《（浙江选考）2020版高考物理总复习练习：第九章4第4节电磁感应中的动力学和能量问题练习（含解析）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（浙江选考）2020版高考物理总复习练习：第九章4第4节电磁感应中的动力学和能量问题练习（含解析）.pdf（15页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 - 1 - 页 共 15 页 电磁感应中的动力学和能量问题电磁感应中的动力学和能量问题 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，可 能正确描述上述过程的是( ) 解析：选 D.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、I 及FBILma可知安培力减小，加速度减小，当线框完全进入磁场后穿过线 E R 框的磁通量不再
2、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.(2019丽水质检)如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将 它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场若第一次用 0.3 s 时间拉出，外力所 做的功为W1， 通过导线截面的电荷量为q1；第二次用 0.9 s 时间拉出， 外力所做 的功为W2， 通过导线截面的电荷量为q2， 则( ) AW1W2，q1q2DW1W2，q1q2 解析：选 D.设线框的长为L1，宽为L2，速度为v，线框所受的安培力大小为FABIL2， 又I ，EBL2v， 则得FA.线框匀速运动， 外力与安培力平衡， 则外力的大小为FFA E R B2Lv
3、 R ， 外力做功为WFL1L1 ， 可见， 外力做功与所用时间成反比， 则有W1W2. B2Lv R B2Lv R B2LL R 1 t 两种情况下，线框拉出磁场时穿过线框的磁通量的变化量相等，根据感应电荷量公式q R 可知，通过导线截面的电荷量相等，即有q1q2，故选 D. 3 (2019绍兴高三选考科目教学测试)如图所示，间距为L，电阻不 计的足够长平行光 滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接， 导轨上横跨一根质量为m， 电阻也为R的金属棒，金属棒与导轨接触良 好整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中现使金属棒以初速度v0沿导轨 向右运动， 若金属棒在整个运动过程
4、中通过的电荷量为q. 下列说法正确的是( ) A金属棒在导轨上做匀减速运动 第 - 2 - 页 共 15 页 B整个过程中电阻R上产生的焦耳热为mv 2 C整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为qR BL D整个过程中金属棒克服安培力做功为mv 2 解析：选 D.设某时刻的速度为v，则此时的电动势EBLv，安培力F安，由牛顿 B2L2v 2R 第二定律有F安ma，则金属棒做加速度减小的减速运动，选项 A 错误；由能量守恒定律知， 整个过程中克服安培力做功等于电阻R和金属棒上产生的焦耳热之和，即W安Qmv，选 1 2 2 0 项 B 错误，D 正确；整个过程中通过导体棒的电荷量q，得金属棒在导轨上
5、 2R BS 2R BLx 2R 发生的位移x，选项 C 错误 2qR BL 4.如图所示，光滑斜面的倾角为，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab 边的边长为l1，bc边的边长为l2，线框的质量为m，电阻为R，线框通过绝缘细 线绕过光滑的滑轮 与重物相连 ， 重物质量为M，斜面上ef线(ef平行底边)的上 方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，如果线框从静止开始运动， 进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab边始终平行底边，则下列说法正确的 是( ) A线框进入磁场前运动的加速度为Mgmgsin m B线框进入磁场时匀速运动的速度为（Mgmgsin ）R Bl1 C线框做匀速
6、运动的总时间为 B2l （Mgmgsin ）R D该匀速运动过程产生的焦耳热为(Mgmgsin )l2 解析：选 D.由牛顿第二定律，Mgmgsin (Mm)a，解得线框进入磁场前运动的加速 度为，选项A错误 ； 由平衡条件，Mgmgsin F安0，F安BIl1，I ，EBl1v，联立解得 Mgmgsin mM E R 线框进入磁场时匀速运动的速度为v，选项 B 错误；线框做匀速运动的 （Mgmgsin ）R B2l 总时间为t，选项 C 错误；由能量守恒定律，该匀速运动过程产生 l2 v B2ll2 （Mgmgsin ）R 的焦耳热等于系统重力势能的减小，为(Mgmgsin )l2，选项 D
