2l2v2R B2l2v22R错误答案：BC11(2013天津市十二所重点学校高三联考)如图所示，MN 和 PQ 为固定在绝缘水平面上两平行光滑金属导
15、轨，导轨左端 MP 间接有阻值为 R12 导线；导轨右端接有与水平轨道相切、半径 r0.5 m 内壁光滑的半圆金属轨道导轨间距 L0.4 m，电阻不计导轨所在平面 abcd 区域内有竖直向上 B0.5 T 的匀强磁场导轨上长度也为 0.4 m、质量 m0.6 kg、电阻 R21 的金属棒 AB以 v06 m/s 速度进入磁场区域，离开磁场区域后恰好能到达半圆轨道的最高点，运动中金属棒始终与导轨保持良好接触已知重力加速度 g10 m/s 2.求：(1)金属棒 AB 刚滑出磁场右边界 cd 时的速度 v 的大小；(2)金属棒滑过磁场区的过程中，导线 R1 中产生的热量 Q.解析：(1)在轨 道的最
16、高点，根据牛顿定律mgm v21r金属棒刚滑出磁场到最高点，根据机械能守恒mv mg2 r mv212 21 12优质文档优质文档由式代入数据解得v5 m/s(2)对金属棒滑 过磁场的过程中，根据能量关系Q 总 mv mv212 20 12对闭合回路，根据热量关系Q R1来源:Zxxk.ComQ总R1 R2由式并代入数据得Q2.2 J答案：(1)5 m/s (2)2.2 J12(2013新课标全国卷 )如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为 ，间距为 L.导轨上端接有一平行板电容器，电容为 C.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，方向垂直于导轨平面在导轨上放置一质量为 m 的金属棒
17、，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触已知金属棒与导轨之间的动摩 擦因数为 ，重力加速度大小为 g.忽略所有电阻让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系解析：(1)设金属棒下滑的速度大小为 v，则感应电动势为EBLv平行板电容器两极板之间的电势差为UE设此时电容器极板上积累的电荷量为 Q，按定义有C QU优质文档优质文档联立式得QCBLv(2)设金属棒的速度大小 为 v 时经历的时间为 t，通过金属棒的电流为 i.金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上，大小为F 安 BLi设在时间间隔(
18、t，tt) 内流经金属棒的电荷量为 Q，按定义有i QtQ也是平行板电容器两极板在时间间隔(t，tt)内增加的电荷量由 式得QCBL v式中，v 为金属棒的速度变化量按定 义有a vt金属棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小为FfF N式中，N 是金属棒对于导轨 的正压力的大小，有FNmg cos金属棒在时刻 t 的加速度方向沿斜面向下，设其大小 为 a，根据牛顿第二定律有 mgsin F 安 F fma 来源:学科网联立至式得a gmsin cosm B2L2C 12 由 式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动t 时刻金属棒的速12 度大小为v gtmsin cosm B2L2C答案：(1)CBLv (2)v gtmsin cosm B2L2C
