2021年高二人教版物理选修3-2练习册：4.习题课：电磁感应中的能量转化及电荷量问题含答案

1、研乱文档2021年高二人教版物理选修3-2练习册：4.习题课：电磁感应中的能量:化及电荷量问题含答案知识点一 电磁感应电路中电荷量的求解1.如图2M 3- 1甲所示，有一面积为100勿/的金属环，电阻为0.1。，环中磁场变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直于环面向里，在匕t?这段时间(1)金属环中自由电子定向移动的方向如何？(2)通过金属环某一截面的电荷量为多少？图3- 12 .如图ZA-3-2所示，固定在水平桌而上的光滑金属导轨处在竖直向下的匀强磁场中， 金属棒ab放在导轨上，运动过程中始终与导轨垂直.匀强磁场的磁感应强度为0.4 7；电阻 R=1OOP电容器的电容C= 100/F, abK2

2、0c?，当ab以v= 10帆/s的速度向右匀速运动 时，电容器哪个极板带正电？电荷量为多少？图 LX-3-2知识点二 电磁感应中的能量转化问题3 .如图LX-3-3所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直而内自由下落，其上下两 边始终保持水平，途中恰好匀速穿过一有理想边界、高亦为h的匀强磁场区域，线框在此过 程中产生的内能为（）图 ZA-3-3A. nighB. 2mghC.大于mgh而小于2mghD.大于2mgh4.如图LX-3-4所示，矩形线圈长为L,宽为h,电阻为R,质量为m,线圈在空气中 竖直下落一段距离后（空气阻力不计），进入一宽度也为h、磁感应强度为B的匀强磁场中， 线圈进入磁场时

3、的动能为E,1,线圈刚穿出磁场时的动能为Em从线圈刚进入磁场到线圈刚 穿出磁场的过程中产生的热量为Q，线圈克服安培力做的功为Wi，重力做的功为W2,则以 下关系中正确的是（）图 LX-3-4A. Q=Eh E 人 2B. Q=W2-WiC. Q=WiD. W2=Ea-2-Eh5.如图LX-3-5所示，水平放置的光滑导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab, ab处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电 阻，导轨及导体棒电阻不计，现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动, 当通过位移为x时，ab达到最大速度此时撤去外力，最后ab静止在导轨上，在

4、ab运 动的整个过程中，下列说法正确的是（）图 ZA-3-5A.撤去外力后，ab做匀减速运动B.合力对ab做的功为FxC. R上释放的热量为Fx+gnMD. R上释放的热量为Fx6.如图LX-3-6所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abed, ab边长大于be边长，置于 垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小 相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Qi，通过线 框导体横截面的电荷量为卬；第二次be边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q?, 通过线框导体横截面的电荷量为q2,贝lj（）图 ZA-3-6A. Qi>Q

5、zt qi=q2B. Qi>Qi» qi>q?C. Q1=Q2> qi=q2D. Qi=Q2> qi>q：7 .如图LX-3-7所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平 面成3角，在导轨的最上端M、P之间接有电阻R,不计其他电阻，导体棒ab从导轨的最 底端冲上导轨，当没有磁场时，ab上升的最大高度为H：若存在垂直导轨平面的匀强磁场, ab上升的最大高度为h.在两次运动过程中ab都与导轨保持垂直，且初速度都相等.关于上 述情景，下列说法正确的是()图 LX-3-1A.两次上升的最大高度相比较有HVh8 .有磁场时导体棒所受合力做的功大

6、于无磁场时合力做的功C.有磁场时，电阻R产生的热量为前呜D.有磁场时，ab上升过程的最小加速度为8 .如图LX-3-8所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置，其间距d=l m, 右端通过导线与阻值R=10 P的小灯泡L相连，导轨区域内有竖直向下的磁感应强度B=1 丁的匀强磁场，一金属棒在恒力F=0.8 N的作用下匀速通过磁场(不考虑导轨和金属棒的电 阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触).求：(1)金属棒运动速度的大小：(2)此时小灯泡的功率.图 ZA-3-89 .如图ZA-3-9所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽1=0.5/，框的电阻不计, 匀强磁场的磁感应强度B=1 7;

7、方向与框而垂直，金属棒MN的质量为100 g,电阻为1。, 现让MN由静止释放，MN与金属框始终垂直并保持良好接触，从释放到达到最大速度的过 程中通过金属棒某一截面的电荷量为2 C,则此过程中回路产生的电能为多少？（空气阻力不 计，g 取 IO，"/."）图 LX-3-9实用文档习题课：电磁感应中的能量转化及电荷量问题L (1)顺时针(2)1x10-2 c解析(1)由楞次定律知，金属环中感应电流的方向为逆时针方向，故自由电子定向移 动的方向为顺时针方向.C=lxl0 2 C.nJ nS (BlB)1x100x10-4x (0.2-0.1)(2)q = Ut=-=r =oj2

8、.上极板8x10-5。解析由右手定则可知6>如，即电容器上极板带正电，下极板带负电.E=Blv=0.4x0.2xl0 V=0.8 V电容器所带电荷量Q=CU=CE= 100x10 6x0.8 C=8xl0 5C.3. B 解析因线框匀速穿过磁场，在穿过磁场的过程中合外力做功为零，克服安培 力做功为2mgh,产生的内能为2mgh做选B.4. C 解析线圈进入磁场和离开磁场的过程中，克服安培力做的功等于产生的热量, 即、=修，C正确：根据动能定理，有WlW尸R2-Er,。错误：线圈减少的机械能等 于产生的热量，也等于克服安培力做的功，即Q=W2+Er-&2,所以A、5错误.5. D

9、解析撤去外力后，导体棒在水平方向只受安培力作用，而F *=2六,F女随 v的变化而变化，故棒做加速度变化的减速运动，A错误：对整个过程由动能定理得W/：= &=0, B错误：由能量守恒定律知，外力做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为 R上释放的热量，即、=尸*, C错误，。正确.6. A 解析根据功能关系知，线框上产生的热量等于克服安培力做的功，即Qi = Wi = FJbc =-瞪-1氏='r 廉，同理 Q2= r 展,乂 lab>lbc，Ql -'Q?： W q = Ut = Jt = -* 故qi=q2,因此A正确.7. D 解析当有磁场时，导体棒除受

10、到沿斜面向下的重力的分力外，还受到安培力 的作用，所以两次上升的最大高度相比较有h<H,两次动能的变化量相等，所以导体棒所 受合力做的功相等，选项A、B错误;有磁场时，电阻R产生的热量小于gmvb，ab上升过 程的最小加速度为gs而仇选项C错误，选项。正确.8. (1)8 mis (2)6.4 IV解析(1)金属棒中产生的感应电动势为E=Bdv,F由闭合电路欧姆定律有1=五，金属棒匀速时有F=BId,联立解得丫=悬!=8内.(2)P=FR=5=6.4 W. K9. 3.2 J解析金属棒下落过程做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零时速度达到最 R2|2v大，根据平衡条件得mg=-,在下落过程中，金属棒减小的重力势能转化为它的动能和回路中产生的电能E,由能量守恒定律得mgh=Jm*+E,通过导体某一横