内容正文:
第二章 电磁感应及其应用
1 楞次定律
基础过关练
题组一 利用右手定则判断感应电流方向
1.(2024湖北云学名校联盟期末)如图所示,CDEF是金属框,框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。当导体棒MN向左移动时,下列说法正确的是 ( )
A.MNDC回路中感应电流为顺时针方向
B.MNEF回路中感应电流为逆时针方向
C.导体棒M端的电势低于N端的电势
D.导体棒MN中的感应电流方向为由N到M
2.(2025湖北宜荆荆随恩联考)如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向外,一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则 ( )
A.导线框进入磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→a
B.导线框离开磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→a
C.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向右
D.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右
3.如图,M和N是两条在同一水平面内又互相平行的光滑金属导轨,ef和cd为两根导体棒,整个装置放在竖直向下的匀强磁场中,最初两棒均静止且均与导轨垂直。如果ef在外力作用下沿导轨运动,回路中产生了感应电流,已知cd棒所受的安培力方向向右,那么感应电流的方向以及ef棒的运动方向分别是 ( )
A.d到c 向右 B.c到d 向右
C.c到d 向左 D.d到c 向左
4.(2025四川南充高级中学月考)国产大飞机C919现由上海飞往广州,在航线上水平向前匀速飞行,由于地磁场存在竖直向下的分量,其机翼就会切割磁感线,则下列说法正确的是 ( )
A.机翼左端的电势比右端的电势高
B.机翼两端电势的高低与飞机飞行方向有关
C.把机身从前到后看成多根沿前后方向的直导线,这些直导线也在切割竖直向下的磁感线
D.在此航线上地磁场的水平分量由北指向南
题组二 楞次定律及其推论的应用
5.如图所示,若套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ,则关于线圈中的感应电流(从上往下看)下列说法正确的是 ( )
A.有顺时针方向的感应电流
B.有逆时针方向的感应电流
C.先有逆时针后有顺时针方向的感应电流
D.无感应电流
6.(2025四川广元苍溪中学月考)如图所示,水平面MN下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场(纸面为竖直平面)。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框,其中ab处于水平位置,框从MN上方由静止释放,框落入磁场且ab未到达MN的过程中(框面始终在纸面内),沿磁场方向观察,框的大致形状及回路中的电流方向为 ( )
7.(2024四川宜宾叙州第二中学期末)如图所示,通电直导线cd右侧有一金属框架与其在同一水平面内,金属棒ab放在框架上且接触良好。若发现金属棒ab向左运动并且电流方向为由a到b,则cd中电流的变化情况是 ( )
A.cd中通有由c→d方向逐渐减小的电流
B.cd中通有由c→d方向逐渐增大的电流
C.cd中通有由d→c方向逐渐减小的电流
D.cd中通有由d→c方向逐渐增大的电流
8.(多选题)(2025四川成都石室中学月考)如图所示,导体棒ab在垂直纸面向外的匀强磁场中沿金属导轨向右加速运动,c为铜制圆线圈,线圈平面与螺线管轴线垂直,圆心在螺线管中轴线上,则 ( )
A.导体棒ab中的电流由b流向a
B.螺线管内部的磁场方向向右
C.铜制圆线圈c有收缩的趋势
D.铜制圆线圈c被螺线管吸引
9.(2025四川泸州模拟)如图所示,水平桌面上放置有光滑导轨m和n,在导轨m、n上放置有一对平行导体棒p、q,且始终接触良好。不考虑p、q间的相互作用,重力加速度为g。在一条形磁铁从上方落下的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.p、q相互远离
