1、第4课电磁感应与力学的综合题号12345678910答案一、单项选择题1如图所示，在一匀强磁场中有一U型导线框bacd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动，杆ef及线框中导体的电阻都可不计开始时，给ef一个向右的初速度，则()Aef将减速向右运动，但不是匀减速Bef将匀速向右运动，最后静止Cef将匀速向右运动Def将做往复运动解析：杆ef向右运动，所受安培力FBIlBl，方向向左，故杆做减速运动；v减小，F减小，杆做加速度逐渐减小的减速运动，A项正确答案：A2如图所示，电阻为R，导线电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的
2、水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿足够长的框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后()A导体棒ef的加速度一定大于gB导体棒ef的加速度一定小于gC导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同D导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒解析：开关闭合前，导体棒只受重力而加速下滑，闭合开关时有一定的初速度v0，若此时F安mg，则F安mgma.若F安mg，则mgF安ma，因为F安的大小不确定，所以导体棒ef的加速度可能大于g、小于g、等于g，故A、B两项错误无论闭合开关时初速度多大，导体棒最
3、终的安培力应和重力平衡，故C项错误根据能量守恒定律知，D项正确答案：D3如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中()A回路中产生的内能相等B棒运动的加速度相等C安培力做功相等D通过棒横截面积的电荷量相等解析：棒由a到b再到c的过程中，速度逐渐减小根据EBlv，E减小，故I减小再根据FIlB，安培力减小，根据Fma，加速度减小
4、，B项错误由于a与b、b与c间距相等，故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做的功，故A、C两项错误再根据平均感应电动势，qt得q，故D项正确答案：D4 一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图所示，则()A若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程也是匀速运动B若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程也是加速运动C若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程也是减速运动D若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程是加速运动解析：线圈从完全进入磁场到线圈开始离开磁场的过程中，安培力为零，线圈做加速度为g的加速运动，速度增大如果进入磁
5、场时是匀速运动，说明安培力等于重力，出磁场时速度增大，安培力大于重力，则离开磁场过程中，线圈做减速运动，A项错误；如果进入磁场时，线圈做加速运动，则线圈所受的安培力小于重力，加速后，安培力增大可能大于重力、等于重力，也可能小于重力，故线圈也可能做减速运动或匀速运动，B项错误；如果线圈进入磁场时做减速运动，说明安培力大于重力，出磁场时安培力仍然大于重力，故仍然做减速运动，C项正确、D项错误答案：C二、双项选择题5如图所示，竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则()A上升过程克服
6、磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功B上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功C上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率解析：线圈上升过程中，加速度增大且在减速，下降过程中，运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看作反向的加速，可以比较当运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为A、C.答案：AC6在伦敦奥运会上，100 m赛跑跑道两侧设有跟踪仪，其原理如图甲所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，
7、间距为L0.5 m，一端通过导线与阻值为R0.5 的电阻连接；导轨上放一质量为m0.5 kg的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽略不计；匀强磁场方向竖直向下用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，使杆运动当改变拉力的大小时，相对应的速度v也会变化，从而使跟踪仪始终与运动员保持一致已知v和F的关系如图乙(取重力加速度g10 m/s2)则()A金属杆受到的拉力与速度成正比B该磁场磁感应强度为1 TC图线在横轴的截距表示金属杆所受安培力的大小D导轨与金属杆之间的动摩擦因数为0.4解析：由图象可知拉力与速度是一次函数，但不成正比，故A项错误；图线在横轴的截距是速度为零时的F，此时金属杆将要运动，此时阻力最大静摩
8、擦力等于F，也等于运动时的滑动摩擦力，C项错误；由FBILmg0及I可得：Fmg0，从图象上分别读出两组F、v数据代入上式即可求得B1 T，0.4，所以选项B、D正确答案：BD7(2013揭阳模拟)如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度，两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面，下面对于两管的描述中可能正确的是()AA管是用塑料制成的，B管是用铜制成的BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的解析：磁性小球通过金属