7、 正确 5(2019嘉兴月考)如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽 度L1 m， 一匀强磁场垂直穿过导轨平面， 导轨的上端M与P之间连接阻值为R0.40 的电 阻，质量为m0.01 kg、电阻为r0.30 的金属棒ab紧贴在导轨上现使金属棒ab由静 第 - 3 - 页 共 15 页 止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关 系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g10 m/s2(忽略ab棒 运动过程中对原磁场的影响)，求： (1)磁感应强度B的大小； (2)金属棒ab在开始运动的 1.5 s 内，通过电
8、阻R的电荷量； (3)金属棒ab在开始运动的 1.5 s 内，电阻R上产生的热量 解析：(1)金属棒在AB段匀速运动，由题中图象乙得： v7 m/s，I，mgBIL x t BLv rR 解得B0.1 T. (2)qt，SB，SxLI I （Rr）t 解得：q1 C. (3)Qmgxmv2，解得Q0.455 J 1 2 从而QR Q0.26 J. R rR 答案：(1)0.1 T (2)1 C (3)0.26 J 【课后达标检测(一)】 一、选择题 1.(2019浙江十校联考)如图所示，在粗糙绝缘水平面上有一正方 形闭合线框abcd，其边长为l，质量为m，金属线框与水平面的动摩擦 因数为.虚线
9、框abcd内有一匀强磁场， 磁场方向竖直向下 开 始时金属线框的ab边与磁场的dc边重合 现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区 域， 运动一段时间后停止， 此时金属线框的dc边与磁场区域的dc边距离为l.在这个过程 中，金属线框产生的焦耳热为( ) A.mvmglB.mvmgl 1 2 2 0 1 2 2 0 C.mv2mgl D.mv2mgl 1 2 2 0 1 2 2 0 答案：D 第 - 4 - 页 共 15 页 2.(2019丽水期中)一个长方形的金属线框放在有界的匀强磁场中，磁 场方向与线框所在平面垂直，如图所示，线框在水平恒力F作用下，由静止 开始向左运动，一直到被拉出磁场在
10、此过程中，若线框的速度逐渐增 大，线框中的感应电流的大小随时间变化的图象可能是下面图中的( ) 答案：A 3.(2019杭州质检)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和，分别用相同材 料，不同粗细的导线绕制(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 持竖直且下边缘平行于磁场上边界设线圈、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( ) Av1Q2Dv1v2，Q1Q2 答案：D 4.如图所示，平行金属导轨与水平面间的
11、倾角为，导轨电阻不计， 与阻值为R的定值电阻相连， 匀强磁场垂直穿过导轨平面， 磁感应强度为B. 有一质量为m、 长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的、大小为v的 初速度向上运动，最远到达ab的位置，滑行的距离为s， 导体棒的电阻也为R，与导轨之 间的动摩擦因数为.则下列不正确的是( ) A上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B 2l2v 2R B上滑过程中电流做功发出的热量为mv2mgs(sin cos ) 1 2 C上滑过程中导体棒克服安培力做的功为mv2 1 2 D上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2mgssin 1 2 解析：选 C.本题考查的是电磁感应定律和力学的综合问题，上滑过程
12、中开始时导体棒的 第 - 5 - 页 共 16 页 速度最大， 受到的安培力最大为； 根据能量守恒， 上滑过程中电流做功发出的热量为mv2 B2l2v 2R 1 2 mgs(sin cos )；上滑过程中导体棒克服安培力做的功等于产生的热也是 mv2mgs(sin cos )；上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2mgssin . 1 2 1 2 5.(2019舟山质检)如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨 光滑且电阻不计匀强磁场与导轨平面垂直阻值为R的导体棒垂直于导 轨静止放置，且与导轨接触良好t0 时，将开关 S 由 1 掷到 2.q、i、v和a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、