B.条形磁铁的加速度小于g
C.导轨对桌面的压力减小
D.俯视时导轨与导体棒间一定形成逆时针方向的电流
题组三 楞次定律的实验探究
10.(2025四川成都月考)(1)探究电磁感应现象,应选用图1中的 (选填“甲”或“乙”)所示的装置进行实验。
甲 乙
图1
(2)在图2甲中,当闭合S时,观察到电流表指针向左偏(不通电时指针停在正中央);在图乙中,磁体N极插入线圈A过程中,观察到电流表的指针将向左偏转;则在图丙中,导体棒ab向左移动过程中,电流表的指针将 偏转(选填“向左”“向右”或“不发生”)。
甲 乙
丙 丁
图2
(3)在图2丁中,R为光敏电阻(光照增强时,光敏电阻的阻值减小),轻质金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴(A线圈平面与螺线管轴线垂直),并位于螺线管左侧。当光照增强时,从左向右看,金属环A中电流方向为 (选填“顺时针”或“逆时针”),金属环A将 (选填“向左”或“向右”)运动。
能力提升练
题组一 楞次定律及其推论的应用
1.(甄选真题)(2024北京高考)如图所示,线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上,下列说法正确的是 ( )
A.闭合开关瞬间,线圈M和线圈P相互吸引
B.闭合开关,达到稳定后,电流表的示数为0
C.断开开关瞬间,流过电流表的电流方向由a到b
D.断开开关瞬间,线圈P中感应电流的磁场方向向左
2.(2024四川遂宁射洪中学月考)某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示,在电梯轿厢底部安装永久强磁铁,磁铁的N极朝上,电梯井道内壁上铺设若干金属线圈,线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合,从而减小对厢内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时,下列说法正确的是( )
A.从上往下看,金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向
B.从上往下看,金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向
C.金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用,A对电梯轿厢下落没有阻碍作用
D.金属线圈B有扩张的趋势,A有收缩的趋势
3.(2025四川成都期中)如图所示电路,两个通电螺线管a、b中间有一个可以绕垂直于纸面的转轴C转动的闭合矩形金属线框(图中为主视图)。闭合开关S,线框初始时静止于图示位置,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列说法正确的是 ( )
A.螺线管a的右侧为N极
B.通电螺线管产生的磁场将变弱
C.中间的矩形线框将逆时针转动
D.从右向左看,线框中的感应电流方向为逆时针方向
题组二 “三定则、一定律”的综合应用
4.(2025四川眉山期末)如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,螺线管的轴线通过圆环中心,螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是 ( )
A.线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量减小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力FN将增大
5.(2024四川成都实外高级中学期末)如图,水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面内,导线框的ab边与通电导线平行,通电导线中有向右的恒定电流I。现将导线框由静止释放,导线框在竖直下落过程中没有翻转。下列对导线框下落过程的分析,说法正确的是 ( )
A.导线框中产生了顺时针方向的感应电流
B.导线框的面积有收缩的趋势
C.导线框下落的加速度可能大于重力加速度g
D.若通电导线中的电流I方向向左,则导线框所受安培力的合力方向向下
