高中物理5 电磁感应现象的两类情况练习

这是一份高中物理5 电磁感应现象的两类情况练习，共5页。试卷主要包含了2 πr2/d等内容，欢迎下载使用。
1.（2010·安徽理综）如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制（Ⅰ为细导线）.两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面.运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界.设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，则（   ）A.v1<v2,Q1<Q2                          B.v1=v2,Q1=Q2C.v1<v2,Q1>Q2                          D.v1=v2,Q1<Q2【解析】两线圈在未进入磁场时，都做自由落体运动，从距磁场上界面h高处下落，由动能定理知两线圈在进入磁场时的速度相同，设为v,线圈Ⅰ所受安培阻力F1′=BI1L=,而R1=，S1=.故F1′= =.所以此时刻a1= =g-,同理可得a2=g-，与线圈的质量无关，即两线圈进入磁场时的加速度相同，当两线圈进入磁场后虽加速度发生变化，但两者加速度是同步变化的，速度也同步变化，因此落地时速度相等即v1=v2;又由于线圈Ⅱ质量大，机械能损失多，所以产生的热量也多，即Q2>Q1,故D项正确.【答案】D2.（2010·浙江理综）半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d,如图所示.有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图所示.在t=0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒.则以下说法正确的是（   ）A.第2秒内上极板为正极B.第3秒内上极板为负极C.第2秒末微粒回到原来位置D.第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2 πr2/d【解析】由图知第2秒内，磁场向里并均匀减小，由楞次定律知，环中电流方向为顺时针，因而上极板带正电，A项正确；第3秒内磁场向外且均匀增大，由楞次定律知，环中电流方向为顺时针，上极板仍带正电，B项错误；同理第1秒内上极板带负电，此微粒2秒内先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动，方向不变，C项错误；由法拉第电磁感应定律知，电路中感应电动势为E感==πr2=0.1πr2,场强为E=E感/d=0.1πr2/d,D项错误.【答案】A3．(2009·天津理综) 如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于                       （   ）A.棒的机械能增加量                  B.棒的动能增加量C.棒的重力势能增加量                D.电阻R上放出的热量【解析】对金属棒受力分析可知，设金属棒重为G、上升高度h，则根据能量守恒可得：Fh-W安=Gh+ΔE，即拉力及安培力所做的功的代数和等于金属棒机械能的增加量，选项A正确.【答案】A4. (2009·福建理综)如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g.则此过程(　　) A．杆的速度最大值为B．流过电阻R的电荷量为C．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D．恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量【解析】　当杆达到最大速度vm时，F－μmg－＝0得vm＝，A错；由公式q＝＝＝，B对；在杆从开始到达到最大速度的过程中由动能定理有：WF＋Wf＋W安＝ΔEk，其中Wf＝－μmg，W安＝－Q，恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C错；恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D对．【答案】　B、D5．(2009·上海高考)如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻．区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为d.一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4(N)(v为金属棒运动速度)的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大．(已知l＝1 m，m＝1 kg，R＝0.3 Ω，r＝0.2 Ω，d＝1 m) (1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动； (2)求磁感应强度B的大小； (3)若撤去外力后金属棒的速度v随位移x的变化规律满足v＝v0－x，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？(4)若在金属棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线．【解析】　(1)金属棒做匀加速运动，R两端电压U∝I∝ε∝v，U随时间均匀增大，即v随时间均匀增大，加速度为恒量．（2）F－＝ma，以F＝0.5v＋0.4代入得（0.5－）v＋0.4＝a，a与v无关，所以a＝0.4 m/s2，（0.5－ ）＝0，得B＝0.5 T.（3）x1＝at2，v0＝x2＝at，x1＋x2＝s，所以at2＋at＝s，得：0.2t2＋0.8t－1＝0，t＝1 s.（4）可能图线如下：  【答案】见解析