1、04课后巩固训练1如图所示，水平放置的光滑导轨处在匀强磁场中，质量为m的金属杆与导轨接触良好。现给杆一向右的初速度v0，则在金属杆向右运动的整个过程中()A杆向右做匀减速运动，直到停止B杆向右做加速度减小的减速运动，直到停止C杆向右做加速度增大的减速运动，直到停止D回路中产生的焦耳热Qmv解析：杆受到的安培力Fma，v减小，a减小，直到停止，所以选项B正确，A、C错误；根据能量守恒定律，杆的动能全部转化为焦耳热，即Qmv，选项D正确。答案：BD22014广东高考如图所示，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
2、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：小磁块在铜管中下落时，由于电磁阻尼作用，不做自由落体运动，而在塑料管中不受阻力作用而做自由落体运动，因此在P中下落得慢，用时长，到达底端速度小，C项正确，A、B、D错误。答案：C3如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一正方形线圈拉出有界匀强磁场区域，已知v12v2，则在先后两种情况下()A线圈中的感应电流之比为I1I221B线圈中的感应电流之比为I1I212C线圈中产生的焦耳热之比为Q1Q214D通过线圈导线某横截面的电荷量之比为q1q212解析：线圈中的感应电流为I，则I1
3、I2v1v221，选项A正确，B错误；线圈中产生的焦耳热为QI2Rt，则Q1Q2v1v221，选项C错误；通过线圈导线某横截面的电荷量为q，则q1q211，选项D错误。答案：A42014四川高考如图所示，不计电阻的光滑“U”形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形，其有效电阻为0.1 。此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B(0.40.2t) T，图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()At1 s时，
4、金属杆中感应电流方向从C到DBt3 s时，金属杆中感应电流方向从D到CCt1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 NDt3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N解析：本题考查在共点力作用下物体的平衡、法拉第电磁感应定律、楞次定律等相关知识，意在考查考生的理解、综合分析的能力和计算能力。由于磁感应强度随时间的变化规律是B(0.4 0.2t) T，则在t1 s时，穿过金属杆与金属框围成的平面的磁通量向下且在减小，则根据楞次定律可知，金属杆CD中的感应电流的方向从C到D，故A项正确；在t3 s时，穿过金属杆与金属框围成的平面的磁通量向上且在增大，则根据楞次定律可知，金属杆CD中的感应电流的
5、方向从C到D，故B项错误；根据法拉第电磁感应定律可得，在t1 s时，回路中产生的感应电动势的大小为EL2sin300.1 V，根据闭合电路欧姆定律和电路的串并联知识可得，流经金属杆CD的电流大小为I1 A，又根据平衡条件可知，在t1 s时挡板P对金属杆CD产生的弹力为F BILsin300.211 N0.1 N，又根据牛顿第三定律可得，在t1 s时金属杆CD对挡板P产生的压力为0.1 N，故C项正确；根据法拉第电磁感应定律可得，在t3 s时，回路中产生的感应电动势的大小为EL2sin300.1 V，根据闭合电路欧姆定律和电路的串并联知识可得，流经金属杆CD的电流大小为I1 A，又根据平衡条件可
6、知，在t3 s时挡板H对金属杆CD产生的弹力为F BILsin300.212 N0.1 N，根据牛顿第三定律可得，在t3 s时金属杆CD对挡板H产生的压力为0.1 N，故D项错误。答案：AC5如图所示，质量为m，边长为L的正方形线框从某一高度自由落下后，通过一高度也为L的匀强磁场区域，则线框通过磁场过程中产生的焦耳热()A可能大于2mgLB可能等于2mgLC可能小于2mgLD可能为零解析：若线框匀速通过磁场区域，则减少的机械能为2mgL，产生的焦耳热等于减少的机械能，为2mgL；若线框离开磁场的速度大于进入磁场的速度，则减少的重力势能一部分转化为动能，一部分转化为电能，产生的焦耳热小于2mgL
7、；若线框离开磁场的速度小于进入磁场的速度，则减少的机械能转化为电能，产生的焦耳热大于2mgL。故选项A、B、C正确。答案：ABC6如图所示，放在同一水平面内的平行金属导轨足够长，处于竖直向上的匀强磁场中，金属棒ab垂直放在导轨上且与导轨保持良好接触。现给ab棒一个水平速度，ab棒将运动起来，最后又静止在导轨上。对此过程，就导轨光滑和导轨粗糙两种情况比较，有()A安培力对ab棒做的功相等B电流通过整个回路做的功相等C整个回路产生的热量相等Dab棒运动的路程相等解析：ab棒在运动的过程中安培力做负功，由动能定理可知所有力做的功之和等于动能的增量。导轨粗糙时安培力做的功少，电流做的功少，但两种情况回
8、路产生的总热量是相等的，选项A、B错误，C正确。两种情况ab棒运动的路程不同，选项D错误。答案：C7两根间距为L的足够长的平行金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m、电阻均为R的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为，导轨电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨向右匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。下列说法中正确的是()Aab杆所受拉力F的大小为mgBcd杆所受摩擦力为零C回路中的感应电流为D与v1的大