6.(多选题)(2024河南南阳淅川一中月考)如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,PQ是一根金属直杆,按图所示立在导轨上,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上,空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,则在杆PQ滑动的过程中,下列判断正确的是 ( )
A.感应电流的方向始终为P→Q
B.感应电流的方向先为P→Q,后为Q→P
C.PQ受安培力的方向垂直杆向左
D.PQ受安培力的方向先垂直于杆向左,后垂直于杆向右
7.(多选题)(2025四川成都月考)如图所示,线圈L1、L2绕在水平放置的闭合铁芯上,与线圈L2相连的导轨光滑并水平固定,导轨内存在竖直向下的匀强磁场B2,与线圈L1相连的导轨倾斜固定,导轨内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场B1,当金属杆cd在倾斜导轨上做某种运动时,金属杆ab向左运动,则金属杆cd在倾斜导轨上的运动情况可能是 ( )
A.加速向下 B.匀速向下
C.加速向上 D.减速向上
8.(2024河南南阳一中月考)如图所示,在一有界匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,虚线为有界磁场的左边界,导轨跟圆形线圈M相接,线圈N与线圈M共面、彼此绝缘,且两线圈的圆心重合,半径RM<RN。在磁场中垂直于导轨放置一根导体棒ab,已知磁场垂直于导轨所在平面向外。欲使线圈N有收缩的趋势(已知导体棒切割磁感线的速度越大,感应电流越大),下列说法正确的是 ( )
A.导体棒可能沿导轨向左做加速运动
B.导体棒可能沿导轨向右做加速运动
C.导体棒可能沿导轨向左做减速运动
D.导体棒可能沿导轨向左做匀速运动
题组三 从能量角度理解楞次定律
9.(多选题)(2023四川宜宾第六中学月考)如图所示,用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点,在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放,经过B、C到达最低处D,再摆到左侧最高处E,圆环始终保持静止,则 ( )
A.磁铁从B到C的过程中,圆环中产生顺时针方向的电流(从上往下看)
B.磁铁从A到D的过程中,圆环对桌面的压力小于圆环的重力
C.磁铁从A到D和从D到E的过程中,圆环受到摩擦力方向相同
D.A、E两点所处高度相同
10.(2025浙江新阵地教育联盟联考)如图所示,质量为0.1 kg的方形铝管静置在足够大的绝缘水平面上,现使质量为0.2 kg的条形磁铁(条形磁铁横截面比铝管内截面小)以v=3 m/s的水平初速度自左向右穿过铝管,忽略一切摩擦,不计管壁厚度。则 ( )
A.磁铁穿过铝管过程中,铝管受到的安培力方向先水平向左后水平向右
B.磁铁穿过铝管后,铝管的速度可能为4 m/s
C.磁铁穿过铝管时,铝管的速度可能为2 m/s
D.磁铁穿过铝管过程,系统所产生的热量可能达到0.2 J
第二章 电磁感应及其应用
1 楞次定律
基础过关练
1.C
2.B
3.B
4.A
5.A
6.C
7.B
8.BC
9.B
1.C 由右手定则知,导体棒MN中的感应电流方向为由M到N,MNDC回路中的感应电流为逆时针方向,MNEF回路中的感应电流为顺时针方向,A、B、D错误;导体棒MN产生感应电动势,在电路中充当电源,而在电源内部电流从低电势处流向高电势处,故M端的电势低于N端的电势,C正确。
2.B 导线框进入磁场时,cd边切割磁感线,由右手定则可知,感应电流方向为a→d→c→b→a,由左手定则可判断cd边受到的安培力方向水平向左,A、C错误;导线框离开磁场时,ab边切割磁感线,由右手定则可以判断,感应电流的方向为a→b→c→d→a,由左手定则可知ab边受到的安培力的方向水平向左,B正确,D错误。
3.B
关键点拨 ef因外力而动,切割磁感线,产生感应电动势,相当于电源;cd棒中通过感应电流,受到向右的安培力而运动,应用左手定则可判断感应电流的方向。
cd棒所受的安培力方向向右,磁场方向竖直向下,根据左手定则可知,cd棒中感应电流的方向为由c到d,ef棒中感应电流方向为由f到e,根据右手定则,ef棒的运动方向向右,故B正确。