13、棒的速度和加速度下列图象正确的是( ) 解析：选 D.当开关 S 由 1 掷到 2 时，电容器开始放电，此时电流最大，棒受到的安培力 最大，加速度最大，此后棒开始运动，产生感应电动势，棒相当于电源，利用右手定则可判 断棒的上端为正极，下端为负极，当棒运动一段时间后，电路中的电流逐渐减小，当电容器 电压与棒两端电动势相等时，电容器不再放电，电路电流等于零，棒做匀速运动，加速度减 为零，所以 B、C 错误，D 正确 ； 因为电容器两极板间有电压，电荷量qCU不等于零，所以 A 错误 6.(2019绍兴调研)如图所示，在光滑水平面上方，有两个磁 感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个
14、磁场的 边界，磁场范围足够大一个边长为L、质量为m、电阻为R的正方 形金属线框沿垂直磁场方向，以速度v从图示位置向右运动，当线框中心线AB运动到与PQ重 合时，线框的速度为 ，则 ( ) v 2 A此时线框的电功率为4B 2L2v2 R B此时线框的加速度为4B 2L2v mR C此过程通过线框截面的电荷量为BL 2 R D此过程回路产生的电能为 0.75mv2 解析：选 C.在题图中虚线位置，线框产生的电动势EBLv，电流I ， BLv 2 BLv 2 E R BLv R 第 - 6 - 页 共 15 页 由牛顿第二定律可知，线框的加速度a 2，B 错误；线框的电功率PI2R F m BIL
15、 m 2B2L2v mR ， A 错误 ； 由法拉第电磁感应定律和电流的定义， 可得此过程通过线框截面的电荷量qt B2L2v2 R I ，C 正确；由能量守恒定律可得，回路产生的电能Wmv2mmv2，D 错误 R BL2 R 1 2 1 2 v2 4 3 8 7.如图所示为几个有理想边界的磁场区域，相邻区域的磁感应强度大 小相等、 方向相反，区域的宽度均为L.现有一边长为L的正方形导线框由图示 位置开始，沿垂直于区域边界的直线匀速穿过磁场区域，设逆时针方向为 电流的正方向，下列各图能正确反映线框中感应电流的是( ) 解析：选 D.线框进入磁场中 0 至L的过程中，由右手定则知，感应电流的方向
16、为顺时针， 即负方向，感应电流I，大小恒定，故 A、B 两项不正确；线框进入磁场中L至 2L的过 BLv R 程中，由右手定则，可判断感应电流的方向为逆时针，即为正方向，感应电流I，D 项 2BLv R 正确 8(2019湖州调研)如图(a)所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量 1 kg 的单匝均匀正 方形铜线框， 在 1 位置以速度v03 m/s 进入匀强磁场时开始计时t0， 此时线框中感应电动 势为 1 V， 在t3 s 时刻线框到达 2 位置开始离开匀强磁场 此过程中vt图象如图(b)所示，那 么( ) A在t0 时刻线框右侧的边两端MN间电压为 0.25 V B恒力F的大小为 1.0 N
17、 C线框完全离开磁场的瞬间位置 3 速度为 2 m/s D线框完全离开磁场的瞬间位置 3 速度为 1 m/s 解析：选 C.在t0 时刻，MN边切割磁感线，相当于电源，其两端的电压是路端电压， 根据闭合电路欧姆定律可知， 线框右侧的边两端MN间电压为0.75 V， A 项错误 ； 根据 13 s 3E 4 时间内线框做匀加速直线运动可知，这段时间线框中没有感应电流，线框所受合力为F，根据 牛顿第二定律可知Fma0.5 N，B 项错误；由(b)图象看出，在t3 s 时刻线框到达 2 位置开始离 开匀强磁场时与线框进入时速度相同，则线框出磁场与进磁场运动情况完全相同，则知线框 第 - 7 - 页
18、共 15 页 完全离开磁场的瞬间位置 3 速度与t1 时刻的速度相等，即为 2 m/s，故 C 正确，D 错误 二、非选择题 9 (2019宁波质检)如图所示，两平行导轨间距L 0.1 m，足够长光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接，倾斜部分与水平面的夹 角30，垂直斜面向上的磁场的磁感应强度B0.5 T，水平部分没有磁场金属棒ab质量m0.005 kg， 电阻r0.02 ， 运动中与导轨有良好接触， 并且 垂直于导轨， 电阻R0.08 ， 其余电阻不计， 当金属棒从斜面上离地高h1.0 m 以上任何地方 由静止释放后， 在水平面上滑行的最大距离x都是 1.25 m (取g10 m/s2)求
