人教版选择性必修二 2.2 电磁感应动力学专题（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修二 2.2 电磁感应动力学专题（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-06 21:34:17 | ||
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文档简介
人教版选择性必修二第二章电磁感应动力学专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距为，与水平面成角，上端接入阻值为的电阻。导轨平面区域有垂直导轨平面向上磁感应强度为的匀强磁场，质量为的金属棒由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好。不计导轨及金属棒的电阻，则金属棒沿导轨下滑过程中( )
A. 金属棒将一直做加速运动
B. 通过电阻的电流方向为从到
C. 金属棒的最大加速度为
D. 电阻产生的焦耳热等于金属棒减少的重力势能
2. 如图所示，两根平行光滑导轨竖直放置，相距，处于垂直轨道平面的磁感应强度的匀强磁场中．质量、电阻为的金属杆接在两根导轨间，在开关断开时让自由下落，下落过程中始终保持与导轨垂直并与之接触良好，设导轨足够长且电阻不计，取，当下落时，开关闭合．若从开关闭合时开始计时，则下滑的速度随时间变化的图象是图中的( )
A. B. C. D.
3. 如图，一正方形闭合线圈，从静止开始下落一定高度后，穿越一个有界的匀强磁场区域，线圈上、下边始终与磁场边界平行．自线圈开始下落到完全穿越磁场区域的过程中，线圈中的感应电流、受到的安培力及速度随时间变化的关系，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 两相同的“”形光滑金属框架竖直放置，框架的一部分处在垂直纸面向外的条形匀强磁场中，如图所示。两长度相同、粗细不同的均质铜棒、分别从两框架上相同高度处由静止释放，下滑过程中铜棒与框架垂直且接触良好，框架电阻不计，已知铜棒、穿过磁场的时间分别为、，下列判断正确的是( )
A. B.
C. D. 无法判断、的大小关系
5. 如图，线圈由位置开始下落，若它在磁场中受到的磁场力总小于重力，则在、、、四个位置、位置恰好线圈有一半在磁场中时加速度的关系为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨间距为，之间接有定值电阻，质量为的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒的电阻为，导轨电阻不计。整个装置放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力作用下先加速上升的一段时间，再达到稳定状态。则下列说法中正确的是( )
A. 棒达到稳定状态前，其加速度一直在增大
B. 棒达到稳定状态时，通过它的电流为
C. 棒达到稳定状态时，其速度为
D. 整个过程中，棒克服安培力做的功在数值上等于棒上所产生的焦耳热
7. 如图甲所示，长直平行金属导轨、水平放置，其右端接有电阻，一金属棒垂直导轨固定放置虚线的左侧，与两导轨保持良好接触。虚线的左侧位于竖直方向的磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的情况如图乙所示，竖直向上为磁场的正方向，虚线右侧无磁场。下列关于感应电流规定导体棒的电流由流向为电流的正方向、导体棒所受的安培力水平向右为安培力的正方向、、两点的电势差、电阻消耗的热功率的图象正确的是( )
