1、1.如图,在光滑水平桌面上有一边长为 L、电阻为 R 的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为 d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动t0 时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域下列 vt 图象中,能正确描述上述过程的是()解析:选 D.导体切割磁感线时产生感应电流,同时产生安培力阻碍导体运动,利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点线框进入和离开磁场时,安培力的作用都是阻碍线框运动,使线框速度减小,由 EBLv、IER及 FBILma 可知安培力减小,加速度减小,当线框
2、完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化,不产生感应电流,不再产生安培力,线框做匀速直线运动,故选项 D 正确2(多选)(2017重庆高三质检)如图,两根足够长且光滑平行的金属导轨PP、QQ倾斜放置,匀强磁场垂直于导轨平面,导轨的上端与水平放置的两金属板 M、N 相连,板间距离足够大,板间有一带电微粒,金属棒 ab 水平跨放在导轨上,下滑过程中与导轨接触良好现同时由静止释放带电微粒和金属棒 ab,则下列说法中正确的是()A金属棒 ab 最终可能匀速下滑B金属棒 ab 一直加速下滑C金属棒 ab 下滑过程中 M 板电势高于 N 板电势D带电微粒不可能先向 N 板运动后向 M 板运动解析:选 BC.
3、金属棒沿光滑导轨加速下滑,棒中有感应电动势而对电容器充电,充电电流通过金属棒时受安培力作用,只有金属棒速度增大时才有充电电流,因此总有 mgsin BIl0,金属棒将一直加速,A 错、B 对;由右手定则可知,金属棒 a 端电势高,则 M 板电势高,C 项对;若微粒带负电,则静电力向上与重力反向,开始时静电力为 0,微粒向下加速运动,当静电力增大到大于重力时,微粒的加速度向上,D 项错3(多选)(2017宁夏银川一中模拟)如图所示,空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场,各处的磁感应强度大小均为 B,圆台母线与竖直方向的夹角为,一个质量为 m、半径为 r 的匀质金属环位于圆台底部当给环通以恒定的电流
4、 I,圆环由静止向上运动,经过时间 t 后撤去该恒定电流并保持圆环闭合,圆环全程上升的最大高度为 H.已知重力加速度为 g,不计空气阻力,磁场的范围足够大在圆环向上运动的过程中,下列说法正确的是()A圆环先做加速运动后做减速运动B在时间 t 内安培力对圆环做功为 mgHC圆环运动的最大速度为2BIrtcos mgtD圆环先有扩张后有收缩的趋势解析:选 AC.在时间 t 内,圆环中通有电流 I,圆环在磁场中受向上的安培力作用,安培力大于重力,所以合力向上,圆环由静止开始向上加速运动,t 时刻撤去电流,圆环继续向上运动,并切割磁感线产生感应电流,则同时又受向下的安培力和重力,合力方向与运动方向相反
5、,所以圆环开始减速运动直至到达最高位置,故 A 正确因安培力在 t 时间内对其做正功,t 时刻以后对其做负功,有 W 安 t 前W 安 t 后mgH,则知在 t 时间内安培力做功大于 mgH,故 B 错误在 t 时间内安培力 FBILBI2rcos,合外力F 合Fmg2BIrcos mgma,vat2BIrcos mtgt,故 C 正确圆环加速上升过程中有收缩趋势,减速上升过程中有扩张趋势,故 D 错误4(多选)如图所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒 c、d 置于边界水平的匀强磁场上方同一高度 h 处磁场宽为 3h,方向与导轨平面垂直先由静止释放 c,c
6、刚进入磁场立即匀速运动,此时再由静止释放 d,两导体棒与导轨始终保持良好接触用 ac表示 c 的加速度,Ekd 表示 d 的动能,xc、xd 分别表示 c、d相对释放点的位移下图中正确的是()解析:选 BD.导体棒 c 落入磁场之前做自由落体运动,加速度恒为 g,有 h12gt2,vgt,c 棒进入磁场以速度 v 做匀速直线运动时,d 棒开始做自由落体运动,与 c 棒做自由落体运动的过程相同,此时 c 棒在磁场中做匀速直线运动的路程为 hvtgt22h,d 棒进入磁场而 c 棒还没有穿出磁场的过程,无电磁感应,两导体棒仅受到重力作用,加速度均为 g,直到 c 棒穿出磁场,B 正确c 棒穿出磁场
7、,d 棒切割磁感线产生电动势,在回路中产生感应电流,因此时 d 棒速度大于 c 棒进入磁场时切割磁感线的速度,故电动势、电流、安培力都大于 c 棒刚进入磁场时的大小,d 棒减速,直到穿出磁场仅受重力,做匀加速运动,结合匀变速直线运动 v2v202gh,可知加速过程动能与路程成正比,D 正确5.(2016高考天津卷)电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置,其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论:如图所示,将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上,斜面与水平方向夹角为.一质量为 m 的条形磁铁滑入两铝条间,恰好匀速穿过,穿过时磁铁两端面
8、与两铝条的间距始终保持恒定,其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同磁铁端面是边长为 d 的正方形,由于磁铁距离铝条很近,磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场,磁感应强度为 B,铝条的高度大于 d,电阻率为.为研究问题方便,铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场,其他部分电阻和磁场可忽略不计,假设磁铁进入铝条间以后,减少的机械能完全转化为铝条的内能,重力加速度为 g.(1)求铝条中与磁铁正对部分的电流 I;(2)若两铝条的宽度均为 b,推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v 的表达式;(3)在其他条件不变的情况下,仅将两铝条更换为宽度 bb的铝条,磁铁仍以速度 v 进入铝条间,试简
9、要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化解析:(1)磁铁在铝条间运动时,两根铝条受到的安培力大小相等,均为 F 安,有F 安IdB设磁铁受到沿斜面向上的作用力为 F,其大小有F2F 安磁铁匀速运动时受力平衡,则有Fmgsin 0联立式可得Imgsin 2Bd.(2)磁铁在铝条间运动时,在铝条中产生的感应电动势为EBdv设铝条与磁铁正对部分的电阻为 R,由电阻定律有R ddb由欧姆定律有IER联立式可得vmgsin 2B2d2b.(3)磁铁以速度 v 进入铝条间,恰好做匀速运动时,磁铁受到沿斜面向上的作用力 F,联立式可得F2B2d2bv当铝条的宽度 bb 时,磁铁以速度 v 进入铝条间时,磁铁受到的作用力变为 F,有 F2B2d2bv可见,FFmgsin,磁铁所受到的合力方向沿斜面向上,获得与运动方向相反的加速度,磁铁将减速下滑,此时加速度最大之后,随着运动速度减小,F也随着减小,磁铁所受的合力也减小,由于磁铁加速度与所受到的合力成正比,磁铁的加速度逐渐减小,综上所述,磁铁做加速度逐渐减小的减速运动直到 Fmgsin 时,磁铁重新达到平衡状态,以较小的速度匀速下滑答案:见解析本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放