19、： (1)棒在斜面上的最大速度 (2)水平面的动摩擦因数 (3)从高度h1.0 m 处滑下后电阻R上产生的热量 解析 ： (1)金属棒从离地高h1.0 m 以上任何地方由静止释放后，在到达水平面之前已经 开始匀速运动 设最大速度为v，则感应电动势EBLv 感应电流I E Rr 安培力FBIL 匀速运动时，有mgsin F 解得v1.0 m/s. (2)在水平面上运动时，金属棒所受滑动摩擦力 Ffmg 金属棒在摩擦力作用下做匀减速运动，有 Ffma v22ax 解得0.04. (3)下滑的过程中，由动能定理可得： mghWmv2 1 2 安培力所做的功等于电路中产生的焦耳热，有WQ 电阻R上产生
20、的热量：QRQ R Rr 解得QR3.8102 J. 答案：(1)1 m/s (2)0.04 (3)3.8102 J 10(2019浙北名校联考)用密度为d、电阻率为、横截面积为A的薄金属条制成边 长为L的闭合正方形框abba.如图 2 所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与 第 - 8 - 页 共 15 页 磁场方向平行设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计可认为方框 的aa边和bb边都处在磁极之间，磁场的磁感应强度大小为B.方框从静止开始释放，其平 面在下落过程中保持水平(不计空气阻力) (1)求方框下落的最大速度vm(设磁场区域在竖直方向足够长)； (2)当方框下
21、落的加速度为 时，求方框的发热功率P； g 2 (3)已知方框下落时间为t时，下落高度为h，其速度为vt(vtvm)若在同一时间t内， 方框内产生的热与一恒定电流I0在方框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式 解析：(1)方框质量m4LAd， 方框电阻R， 4L A 方框下落速度为v时，产生的感应电动势EB2Lv， 感应电流I ， E R BAv 2 方框下落过程，受到重力G及安培力F， Gmg4LAdg，方向竖直向下， FBI2L，方向竖直向上， B2AvL 当FG时，方框达到最大速度，即vvm， 则4LAdg， B2AvmL 方框下落的最大速度vm. 4gd B2 (2)方框下落加速度为
22、 时，有 g 2 mgBI2Lm， g 2 则I. mg 4BL Agd B 方框的发热功率PI2R. 4ALg2d2 B2 (3)根据能量守恒定律，有mghmvI Rt， 1 2 2t2 0 第 - 9 - 页 共 15 页 解得恒定电流I0的表达式 I0 . A2d t(gh 1 2v) 答案：(1) (2) 4gd B2 4ALg2d2 B2 (3) A2d t(gh 1 2v) 【课后达标检测(二)】 一、选择题 1(多选)(2019宁波高二期中)如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ 固定在水平面内，相距为L，导轨左端接一电容器，电容器的电容为C，导轨处于一磁感应强 度大
23、小为B、方向竖直向下的匀强磁场中一质量为m的导体棒ab垂直放在轨道上，且与导 轨接触良好，导体棒ab在水平拉力的作用下由静止开始向右运动电容器两极板间电势差U 随时间t变化的图象如图乙所示，图线为过原点的直线，已知t1时刻电容器两极板间的电势 差为U1，导轨和导体棒的电阻均不计，则( ) A电容器上极板带正电 B电容器上极板带负电 C水平拉力逐渐增大 D水平拉力大小F BLCU1 t1 mU1 BLt1 答案：AD 2.如图甲所示，光滑的导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场 中，轨道左侧连接一定值电阻R，导体棒ab垂直导轨，导体和轨 道的电阻不计导体棒ab在水平外力F作用下运动，外力F随t变化 的
24、图象如图乙所示，在0t0时间内从静止开始做匀加速直线运动，则在t0以后，导体棒ab运动的情 况为( ) A一直做匀加速直线运动 B做匀减速直线运动，直到速度为零 C先做加速，最后做匀速直线运动 D一直做匀速直线运动 答案：C 第 - 10 - 页 共 15 页 3(多选)(2019丽水检测)如图所示，水平放置的 U 形框架上接 一个阻值为R0的电阻， 放在垂直纸面向里的、 磁感应强度大小为B的匀 强磁场中， 一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定 拉力F作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计， 导体AC与U形框架间的动摩擦因数为.下
