专题10 电磁感应中的动力学问题 2020-2021高二物理下学期期末专题复习训练（人教版选修3-2）

专题10 电磁感应中的动力学问题 一、单选题 1.如图所示，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(d＞L)的条形匀强磁场区域，磁场方向垂直桌面向下．导线框获得一向右的初速度进入并穿过磁场区域．以线框右边刚进入磁场时刻为t＝0，则下列速度图象中，可能正确描述线框穿越磁场过程的是 A．B．C．D． 【答案】D 【解析】线框以一定初速度进入磁场，则感应电动势为：E＝BLv；由闭合电路欧姆定律，感应电流为：I＝＝；安培为：F＝BIL＝；由牛顿第二定律有：F＝ma，则有：a＝，由于v减小，所以a减小；当完全进入磁场后，不受到安培力，所以做匀速直线运动；当出磁场时，速度与时间的关系与进入磁场相似，而速度与时间的斜率表示加速度的大小，因此D正确，A、B、C错误；故选D. 2.如图所示，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻．线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行，线框平面与磁场方向垂直．设OO′下方磁场区域足够大，不计空气阻力影响，则下列反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律不可能的图象是(　　) A．B．C．D． 【答案】A 【解析】线框在磁场外做自由落体运动，ab边进入磁场的过程中，运动性质有三种可能：一是匀速运动，二是加速度减小的减速运动；三是加速度减小的加速运动．线框全部进入后，做匀加速直线运动，综上所述，A是不可能的，B、C、D可能． 3.如图所示，质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上．一电阻为r、质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc构成矩形．棒与导轨间光滑、棒左侧有两个固定于水平面的光滑立柱．导轨bc段电阻为R，长为L，其他部分电阻不计．以ef为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向右，磁感应强度大小均为B.在t＝0时，一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a.则(　　) A．F与t成反比 B．F与t2成正比 C． 当t达到一定值时，QP刚好对轨道无压力 D． 若F＝0，PQbc静止，ef左侧磁场均匀减小，当达到一定值时，QP刚好对轨道无压力 【答案】C 【解析】导轨由静止开始做匀加速直线运动，相当于bc做切割磁感线运动，对导轨，由牛顿第二定律得： F－F安＝Ma，且F安＝，v＝at， 所以F＝Ma＋， 由此可知A、B错误；由左手定则可知，导体棒PQ所受安培力方向向上，由导体棒受力情况可知， 当mg＝，即t＝时，QP刚好对轨道无压力，C正确；若F＝0，PQbc静止，ef左侧磁场均匀减小，由楞次定律可知，通过QP的电流方向为P到Q，利用左手定则可确定QP所受安培力方向向下，所以，无论多长时间都不会使QP刚好对轨道无压力，D错误；故选C. 4.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置．能产生匀强磁场的磁铁被安装在火车首节车厢下面，如图甲所示(俯视图)．当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收．当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车在做(　　) A． 匀速直线运动 B． 匀加速直线运动 C． 匀减速直线运动 D． 加速度逐渐增大的变加速直线运动 【答案】B 【解析】由U－t图象得到，线圈两端的电压大小与时间成正比，即有U＝kt由法拉第电磁感应定律U＝BLv，则v＝＝，B、L、k均一定，则速度v与时间t成正比，所以火车做匀加速直线运动，故选B. 5.如图，光滑金属导轨由倾斜和水平两部分组成，水平部分足够长且处在竖直向下的匀强磁场中，右端接一电源(电动势为E，内阻为r)．一电阻为R的金属杆PQ水平横跨在导轨的倾斜部分，从某一高度由静止释放，金属杆PQ进入磁场后的运动过程中，速度时间图象不可能是下图中的哪一个？(导轨电阻不计)(　　) A．B．C．D． 【答案】C 【解析】金属杆PQ沿倾斜轨道进入磁场时，设速度为v，进入磁场切割磁感线产生的动生电动势E感＝BLv，感应电流的方向由右手定则知由Q→P，与右端所接电源方向相反，若E感＝E，电路中无电流，金属杆将不受安培力，则向右做匀速直线运动，选项A可能；若E感>E，总电流为Q→P，由左手定则可知安培力向左，金属棒做减速直线运动，而a＝，I＝得加速度a减小，故为加速度减小的变减速直线运动，当速度减小使得BLv′＝E时，重新做匀速直线运动，v－t图象的斜率为加速度将先变小后为零，选项C不可能，D可能；若E感<E，同理做加速度减小的变加速直线运动，选