江苏专用版2020版高考物理总复习第九章微专题8电磁感应中的动力学和能量问题练习含解析20191202132

(3)由运动中的能量关系Fx+W=mv

2

1

2

解得W=2mv-Fx=-1.1J

棒克服安培力所做的功,即回路中总共产生的内能为1.1J。

7.(2018苏州一模)如图所示,空间存在竖直向下的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B;一边长为L,质量为m、电阻为R的正方形单匝导线框abcd放在水平桌面上;在水平拉力作用下,线框从左边界以速度v匀速进入磁场,当cd边刚进入磁场时撤去拉力,ab边最终恰好能到达磁场的右边界。已知线框与桌面间动摩擦因数为μ,磁场宽度大于L,重力加速度为g。求:

1

2

(1)ab边刚进入磁场时,其两端的电压U; (2)水平拉力的大小F和磁场的宽度d; (3)整个过程中产生的总热量Q。

3

答案 (1)4BLv (2)L+2???? (3)μmgL+2mv+

??2

1

2

??2??3v

??解析 (1)ab边相当于电源,根据切割公式,有E=BLv

I=??=

???????? ??U=I·4R=4BLv

??2??2v

+μmg ??33

(2)F=FA+μmg=

??2

撤去拉力后,线框匀减速运动,x2= 2????所以d=L+2???? (3)进入磁场过程中产生焦耳热

??2

5

Q1=IRt1=

2

??2??3v

??由于摩擦产生的热量

??212

=μmgL+mv )2????2

Q2=μmg(??+

所以整个过程产生的热量为

1

Q=Q1+Q2=μmgL+2mv+

2

??2??3v

??8.(2018苏州调研)如图所示,在倾角α=30°的光滑固定斜面上,相距为d的两平行虚线MN、PQ间分布有大小为B、方向垂直斜面向下的匀强磁场;在PQ上方有一质量m、边长L(L

(1)线圈cd边刚进入磁场时的速率v1;

(2)线圈进入磁场的过程中,通过ab边的电荷量q; (3)线圈通过磁场的过程中所产生的焦耳热Q。 答案 (1)√????

????2

(2) ??(3)2mg(d+x+L)-

1

??3??2??2

8??4??4

解析 (1)线圈沿斜面向下运动,由动能定理得

mgxsin30°=2m??12-0 解得v1=√???? 1

6

(2)线圈进入磁场的过程中,感应电动势??=Δ??Δ?? 根据闭合电路欧姆定律得??=????

通过ab边的电荷量为q=??Δt=

????2

?? (3)线圈离开磁场时,做匀速运动有B

??????2

??L=mgsin30° 解得v??????2=2??2??2

由能量守恒Q=mg(d+x+L)sin30°-1

2m??22

解得Q=1

2mg(d+x+L)-??3??2??2

8??4??4 7