25、列说法正确的是( ) A此时AC两端电压为UAC2BLv B此时AC两端电压为UAC2BLvR 0 R0r C此过程中电路产生的电热为QFdmv2 1 2 D此过程中通过电阻R0的电荷量为q 2BLd R0r 答案：BD 4.(多选)(2019嘉兴质检)如图所示，竖直平面内有一足够长的宽度为 L的金属导轨，质量为m的金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动， 且导 体棒ab与金属导轨接触良好，ab电阻为R，其他电阻不计 导体棒ab由静止开 始下落，过一段时间后闭合开关S，发现导体棒ab立刻做变速运动，则在以后 导体棒ab的运动过程中，下列说法中正确的是( ) A导体棒ab做变速运动期间加速度一
26、定减小 B单位时间内克服安培力做的功全部转化为电能，电能又转化为内能 C导体棒减少的机械能转化为闭合电路中的电能和内能之和，符合能的转化和守恒定律 D导体棒ab最后做匀速运动时，速度大小为vmgR B2L2 解析：选 ABD.导体棒由静止下落，在竖直向下的重力作用下，做加速运动，开关闭合时， 由右手定则可知，导体中产生的电流方向为逆时针方向，再由左手定则，可判定导体棒受到 的安培力方向向上，FBILBL，导体棒受到的重力和安培力的合力变小，加速度变 BLv R 小， 做加速度越来越小的变速运动， A 正确 ； 最后合力为零， 加速度为零， 做匀速运动， 由Fmg0 得， B Lmg，v，D 正
27、确 ； 导体棒克服安培力做功，减少的机械能转化为电能，由于电 BLv R mgR B2L2 流的热效应，电能又转化为内能，B 正确，C 错误 5(多选)(2019湖州调研)如图所示，平行金属导轨与水平面成 角，用导线与固定电阻R1和R2相连， 匀强磁场垂直穿过导轨平面 有一导体 棒ab， 质量为m，两导轨间距为l，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值相等，都 等于R，导体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， 有( ) 第 - 11 - 页 共 15 页 A棒中感应电流的方向由a到b B棒所受安培力的大小为B 2l2v2 3R C棒两端的电压为Blv 3
28、D棒动能的减少量等于其重力势能的增加量与电路上产生的电热之和 解析：选 AC.由右手定则可判定导体棒中的电流方向为ab，故选项 A 正确；由EBlv 及串、 并联电路的特点， 知R外 ， 则I， 所以导体棒所受安培力的大小FBIl R 2 E R外R 2Blv 3R ，故选项 B 错误；结合I，知导体棒两端的电压UI ，故选项 C 正确； 2B2l2v 3R 2Blv 3R R 2 Blv 3 由能量守恒知：导体棒动能的减少量等于其重力势能的增加量以及电路中产生的电热和克服 摩擦力做功产生的内能，故选项 D 错误 6(多选)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R 的电阻将质量为
29、m的金属棒悬挂在一个固定的轻质弹簧下端，金属棒与导 轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所 示除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则 ( ) A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g B金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为ab C金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FB 2L2v R D电阻R上产生的热量等于金属棒重力势能的减少量 解析：选 AC.金属棒刚释放时，弹簧处于原长，此时弹力为零，又因此时速度为零，因此 也不受安培力作用，金属棒只受到重力作用，其加速度应等于重力加速度，故 A 正确；金属 棒向下运动时， 由右手定则可知， 金属棒上电
30、流方向向右， 电阻在外电路， 其电流方向为ba， 故 B 错误；金属棒速度为v时，安培力大小为FBIL，故 C 正确；金属棒下落过程中， B2L2v R 由能量守恒守律知， 金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、 金属棒的动能以及电阻R 上产生的热量，因此 D 错误 二、非选择题 7(2019杭州质量评估)为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的 装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在地面的一组线圈及电流测量记录仪组 成(测量记录仪未画出)当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出 列车的速度和加速度如图乙所示为铁轨和列车的俯视图，假设磁体端部为磁感
