泰安第十九中学高二物理第一次定时训练

泰安第十九中学高二物理定时训练
考试范围：电磁感应；考试时间：50分钟；姓名：___________班级：___________
计算题(共5小题,每小题20.0分,共100分)
1.可绕固定轴OO′转动的正方形线框的边长为L，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的时间为t，ab边的速度为v.设线框始终处在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，试求：
(1)这个过程中回路中的感应电动势大小；
(2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势．
2.在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd，框架电阻不计．若cd杆以恒定加速度a＝2 m/s2由静止开始做匀变速运动，则：
(1)在5 s内平均感应电动势是多少？
(2)第5 s末，回路中的电流多大？
(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？
3.如图所示，竖直放置的平行金属光滑导轨MN和PQ，相距L＝0.40 m，导轨上端接一电阻R＝1.5 Ω，导轨处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5 T．有质量m＝0.02 kg，阻值为r＝0.5 Ω的导体棒AB紧挨导轨，沿着导轨由静止开始下落，其他部分的电阻及接触电阻均不计．
(1)导体棒AB在下落过程中，产生的感应电流的方向和AB棒受到的磁场力的方向．
(2)导体棒能达到的最大速度是多少？
(3)从静止释放到达最大速度过程中，若下降高度h＝8 m，则回路中产生的电能是多少？
4.如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0 m，下端连接R ＝1.6 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间均存在磁感应强度B＝1.0 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场，质量m ＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F＝
5.0 N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，当金属棒滑行2.8 m后速度保持不变．求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)
(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；
(2)当金属棒沿导轨向上滑行的速度v′＝2 m/s时，其加速度的大小a.
5.如图所示，正方形闭合线圈边长为0.2 m、质量为0.1 kg、电阻为0.1 Ω，在倾角为30°的斜面上的砝码质量为0.4 kg，匀强磁场磁感应强度为0.5 T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动．(g 取10 m/s2)
(1)求线圈匀速上升的速度大小；
(2)在线圈匀速进入磁场的过程中，砝码对线圈做了多少功？
(3)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？
答案解析
1.【答案】(1)(2)BLv
【解析】(1)线框从水平位置到达竖直位置的过程中回路中的感应电动势E＝＝.
(2)线框到达竖直位置时回路中的感应电动势E′＝BLv.
2.【答案】(1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N
【解析】(1)5 s内的位移x＝at2＝25 m，
5 s内的平均速度＝＝5 m/s，(也可用＝m/s＝5 m/s求解)
故平均感应电动势＝BL＝0.4 V.
(2)第5 s末：v′＝at＝10 m/s，
此时感应电动势：E′＝BLv′，
则回路电流为I＝＝＝A＝0.8 A.
(3)杆做匀加速运动，则F－F安＝ma，即F＝BIL＋ma＝0.164 N.
3.【答案】(1)从A到B向上(2)10 m/s (3)0.6 J
【解析】(1)根据右手定则可知，导体棒AB在下落过程中，产生的感应电流的方向从A到B；AB棒受到的磁场力的方向竖直向上；
(2)当导体棒速度最大时满足：mg＝B L
解得v m＝10 m/s
(3)由能量关系可知：E＝mgh－mv
解得E＝0.6 J.
4.【答案】(1)4 m/s (2)2 m/s2
【解析】(1)金属棒匀速运动时产生的感应电流
I m＝
由平衡条件有F＝mg sinθ＋BI m L
代入数据解得v＝4 m/s
(2)此时金属棒受到的安培力F安＝
由牛顿第二定律有F－mg sinθ－F安＝ma
解得a＝2 m/s2.
5.【答案】(1)10 m/s (2)0.4 J (3)0.2 J
【解析】(1)设绳子的拉力为F，对砝码：
F＝m1g sin 30°＝2 N
对线圈：F＝m2g＋F安，F安＝
代入数据得：v＝10 m/s.
(2)W＝Fl＝2×0.2 J＝0.4 J.
(3)由能量转化守恒定律得：
Q＝W－m2gl＝0.4 J－0.1×10×0.2 J＝0.2 J.。