9、小关系为解析：当两杆都匀速运动时，回路中的感应电流为I；对ab杆而言，有FBILFfmg；对cd杆而言，有电流通过，受到的安培力使cd杆压紧导轨，故cd杆受到滑动摩擦力作用，由于cd杆匀速下滑，所以有Ffmg，又FfBIL，故mg，解得。选项A、D正确。答案：AD8如图所示，连接两个定值电阻的平行金属导轨与水平面成角，R1R2 2R，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab质量为m，接入电路的电阻也为2R，棒与导轨之间的动摩擦因数为。导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，定值电阻R2消耗的电功率为P，则下列说法正确的是()A此时重力的功率为mgvcosB此时装置消耗的机械功率为mgvc
10、osC导体棒受到的安培力大小为D导体棒受到的安培力大小为解析：根据功率的计算公式可知此时重力的功率为 mgvsin，选项A错误；因为摩擦力fmgcos，所以由于摩擦而消耗的机械功率为mgvcos，由法拉第电磁感应定律得EBLv，回路中的总电流I，导体棒受到的安培力FBIL，此时整个装置消耗的机械功率为(Fmgcso)v，选项B错误；由于R1R22R，导体棒的电阻也为2R，当上滑的速度为v时，定值电阻R2消耗的电功率为P，则定值电阻R1消耗的电功率也为P，根据电路的特点可知此时导体棒ab消耗的电功率应该为4P，故整个电路消耗的电功率为6P，又克服安培力做功转化为电能，所以导体棒受到的安培力大小为
11、F，选项C正确，D错误。答案：C9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。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，当运动距离为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通过电阻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
12、功之和大于杆动能的变化量解析：A选项中，当杆达到最大速度v时，其受力情况如图所示，在水平方向受拉力F、安培力F安、滑动摩擦力fmg，三个力的合力为零，即Fmg0，解得v。B选项中，平均电动势为，平均电流为，通过电阻R的电荷量qt，又BSBdl，则q。C选项中，由动能定理得WFWfW安Ek。D选项中，由前式可得WFW安EkWfEk。故选项B、D正确。答案：BD10如图所示，两根间距为L的竖直光滑平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计。金属杆ab、cd的质量均为m，电阻均为R，与导轨垂直放置且保持良好接触。若要使cd杆静止不动，则ab杆应向_运动，速度大小为_
13、，作用于ab杆上的外力大小为_。解析：由于cd杆处于静止状态，故向上的安培力等于重力，即BILmg回路中的电流I又EBLv联立式解得v，由左手定则及右手定则知ab杆应向上运动。因为ab杆匀速运动，则有FmgBIL0解得FmgBIL2mg。答案：上2mg11如图所示，两根光滑且平行的金属导轨MN和PQ的间距为L，竖直放置在垂直于导轨平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨上端接有阻值为R的电阻。一根长为L、质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在金属导轨上，由静止开始下滑，在下滑过程中棒ab与导轨接触良好，导轨的电阻不计且足够长，磁场足够大。求：(1)棒ab的最大速度vm；(2)系
14、统稳定时电阻R消耗的电功率P。解析：(1)棒ab由静止开始运动，速度不断增大，感应电动势不断增大，感应电流不断增大，棒受到的安培力竖直向上且逐渐增大。当棒受到的安培力与重力大小相等时，棒的速度达到最大，之后做匀速运动。则有BImLmg，Im，EmBLvm联立解得vm(2)棒ab匀速运动时，有BImLmg解得Im则此时电阻R消耗的电功率为PIR。答案：(1)(2)12如图所示，质量m10.1 kg，电阻R10.3 ，长度l0.4 m的导体棒ab横放在“U”形金属框架上，框架质量m20.2 kg，放在绝缘水平面上，且与水平面间的动摩擦因数0.2，相距0.4 m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长
15、。电阻R20.1 的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T。垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，且始终与MM、NN保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q0.1 J，求该过程中ab的位移x的大小。解析：(1)ab对框架的压力F1m1g框架受水平面的支持力FNm2gF1依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到的最大静摩擦力为F2FNab中的感应电动势EBlvMN中的电流IMN受到的安培力F安BIl框架开始运动时F安F2由上述各式代入数据解得v6 m/s(2)回路中产生的总热量Q总Q由功能关系，得Fxm1v2Q总代入数据解得x1.1 m。答案：(1)6 m/s(2)1.1 m