4.A 我国位于地球的北半球,地磁场的竖直分量向下,飞机由上海飞往广州,即由北向南飞行,机翼切割磁感线产生感应电动势,若有感应电流,则感应电流的方向由低电势指向高电势(点拨:机翼相当于电源),由右手定则可判断飞机飞行时产生的感应电流情况如图甲所示,可知机翼左端的电势比右端电势高,A正确;假设飞机由广州飞往上海,即由南向北飞行,则由右手定则可判断飞机飞行时产生的感应电流情况如图乙所示,可知机翼左端的电势比右端电势高,说明机翼两端电势的高低与飞机飞行方向无关,B错误;在飞机飞行的过程中,机身水平向前,沿前后方向的直导线未切割磁感线,C错误;由于地磁场由南指向北,故地磁场的水平分量永远由南指向北,D错误。
甲 乙
5.A
关键点拨 有关磁通量变化的判定:磁感线是闭合曲线,在磁铁外部,从N极出发回到S极;在磁铁内部,从S极指向N极。图中,磁铁内部穿过线圈的磁感线方向向上,磁铁外部,穿过线圈的磁感线方向向下,与内部的磁通量抵消一部分,根据线圈面积大小,抵消多少来分析磁通量变化情况。
磁感线是闭合曲线,磁铁内部磁感线的条数等于外部所有磁感线的总和,且二者方向相反,可知通过金属导线圈Ⅱ的磁通量比Ⅰ的大,即当弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ时,磁通量变大,且磁场方向向上,根据楞次定律结合安培定则可知线圈中产生顺时针方向的感应电流,故A正确。
6.C 框落入磁场且ab未到达MN的过程中,穿过回路框的磁通量垂直纸面向里且增大,由楞次定律可知,回路框中感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外,则由安培定则可知回路框中感应电流为逆时针方向,故B、D错误;根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,回路框围成的面积会减小,以阻碍磁通量增大,故C正确,A错误。
7.B 由于cd中电流产生的磁场变化使金属棒中产生感应电流,金属棒ab向左运动并且电流方向为由a到b,根据左手定则可知cd中电流在金属棒处产生的磁场方向是垂直于纸面向外的;根据安培定则可知,cd中电流方向为由c到d,根据楞次定律可知,磁场一定是增强的,故cd中的电流在增大,B正确。
8.BC 由于匀强磁场方向垂直纸面向外,导体棒ab向右加速运动,由右手定则可知,导体棒ab中产生的感应电流由a流向b,由安培定则可知,螺线管内部的磁场方向向右,A错误,B正确;导体棒ab向右加速运动,可知闭合电路中的电流逐渐增大,螺线管内部的磁场逐渐增强,穿过圆线圈c的磁通量逐渐增大,由楞次定律的推论“增缩减扩”可知,铜制圆线圈c有收缩的趋势,C正确;穿过圆线圈c的磁通量向右且逐渐增大,由楞次定律可知,圆线圈c中产生从左向右看逆时针方向的感应电流,由安培定则可知,圆线圈c中产生的磁场方向向左,与螺线管产生的磁场方向相反,因此铜制圆线圈c与螺线管相互排斥,D错误。
解题通法 楞次定律的使用步骤
9.B 条形磁铁从上方落下的过程中,穿过回路的磁通量增大,根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,p、q将相互靠近,A错误。条形磁铁从上方落下的过程中,穿过回路的磁通量增大,根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,回路中感应电流激发出的磁场对磁铁的磁场力阻碍磁铁的相对运动,即方向向上,可知条形磁铁的加速度小于g;由牛顿第三定律可知,条形磁铁对导轨回路的作用力方向向下,则导轨对桌面的压力增大,B正确,C错误。由于条形磁铁下端是N极还是S极不确定,即穿过回路的原磁场方向不确定,则回路中感应电流的方向也不确定,D错误。
方法技巧 由于磁场与导体相对运动产生电磁感应现象时,产生的感应电流与磁场间有力的作用,这种力的作用会“阻碍”相对运动,口诀记为“来拒去留”。
10.答案 (1)甲 (2)向右 (3)逆时针 向左
解析 (1)题图1乙中有电源,是探究通电导线在磁场中受力而运动的问题,探究电磁感应现象应选用甲所示的装置,通过导体棒在磁场中的运动观察电流表中的电流变化情况。
(2)在题图2甲中,当闭合S时,观察到电流表指针向左偏,说明电流从负接线柱流入时,电流表指针向左偏;在图2丙中,导体棒ab向左移动过程中,根据右手定则可知感应电流从电流表正接线柱流入,则电流表的指针将向右偏转。
