微专题5 电磁感应中的动力学及能量问题（课时作业）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案（教科版）

授课提示：对应学生用书第109页 [基础达标练] 1．如图所示，质量为m的金属圆环用不可伸长的细线悬挂起来，金属圆环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线的拉力大小，下列说法中正确的是(重力加速度为g)(　　) A．大于环的重力mg，并逐渐减小 B．始终等于环的重力mg C．小于环的重力mg，并保持恒定 D．大于环的重力mg，并保持恒定 解析：根据楞次定律知圆环中感应电流的方向为顺时针方向，再由左手定则判断可知圆环所受安培力竖直向下，对圆环受力分析，根据受力平衡有T＝mg＋F安，得T>mg，F安＝BIL，根据法拉第电磁感应定律知，I＝＝＝，可知I为恒定电流，由题可知B减小，则F安减小，由T＝mg＋F安知T减小，选项A正确。 答案：A 2.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，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。在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．金属棒机械能的增加量 B．金属棒动能的增加量 C．金属棒重力势能的增加量 D．电阻R上产生的热量 解析：金属棒加速上升时受到重力、拉力F及安培力。根据功能关系可知，力F与安培力做功的代数和等于金属棒机械能的增加量，A正确。 答案：A 3.如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则 (　　) A．Q1＞Q2，q1＝q2　　　　　 B．Q1＞Q2，q1＞q2 C．Q1＝Q2，q1＝q2 D．Q1＝Q2，q1＞q2 解析：根据功能关系知，线框上产生的热量等于克服安培力做的功，即Q1＝W1＝F1lbc＝lbc＝lab，同理Q2＝lbc，又lab＞lbc，故Q1＞Q2；因q＝t＝t＝＝，故q1＝q2。因此A正确。 答案：A 4.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，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动，t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域。下列vt图像中，能正确描述上述过程的是(　　) 解析：导线框进入磁场的过程中，线框受到向左的安培力作用，根据E＝BLv、I＝、F安＝BIL得F安＝，随着v的减小，安培力F安减小，导线框做加速度逐渐减小的减速运动，整个导线框在磁场中运动时，无感应电流，导线框做匀速运动，导线框离开磁场的过程中，根据F安＝，导线框做加速度逐渐减小的减速运动，所以选项D正确。 答案：D 5．(多选)如图所示，有两根和水平方向成α(α<90°)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向上的匀强磁场，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．如果B增大，vm将变大 B．如果α变大(仍小于90°)，vm将变大 C．如果R变大，vm将变大 D．如果m变小，vm将变大 解析：金属杆由静止开始下滑的过程中，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，其受力情况如图所示，根据牛顿第二定律得mgsin α－＝ma，所以金属杆由静止开始做加速度逐渐减小的加速运动，当a＝0时达到最大速度vm，即mgsin α＝，可得vm＝，由此式知选项B、C正确。 答案：BC 6.(多选)如图所示，在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长ad＝L，cd＝2L。线框导线的总电阻为R。在线框离开磁场的过程中，下列说法中正确的是(　　) A．a、d间的电压为 B．流过线框横截面的电荷量为 C．线框所受安培力的合力为 D．线框中的电流在ad边产生的热量为 解析：线框产生的感应电动势E＝2BLv，感应电流I＝，a、d间的电压为U＝I·R＝·R＝，故A正确；流过线框横截面的电荷量q＝Δt＝·Δt＝，故B正确；线框所受安培力的合力F＝BI·2L＝，故C错误；线框中的电流在ad边产生的热量Q＝I2·R·＝，故D正确。 答案：ABD