电磁感应中的能量问题练习(共16页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上电磁感应中的能量问题练习一、单项选择题1 如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行线框由静止释放,在下落过程中( )A穿过线框的磁通量保持不变 B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安培力的合力为零 D线框的机械能不断增大答案: B解析: 当线框由静止向下运动时,穿过线框的磁通量逐渐减小,根据楞次定律可得产生的感应电流的方向为顺时针且方向不发生变化,A错误,B正确;因线框上下两边所在处的磁场强弱不同,线框所受的安培力的合力一定不为零,C错误;整个线框所受的安培力的合力竖直向上,对线框做负功,线框的机械能减小,D错误2
2、如图所示,固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙,导轨左端连接一个电阻R,质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上,并与导轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中恒力F做的功等于电路产生的电能 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能克服安培力做的功等于电路中产生的电能 恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和以上结论正确的有( )A B C D答案: C解析: 在此运动过程中做功的力是拉力、摩擦力和安培力,三力做功之和为棒ab动能增加量,其中安培力做功将机械能转化为电能,故选项C正确3
3、一个边长为L的正方形导线框在倾角为的光滑固定斜面上由静止开始沿斜面下滑,随后进入虚线下方方向垂直于斜面的匀强磁场中如图所示,磁场的上边界线水平,线框的下边ab边始终水平,斜面以及下方的磁场往下方延伸到足够远下列推理判断正确的是( )A线框进入磁场过程b点的电势比a点高B线框进入磁场过程一定是减速运动C线框中产生的焦耳热一定等于线框减少的机械能D线框从不同高度下滑时,进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量不同答案: C解析: ab边进入磁场后,切割磁感线,ab相当于电源,由右手定则可知a为等效电源的正极,a点电势高,A项错由于线框所受重力的分力mgsin 与安培力大小不能确定,所以不能确定其是
4、减速还是加速,B项错;由能量守恒知C项对;由qn知,q与线框下降的高度无关,D项错4 如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内,力F做的功与安培力做的功的代数和等于( )A棒的机械能增加量 B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量 D电阻R上放出的热量答案: A 解析: 由动能定理有WFW安WGEk,则WFW安EkWG,WG0,故EkWG表示机械能的增加量选A项5 两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置,顶端接
5、一电阻R,导轨所在平面与匀强磁场垂直.将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接,金属棒和导轨接触良好,重力加速度为g,如图所示.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( )A.金属棒在最低点的加速度等于gB.回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量C.当弹簧弹力等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大D.金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度答案: D解析: 如果不受安培力,棒和弹簧组成了一个弹簧振子,由简谐运动的对称性可知其在最低点的加速度大小为g,但由于金属棒在运动过程中受到与速度方向相反的安培力作用,金属棒在最低点时的弹性势能一定比没有安培力做功时小,弹性形变量一定变小
6、,故加速度小于g,选项A错误;回路中产生的总热量等于金属棒机械能的减少量,选项B错误;当弹簧弹力与安培力之和等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大,选项C错误;由于金属棒运动过程中产生电能,金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度,选项D正确.二、多项选择题6 如图所示电路,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为的斜面上,导轨下端接有电阻R,导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑高度h的过程中,以下说法正确的是( )A作用在金属棒上各力的合力做功为零 B重力做的功等于系
7、统产生的电能C金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 D金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热答案: AC解析: 根据动能定理,合力做的功等于动能的增量,故A对;重力做的功等于重力势能的减少,重力做的功等于克服F所做的功与产生的电能之和,而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热,所以B、D错,C对7 如图所示水平光滑的平行金属导轨,左端接有电阻R,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在空间内,质量一定的金属棒PQ垂直于导轨放置今使棒以一定的初速度v0向右运动,当其通过位置a,b时,速率分别为va,vb,到位置c时棒刚好静止设导轨与棒的电阻均不计,a,b与b,c的间距相等,则金属棒在
