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2012高二物理单元测试 第1、2章 电磁感应 楞次定律和自感现象 25(鲁科版选修3-2).doc

1、第1、2章电磁感应楞次定律和自感现象单元测试 lav0v1.如图所示,在光滑水平面上有一个竖直向上的匀强磁场,分布在宽度为l的区域内。现有一个边长为a的正方形闭合导线框(aL2),磁感应强度为B=1.0T,垂直于纸面向外的匀强磁场。现在,让导线框从下边缘距磁场上边界h=0.70m处开始自由下落,当其下边缘进入磁场,而上边缘未进入磁场的某一时刻,导线框的速度已经达到了一个稳定值。求从开始下落到导线框下边缘到达磁场下边界过程中,导线框克服安培力做的功是多少?abR8.如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1.0m,导轨平面与水平面成=37角,下端连接阻值为R的电阻。匀强磁

2、场方向与导轨平面垂直。质量为0.20kg,电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25。求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8.0W,求该速度的大小;在上问中,若R=2.0,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小和方向。(g=10m/s2,sin37=0.60,cos37=0.80)R1R2labMNPQBv9.图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距l为0.40m,电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为6.010-3kg、电阻为1.0的金属杆a

3、b始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑,整个电路消耗的电功率P为0.27W,重力加速度取10m/s2,试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。 Nx yMObav010.如图所示,顶角=45的金属导轨MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均为r。导体棒与导轨接触点为a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时,导体棒位于顶角O处。求:t时刻

4、流过导体棒的电流强度I和电流方向。导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。导休棒在0-t时间内产生的焦耳热Q。OI/At/s1234560.60.50.40.30.20.1MNB11.如图所示,边长L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形金属线框,放在磁感应强度B=0.80T的匀强磁场中,它的一边与磁场的边界MN重合。在力F作用下由静止开始向左运动,在5.0s内从磁场中拉出。测得金属线框中的电流随时间变化的图象如下图所示。已知金属线框的总电阻R=4.0。试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流方向,并在图中标出。t=2.0s时金属线框的速度和力F的大小。已知在5.0s内力F做功

5、1.92J,那么金属线框从磁场拉出的过程中,线框中产生的焦耳热是多少?12.如图(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L,距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场B0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t),如图(b)所示。两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧顶端。设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计,重力加速度为g。问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?求0到时间

6、t0内,回路中感应电流产生的焦耳热量。探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向。 abB(t)B0LLHH(a)tt02t02B0B0OB(t)(b)答案1.B(进入、穿出过程穿过线圈的磁通量变化量相同,因此通过导线截面的电量q相同;而进入、穿出过程线圈受到的安培力冲量为I=Blit=Blq,也相同,因此动量变化相同,即速度变化相同。) 2.B(安培力的功率就是电功率;F和安培力的合力做功增加ab的动能。) 3.D(只有ab产生感应电动势;F应等于安培力和ab所受摩擦力之和;由cd重力与摩擦力平衡得D。) 4.v=2m/s(电动机输入功率P入=IU=7W,内

7、阻消耗I2r=1W,输出机械功率P=6W;匀速时牵引力等于重力跟安培力大小之和利用P=Fv列式得v)t=1.0s(棒上升h过程用动能定理:牵引力做功Pt,克服重力做功mgh=3.8J,克服安培力做功等于导体中产生的电热2J,动能增量0.2J) 5.2.0C()18J(I1=5A,Q1=6J;I2=10A,Q2=12J) 6.(B0+kt1)kl3/r(感应电流大小恒定为,拉力与安培力平衡,因此)B=B0L/(L+vt)(任何时刻穿过回路的磁通量都跟0时刻相同:B0L2=BL(L+vt))7. 0.80J(只有进入过程导线框克服安培力做功。取开始下落到线圈刚好全部进入磁场过程用动能定理,当时的速

8、度就是稳定速度) 8.4m/s2(由牛顿第二定律得)10m/s(稳定时合力为零:,得,由已知因此得v)0.4T,垂直于导轨平面向上 9. 4.5m/s(稳定时安培力跟重力平衡:而总功率,代入数据得v)6.0(总电阻3,内阻1,因此R1、R2并联后阻值2) 10.(t时刻电动势为Bv02t,总电阻为(2+)v0tr,由此得电流)(拉力跟安培力等大:F=BIv0t)(功率P=I2RR,因此有Q=)11.逆时针方向 0.5N 1.67J 12. 逆时针方向,大小方向都不变。 感生电动势为,动生电动势为。当时,回路感应电流为零;当时,回路感应电流为逆时针方向,大小;当时,回路感应电流为顺时针方向,大小。

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