(3)当光照增强时,光敏电阻的阻值减小,回路中的电流增大,通电螺线管产生的磁场增强,穿过金属环A的磁通量向右且增大;根据楞次定律结合安培定则可知,从左向右看,金属环A中感应电流方向为逆时针;而螺线管中的电流方向为顺时针,根据反向电流相互排斥,可知金属环A将向左运动。
能力提升练
1.B
2.A
3.D
4.D
5.A
6.BD
7.AD
8.C
9.AC
10.D
1.B 闭合开关瞬间,线圈P中感应电流的磁场与线圈M中电流的磁场方向相反,二者相互排斥,A错误;闭合开关,达到稳定后,通过线圈P的磁通量保持不变,则感应电流为零,电流表的示数为零,B正确;断开开关瞬间,通过线圈P的磁场方向向右,磁通量减小,由楞次定律可知感应电流的磁场方向向右,因此流过电流表的感应电流方向由b到a,C、D错误。
2.A 当电梯轿厢坠落至题图位置时,穿过闭合金属线圈A的磁通量减小,由楞次定律结合安培定则可知线圈A中产生的感应电流的方向应沿逆时针方向(从上往下看);穿过闭合金属线圈B的磁通量增大,由楞次定律结合安培定则可知线圈B中产生的感应电流的方向应沿顺时针方向(从上往下看),线圈A、B对电梯轿厢下落都有阻碍作用,A正确,B、C错误。由于穿过闭合金属线圈A的磁感应强度减小,穿过线圈B的磁感应强度增大,根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,线圈B有收缩的趋势,线圈A有扩张的趋势,D错误。
方法技巧 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,可概括为“增反减同”,假设线圈面积一定:
(1)当原磁场磁感应强度(穿过闭合线圈的磁通量)增大时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。
(2)当原磁场磁感应强度(穿过闭合线圈的磁通量)减小时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。
3.D 根据安培定则可知,螺线管a的左侧为N极、右侧为S极,螺线管b的左侧为N极、右侧为S极,故A错误;当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,其接入电路的电阻减小,电路中的电流增大,则通电螺线管产生的磁场将增强,故B错误;当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,通电螺线管产生的磁场变强,穿过中间的矩形线框的磁通量增大,根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知,中间的矩形线框将顺时针转动,故C错误;线框产生的感应磁场方向与原磁场方向相反,为水平向右,根据安培定则判断可知,从右向左看,线框中的感应电流方向为逆时针方向,D正确。
4.D 当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,其接入电路的电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大,则穿过线圈a的向下的磁通量增加,根据楞次定律结合安培定则可判断出线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视)的感应电流,故A、B错误;根据楞次定律的推论“增缩减扩”,因为滑片P向下滑动导致穿过线圈a向下的磁通量增加,可知线圈a有收缩的趋势,C错误;开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力,当滑片P向下滑动时,可以用“等效法”,即将线圈a和螺线管b看作两个条形磁铁,判断知此时“两磁铁”的N极相对,互相排斥,故线圈a对水平桌面的压力将增大,故D正确。
5.A 根据安培定则可知,通电导线下方的磁场方向垂直纸面向里,离通电导线越远的地方,磁场越弱,在导线框竖直下落过程中,穿过导线框的磁通量变小,根据楞次定律结合安培定则可知导线框中产生了顺时针方向的感应电流,故A正确;根据楞次定律的推论“增缩减扩”可知导线框的面积有扩张的趋势,B错误;导线框下落过程中,根据左手定则可知ab边受到的安培力方向向上,且大于cd边受到的安培力,则导线框所受安培力的合力方向向上,而重力大于安培力,故导线框下落时的加速度小于重力加速度g,故C错误;若通电导线中的电流I方向向左,导线框下落过程中产生的感应电流沿逆时针方向,受到的安培力的合力方向向上(或导线框下落,根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,导线框所受的安培力方向向上),故D错误。