8、由ab与bc的两个过程中下列说法中正确的是( )A金属棒运动的加速度相等 B通过金属棒横截面的电量相等C回路中产生的电能Eabab答案: BD解析: 由FBIL,I,Fma可得a,由于速度在减小,故加速度在减小,A项错,D项正确;由qIt,I,En可得q,由于两个过程磁通量的变化量相同,故通过金属棒横截面的电量相等,B项正确;由克服安培力做的功等于产生的电能,即WFL,由于安培力越来越小,故第二个过程克服安培力做的功小于第一个过程,因此C项错误8 如图所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。绝缘轻绳一端固定,另一端系于导体棒a的中点,轻绳保持竖直。将导体棒b由边界水平的匀强磁场上方某一
9、高度处静止释放。匀强磁场的宽度一定,方向与导轨平面垂直,两导体棒电阻均为R且与导轨始终保持良好接触。下列说法正确的是( )Ab进入磁场后,a中的电流方向向左 Bb进入磁场后,轻绳对a的拉力增大Cb进入磁场后,重力做功的瞬时功率可能增大Db由静止释放到穿出磁场的过程中,a中产生的焦耳热等于b减少的机械能答案: AC解析: b进入磁场后,b中电流方向向右,a中的电流方向向左,选项A正确;b进入磁场后,由于ab二者电流方向相反,二者相斥,轻绳对a的拉力减小,选项B错误; b进入磁场后,所受安培力可能小于重力,继续加速运动,重力做功的瞬时功率可能增大,选项C正确;b由静止释放到穿出磁场的过程中,a和b
10、中产生的焦耳热等于b减少的机械能,选项D错误。9 如图所示,倾斜的平行导轨处在匀强磁场中,导轨上、下两边的电阻分别为R13 和R26 ,金属棒ab的电阻R34 ,其余电阻不计。则金属棒ab沿着粗糙的导轨加速下滑的过程中( )A安培力对金属棒做功等于金属棒机械能的减少量 B重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增量CR1和R2发热功率之比P1P212DR1、R2和R3产生的焦耳热之比Q1Q2Q3216答案: BD解析: 由能量守恒定律,安培力对金属棒做功小于金属棒机械能的减少量,选项A错误;由动能定理可知,重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增量,选项B正确;导轨上、下两边的电阻属
11、于并联关系,两者电压相等,R1和R2发热功率之比P1P221,选项C错误;R1和R2并联等效电阻为2 ,ab中电流等于R1和R2二者中电流之和,金属棒ab的电阻R3产生的焦耳热是R1和R2并联等效电阻产生焦耳热的2倍,选项D正确。10两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置,顶端接一电阻R,导轨所在平面与匀强磁场垂直。将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接,金属棒和导轨接触良好,重力加速度为g,如图所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( )A金属棒在最低点的加速度小于gB回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 C当弹簧弹力等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大D金属棒在以后运动过程中
12、的最大高度一定低于静止释放时的高度答案: AD解析: 如果不受安培力,杆和弹簧组成了一个弹簧振子,由简谐运动的对称性可知其在最低点的加速度大小为g,但由于金属棒在运动过程中受到与速度方向相反的安培力作用,金属棒在最低点时的弹性势能一定比没有安培力做功时小,弹性形变量一定变小,故加速度小于g,选项A正确;回路中产生的总热量等于金属棒机械能的减少量,选项B错误;当弹簧弹力与安培力之和等于金属棒的重力时,金属棒下落速度最大,选项C错误;由于金属棒运动过程中产生电能,金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度,选项D正确。11在如图所示的倾角为的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小为B的
13、匀强磁场,区域I的磁场方向垂直斜面向上,区域的磁场方向垂直斜面向下,磁场的宽度均为L,一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,t1时 ab边刚越过GH进入磁场区,此时线框恰好以速度 v1做匀速直线运动;t2时ab边下滑到JP与MN的中间位置,此时线框又恰好以速度v2做匀速直线运动.重力加速度为g,下列说法中正确的有( ) A.t1时,线框具有加速度a=3gsinB.线框两次匀速直线运动的速度v1: v2=2:1C.从t1到t2过程中,线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量.D.从t1到t2,有机械能转化为电能.答案: AD 12如图所示,倾角为的平行金属导
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- 电磁感应 中的 能量 问题 练习 16
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