9、圆管的过程中，将圆管看作由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流，根据楞次定律，该电流的磁场阻碍小球的下落，小球向下运动的加速度小于重力加速度小球在塑料、胶木等非金属材料制成的圆管中不会产生感应电流，仍做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的时间短，故可能正确的为选项A、D.答案：AD8如图甲所示，竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B00.5 T，并且以0.1 T/s的变化率均匀增加图象如图乙所示，水平放置的导轨不计电阻，不计摩擦阻力，宽度L0.5 m，在导轨上放着一金属棒MN，电阻R00.1 ，并且水平细线通过定滑轮悬吊着质量M0.2 kg的重物导轨上的定值电阻R0
10、.4 ，与P、Q端点相连组成回路又知PN长d0.8 m在重物被拉起的过程中，下列说法中正确的是(g取10 N/kg)()A电流的方向由P到QB电流的大小为0.1 AC从磁感应强度为B0开始计时，经过495 s的时间，金属棒MN恰能将重物拉起D电阻R上产生的热量约为16 J解析：根据楞次定律可知电流方向从MNPQM，故A项正确；电流大小I A，故B项错误；要恰好把质量M0.2 kg的重物拉起，则F安TMg2 N，B T50 TBB0t0.50.1t，解得t495 s，故C项正确；电阻R上产生的热量QI2Rt，故Q(0.08)20.4495 J1.27 J，故D项错误答案：AC9一质量为m、电阻为
11、r的金属杆ab以一定的初速度v0从一光滑的平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则()A向上滑行的时间大于向下滑行的时间B向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量C向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电量相等D金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻R上产生的热量为m(vv2)解析：金属杆沿斜面向上运动时安培力沿斜面向下，沿斜面向下运动时安培力沿斜面向上，所以上升过程的加速度大于下滑过程的加速度，因此向上滑行的时间小于向下滑行的时间，A项错误
12、；向上滑行过程的平均速度大，感应电流大，安培力做的功多，R上产生的热量多，B项正确；由q知C项正确；由能量守恒定律知回路中产生的总热量为m(vv2)，D项错误答案：BC10 如图所示，水平放置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，整个装置处在方向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.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.则在此过程中
13、()A杆运动速度的最大值为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，Fmg0，解得vm，A项错误；由公式q，B项正确；在杆从开始运动到达到最大速度的过程中，由动能定理有：WFWfW安Ek，其中WfmgL，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项错误；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项正确答案：BD三、非选择题11 (2013台州模拟)如图所示，P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为L1，处
14、在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中一导体杆ef垂直P、Q放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内，两顶点a、b通过细导线(重力不计)与导轨相连，磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力(1)判断流过dc边电流的方向；(2)通过ab边的电流Iab是多大？(3)导体杆ef的运动速度v是多大？解析：(1)由右手定则可以判断流过dc边电流的方向是d到c. (2)设通过正方形金属框的总电流为I，ab边的电流为Iab，dc边的电流为Idc，则：IabIIdc
15、I金属框受重力和安培力作用处于静止状态，由平衡条件得：mgFabFdcB2IabL2B2IdcL2联立解得：Iab.(3)由(2)可得I导体杆在切割磁感线运动时有EB1L1v金属框在回路中的总电阻为Rr由闭合电路欧姆定律得：I联立式解得：v.答案：(1)d到c(2)(3)12如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d0. 5 m，电阻不计，左端通过导线与阻值R2 的电阻连接，右端通过导线与阻值RL4 的小灯泡L连接在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l2 m，有一阻值r2 的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示在t0至t4 s内，金属棒PQ保持静止，在t4 s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动已知从t0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化求：(1)通过小灯泡的电流；(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小解析：(1)04 s内，电路中的感应电动势ES0.52 V0.5 V此时灯泡中的电流IL A0.1 A.(2)由于小灯泡亮度没有变化，故IL没变化根据EBdvIULIIL解得v1 m/s.答案：(1)0.1 A(2)1 m/s