2024_2025学年高中物理强化训练3电磁感应中的动力学及能量问题含解析新人教版选修3_2.docVIP

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重难强化训练(三)电磁感应中的动力学及能量问题

(时间：40分钟分值：100分)

一、选择题(本题共6小题，每小题6分)

1．许多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一根长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口齐平．让条形磁铁从静止起先下落，条形磁铁在圆筒中的运动速率()

A．匀称增大

B．先增大，后减小

C．渐渐增大，趋于不变

D．先增大，再减小，最终不变

C[对磁铁受力分析可知，磁铁重力不变，磁场力随速率的增大而增大，当重力等于磁场力时，磁铁匀速下落，所以选项C正确．]

2．如图所示，在一匀强磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动．杆ef及线框中导线的电阻都可不计．起先时，给ef一个向右的初速度，则()

A．ef将减速向右运动，但不是匀减速

B．ef将匀减速向右运动，最终停止

C．ef将匀速向右运动

D．ef将来回运动

A[ef向右运动，切割磁感线产生感应电动势和感应电流，会受到向左的安培力而做减速运动，直到停止，但不是匀减速，由F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)＝ma知，ef做的是加速度减小的减速运动，故A正确．]

3．(多选)如图所示，有两根和水平方向成α(α90°)角的光滑平行的金属轨道，上端接有滑动变阻器R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面对上的匀强磁场，磁感应强度为B，一根质量为m、电阻不计的金属杆从轨道上由静止滑下．经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则()

A．假如B增大，vm将变大

B．假如α变大(仍小于90°)，vm将变大

C．假如R变大，vm将变大

D．假如m变小，vm将变大

BC[金属杆由静止起先下滑的过程中，金属杆就相当于一个电源，与滑动变阻器R构成一个闭合回路，其受力状况如图所示，依据牛顿其次定律得：mgsinα－eq\f(B2L2v,R)＝ma

所以金属杆由静止起先做加速度渐渐减小的加速运动，当a＝0时达到最大速度vm，即mgsinα＝eq\f(B2L2vm,R)，可得：vm＝eq\f(mgRsinα,B2L2)，故由此式知选项B、C正确．]

4.(多选)如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R(恒定不变)，整个装置置于垂直纸面对里的匀强磁场中，下列叙述正确的是()

A．ab杆中的电流与速率v成正比

B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比

C．电阻R上产生的热功率与速率v的二次方成正比

D．外力对ab杆做功的功率与速率v成正比

ABC[由E＝Blv和I＝eq\f(E,R)得I＝eq\f(Blv,R)，所以安培力F＝BIl＝eq\f(B2l2v,R)，电阻上产生的热功率P＝I2R＝eq\f(B2l2v2,R)，外力对ab做功的功率就等于回路产生的热功率，故A、B、C正确．]

5．如图所示，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度为B.正方形金属框abcd可绕光滑轴OO′转动，边长为L，总电阻为R，ab边质量为m，其他三边质量不计，现将abcd拉至水平位置，并由静止释放，经肯定时间到达竖直位置，ab边的速度大小为v，则在金属框内产生热量大小等于()

A.eq\f(mgL－mv2,2) B.eq\f(mgL＋mv2,2)

C．mgL－eq\f(mv2,2) D．mgL＋eq\f(mv2,2)

C[金属框绕光滑轴转动的过程中机械能有损失但能量守恒，损失的机械能为mgL－eq\f(mv2,2)，故产生的热量为mgL－eq\f(mv2,2)，答案C正确．]

6．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，质量不能忽视的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，金属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，金属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．金属棒的机械能增加量

B．金属棒的动能增加量

C．金属棒的重力势能增加量

D．电阻R上放出的热量

A[由动能定理有WF＋W安＋WG＝ΔEk，则WF＋W安＝ΔEk－WG，WG0，故ΔEk－WG表示机械能的增加量．故选A.]

二、非选择题(14分)

7．如图所示，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距l，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O′1O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0.现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止起先运动，棒ab在离开磁场