6.BD 设金属直杆PQ与竖直方向的夹角为θ,长度为L,则在杆PQ滑动的过程中,杆PQ与金属轨道围成的面积为S=L sin θ·L cos θ=L2 sin 2θ,可知杆PQ运动的过程中与金属轨道所围成的面积先增大后减小,故穿过△POQ的磁通量先增大后减小,由楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向先垂直于纸面向里后垂直于纸面向外,故杆PQ上产生的感应电流的方向先为P到Q,后为Q到P,故A错误,B正确;根据左手定则判断可知,PQ受安培力的方向先垂直于杆向左,后垂直于杆向右,故C错误,D正确。
关键点拨 本题是楞次定律和左手定则的综合应用,应用楞次定律的关键是明确磁通量的变化情况,本题要注意PQ滑动过程中△POQ的面积先增大后减小,当PQ与竖直方向的夹角为45°时面积达到最大值。
7.AD 金属杆ab向左运动,说明金属杆ab受到向左的安培力,由左手定则可知,金属杆ab中的电流由b到a;由安培定则可知,线圈L2中感应电流产生的磁场方向向下。若金属杆cd向下运动,由右手定则可知,杆上的感应电流由c到d,故线圈L1中产生的磁场方向向下,可知线圈L2中的磁场方向向上,则由楞次定律可知,L1中的磁通量增加,故产生以上现象只能是加速运动,A正确,B错误。若金属杆cd向上运动,由右手定则可知,杆上的感应电流由d到c,故线圈L1中产生的磁场向上,线圈L2中的磁场向下,则由楞次定律可知,L1中的磁通量突然减小,故产生以上现象只能是减速运动,C错误,D正确。
8.C
图形剖析 解答本题的关键是掌握楞次定律的推论——增缩减扩,并能灵活应用解题。
导体棒ab加速向左运动时,由右手定则知ab中感应电流方向由b→a,且电流增大,根据安培定则可知M内部的磁场方向垂直纸面向外,M外部的磁场方向垂直纸面向里,穿过N的磁通量为N内部的这两部分磁通量之差,穿过N的磁通量垂直纸面向外且增大,线圈面积越大抵消的磁感线越多,所以线圈N要增大面积以阻碍磁通量的增大,故A错误;同理可知导体棒ab加速向右运动时,穿过N的磁通量垂直纸面向里且增大,线圈N有扩张的趋势,B错误;导体棒ab减速向左运动时,穿过线圈N的磁通量垂直纸面向外且减小,线圈N要减小面积以阻碍磁通量的减小,故C正确;导体棒ab匀速向左运动时,穿过线圈N中的磁通量不变,没有感应电流产生,则线圈N不受磁场力,没有收缩的趋势,故D错误。
9.AC 磁铁从B到C的过程中,通过圆环的磁场方向向上、磁感应强度逐渐增大,则穿过圆环向上的磁通量增大,根据楞次定律结合安培定则可知圆环中产生顺时针方向的电流(从上往下看),A正确;磁铁从A到D的过程中,通过圆环的磁通量增大,圆环为了阻碍磁通量增加而有远离磁铁的趋势,即圆环会受到斜向下偏左的安培力,则圆环对桌面的压力大于圆环的重力,相对桌面有向左的运动趋势;同理可得磁铁从D到E的过程中,圆环为了阻碍磁通量减小而有向左的运动趋势,两个过程的运动趋势相同,则圆环受到的摩擦力方向相同,故B错误,C正确;根据能量守恒定律可知,磁铁运动过程有部分机械能转化为了内能,磁铁上升的高度降低,所以A、E两点所处高度不相同,故D错误。
10.D 根据楞次定律的推论“来拒去留”可知,铝管受到的安培力方向一直水平向右,故A错误。磁铁最终能穿过铝管,则铝管的速度一定小于磁铁的速度,故B错误。磁铁穿过铝管的过程,根据动量守恒定律有mv=Mv1+mv2;如果铝管的速度等于2 m/s,代入解得v2=2 m/s,而铝管的速度一定小于磁铁的速度,故C错误。磁铁在穿过铝管的过程中,安培力对磁铁做负功,对铝管做正功,但无法确定安培力做功的大小;由前面的分析可知,磁铁穿过铝管时的速度大于2 m/s,因为磁铁的初动能为Ek1=m=×0.2×32 J=0.9 J,假设极限状况下最后铝管和磁铁的速度相等,选择水平向右的方向为正方向,根据动量守恒定律可得mv=(M+m)v共,则ΔE=Q=mv2-(M+m),代入数据解得Q=0.3 J,所以磁铁穿过铝管过程,系统所产生的热量可能达到0.2 J,故D正确。
7
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