专题12 电磁感应中的能量问题 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12 电磁感应中的能量问题 一、单选题 1.如图所示，质量为m、高为h的矩形导线框在竖直面内自由下落，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(　　) A．mgh B． 2mgh C． 大于mgh而小于2mgh D． 大于2mgh 【答案】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，产生的内能亦为2mgh.故选B. 2.如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边dc刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为(　　) A． 2mgL B． 2mgL＋mgH C． 2mgL＋mgH D． 2mgL＋mgH 【答案】C 【解析】设线框刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2＝① 线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意得mv＝mgH② mv＋mg·2L＝mv＋Q③ 由①②③得Q＝2mgL＋mgH.C选项正确． 3.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，经时间t到达竖直位置，产生热量为Q，若重力加速度为g，则ab边在最低位置所受安培力大小等于(　　) A．B．BLC．D． 【答案】D 【解析】由能量守恒得：mgL＝Q＋mv2① F＝BIL② I＝③ 由①②③得：F＝，故选项D正确． 4.如图所示，abcd是一个质量为m、边长为L的正方形金属线框．如从图示位置自由下落，在下落h后进入磁感应强度为B的磁场，恰好做匀速直线运动，该磁场的宽度也为L.在这个磁场的正下方h＋L处还有一个未知磁场，金属线框abcd在穿过这个磁场时也恰好做匀速直线运动，那么下列说法正确的是(　　) A． 未知磁场的磁感应强度是2B B． 未知磁场的磁感应强度是B C． 线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL D． 线框在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为2mgL 【答案】C 【解析】设线框刚进入第一个磁场时速度大小为v1，那么mgh＝mv，v1＝.设线框刚进入第二个磁场时速度大小为v2，那么v－v＝2gh，v2＝v1，根据题意还可得到，mg＝，mg＝整理可得出Bx＝B，A、B两项均错；穿过两个磁场时都做匀速运动，把减少的重力势能都转化为电能，所以在穿过这两个磁场的过程中产生的电能为4mgL，C项正确，D项错． 5.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作用下做加速上升运动的一段时间内，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】以金属棒为研究对象，金属棒受到重力、拉力、安培力作用，根据功能关系可知，拉力做的功等于克服重力和克服安培力做功之和以及金属棒动能的增加，因此A正确． 6.如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则(　　) A． 圆环向右穿过磁场后，还能摆到原来的高度 B． 在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C． 圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大 D． 圆环最终将静止在最低点 【答案】B 【解析】在圆环进入和穿出磁场的过程中，环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，选项A错误，B正确；圆环完全进入磁场后，不再产生感应电流，选项C错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，选项D错误． 7.如图所示，在竖直平面内有两根平行金属导轨上，上端与电阻R相连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面．一质量为m的金属棒以初速度v0沿导轨竖直向上运动，上升到某一高度后又返回到原处，整个过程金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，下列说法正确的是(　　) A． 金属棒回到出发点的速度v大于初速度v0 B． 通过R的最大电流上升过程小于下落过程 C． 电