31、应强度B 1.2102T 竖直向下的匀强磁场， 该磁场区域在运动过程中两个时刻恰能依次覆盖两个线圈， 第 - 12 - 页 共 15 页 每个线圈的电阻r0.30 ，匝数n4，垂直于铁轨方向长l0.25 m，平行于轨道方向的宽 度远小于两线圈的距离s， 每个测量记录仪自身电阻R1.70 ， 其记录下来的电流一位置关 系图，即is图如图丙所示 (1)当磁场区域的右边界刚离开线圈时，线圈的电流方向时顺时针还是逆时针？(俯 视图) (2)试计算列车通过线圈和线圈时的速度v1和v2的大小； (3)假设列车做的是匀加速直线运动，求列车在两个线圈之间的加速度的大小(结果保 留三位有效数字) 解析：(1)由
32、楞次定律得，线圈的电流为顺时针 (2)列车车头底部的强磁体通过线圈时，在线圈中产生感应电动势和感应电流，根据公式 可得：EI(Rr) 解得：E10.24 V 和E20.30 V 而线圈、中产生的感应电动势为：E1nBlv1， E2nBlv2 解得：v120 m/s，v225 m/s. (3)根据匀速运动公式：vv2as 2 22 1 从图中读出s100 m， 解得：a1.13 m/s2. 答案：见解析 8(201811 月浙江选考)如图所示，在间距L0.2 m 的两光滑平行水平金属导轨间存 在方向垂直于纸面(向内为正)的磁场，磁感应强度的分布沿y方向不变，沿x方向如下： B 1 T x0.2
33、m 5x T 0.2 m x 0.2 m 1 T x0.2 m) 导轨间通过单刀双掷开关 S 连接恒流源和电容C1 F 的未充电的电容器，恒流源可为电 路提供恒定电流I2 A，电流方向如图所示有一质量m0.1 kg 的金属棒ab垂直导轨静止 放置于x00.7 m 处开关 S 掷向 1，棒ab从静止开始运动，到达x30.2 m 处时，开关 S 第 - 13 - 页 共 15 页 掷向 2.已知棒ab在运动过程中始终与导轨垂直求： (提示：可以用Fx图象下的“面积”代表力F所做的功) (1)棒ab运动到x10.2 m 时的速度v1； (2)棒ab运动到x20.1 m 时的速度v2； (3)电容器最
34、终所带的电荷量Q. 解析：(1)从x0x1的过程，由于安培力为恒力 安培力FBIL 运用动能定理BIL(x0x1)mv0 1 2 2 1 解得v12 m/s. (2)在区间0.2 mx0.2 m 安培力F5xIL 如图所示， 安培力做功 W安(xx) 5IL 2 2 12 2 由动能定理得 W安mvmv，v2 m/s. 1 2 2 2 1 2 2 1 23 5 (3)从 0.2 m 处移到0.2 m 处安培力不做功 v3v12 m/s 设最后稳定时的速度为v则 导体棒两端电压UBLv 电容器上所带电荷量QCU 电路中通过的电荷量QIt 根据动量定理BILtmvmv3 得v m/s，因此Q C.
35、 10 7 2 7 第 - 14 - 页 共 15 页 答案：(1)2 m/s，方向向左 (2) m/s，方向向左 (3) C 23 5 2 7 9(2019绍兴质检)如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水 平面上，导轨间距l0.6 m， 两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表 V， 电阻r2 的 金属棒垂直于导轨静止在AB处 ； 右端用导线连接电阻R2，已知R12 ，R21 ，导轨及导 线电阻均不计在矩形区域CDFE内有竖直向上的磁场，CE0.2 m，磁感应强度随时间的变化 如图乙所示开始时电压表有示数，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒 力F，使金属
36、棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在磁场运动过程中电 压表的示数始终保持不变求： (1)t0.1 s 时电压表的读数； (2)恒力F的大小； (3)从t0 时刻到金属棒运动出磁场过程中整个电路产生的热量 解析：(1)设磁场宽度为dCE，在 00.2 s 的时间内， 有E，Eld0.6 V t B t 此时，R1与金属棒r并联，再与R2串联 RR并R2(11) 2 UR并0.3 V. E R (2)金属棒进入磁场后，有 I0.45 A U R1 U R2 FABIl10.450.6 N0.27 N 由于金属棒进入磁场后电压表示数始终不变，所以金属棒做匀速运动，有 FFA0.27 N. (3)金属棒在 00.2 s 的运动时间内有 Qt0.036 J E2 R 金属棒进入磁场后，有 Rr ， R1R2 R1R2 8 3 EIR1.2 V，EBlv，v2 m/s 第 - 15 - 页 共 15 页 t s0.1 s d v 0.2 2 QEIt0.054 J， Q总QQ(0.0360.054) J0.09 J. 答案：(1)0.3 V (2)0.27 N (3)0.09 J