A. B.
C. D.
8. 在光滑绝缘水平面上有如图所示两部分的磁场区域和Ⅱ俯视，分别存在着垂直纸面向内和垂直纸面向外的宽度均为的匀强磁场，磁感应强度大小均为。边长为的正方形单匝金属线框在水平向右的拉力的作用下图中未画出以初速进入，且能保持全过程匀速穿过磁场区域，已知线框的电阻为，则下列说法正确的是( )
A. 线框从整体处于区到整体处于Ⅱ区的过程中穿过线框的磁通量变化量大小是
B. 全过程中线框受到水平拉力的最大值
C. 全过程中线框产生的焦耳热
D. 若线框无拉力的作用恰好能穿过磁场区域，则分析可得
9. 如图所示，间距为、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端有一阻值为的电阻，一质量为、电阻也为的金属棒横跨在导轨上，棒与导轨接触良好整个装置处于竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场中，金属棒以初速度沿导轨向右运动，前进距离为在金属棒整个运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 金属棒运动平均速度大于
B. 金属棒克服安培力做的功等于电阻上产生的焦耳热
C. 通过电阻电荷量为
D. 电阻上产生的焦耳热为
10. 如图所示，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于轴上，另一根导轨由、、三段直导轨组成，其中点与轴的坐标原点非常接近，但不接触，段与轴平行，导轨右端接入一定值电阻。导轨上一金属棒沿轴正向以速度做匀速直线运动，时刻通过坐标原点，金属棒始终与轴垂直。设运动过程中通过电阻的电流为，金属棒克服安培力做功的功率为、导轨均与金属神接触良好，忽略导轨与金属棒的电阻，下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、计算题（本大题共2小题，共40.0分）
11. 如图所示，光滑的平行导轨与水平面的夹角为，两平行导轨间距为，导轨中接入直流电源，电动势，内阻，定值电阻。质量为的导体棒与两导轨垂直放置并接触良好，导体棒与导轨电阻不计。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，导体棒恰好处于静止状态取，，，求：
匀强磁场的磁感应强度为多大？
若将匀强磁场方向变为垂直于导轨平面向上，求此时导体棒的加速度大小及方向。不考虑导体棒中的电流变化
12. 如图所示，足够长的光滑平行导轨、固定在水平面上，导轨平面与水平面夹角为，间距，、之间接定值电阻，导轨所在空间存在垂直于轨道平面向上，磁感应强度大小为的匀强磁场。质量，长度，电阻的导体棒垂直导轨放置。导轨电阻不计，先给导体棒沿斜面向下的外力，使异体棒由静止开始做加速度的匀加速直线运动，以导体棒开始运动作为计时起点，重力加速度。
若撤掉外力时导体棒恰好做匀速运动，求的作用时间；
以导体棒开始运动作为计时起点，请写出随时间的函数关系，并作出图像；
若定值电阻内产生的热量，求内外力所做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查电磁感应问题。
金属棒先做加速运动，当时，速度达到最大，后做匀速运动；根据右手定则，判断电流方向；当金属棒速度等于零时，加速度最大；根据能量守恒解答。
【解答】
A. 金属棒先做加速运动，速度逐渐增大，，随速度的增大而减小，当时，速度达到最大，后做匀速运动，故A错误；
B. 根据右手定则，通过电阻的电流方向为从到，故B错误；
C. 金属棒速度等于零时，加速度最大，根据牛顿第二定律，解得，故C正确；
D. 根据能量守恒定律，电阻产生的焦耳热等于金属棒减少的机械能，故D错误。
2.【答案】
【解析】解：棒下落高度时速度为：
开关闭合时产生的感应电动势为：，
感应电流为：，
所受的安培力大小为：
联立得：
棒的重力为
则，则将做减速运动，随着速度的减小，安培力减小，合力减小，加速度减小，图象的斜率减小，当时棒开始做匀速直线运动，故D正确．
故选：．
开关闭合前，自由下落，由运动学公式求出下落时的速度，开关闭合时，求出感应电动势和感应电流，求得安培力，再分析安培力与重力的关系，判断其运动情况．
本题是电磁感应的动态变化分析，关键抓住安培力与速度成正比，进行分析．
3.【答案】
【解析】
【分析】
分析导体框进入磁场后所做的可能的运动，进行判断和选择。安培力在电磁感应现象中是阻力，总与导体相对于磁场的运动方向相反，安培力大小与速度成正比，根据牛顿第二定律分析线框加速度的变化情况，就判断速度图象斜率的变化情况。
本题关键要有分析线框的受力情况和运动情况的能力，抓住安培力是阻力，其大小总与导体相对于磁场的速度成正比是关键。
【解答】
若线框刚进入磁场时，安培力等于重力，做匀速直线运动，感应电流恒定，当全部进入磁场后不产生感应电流，只受重力，做匀加速运动，出磁场时，感应电流方向和进磁场时的相反，安培力大于重力，做减速运动，感应电流减小，做加速度减小的减速运动，故A正确，D错误；
B.若线圈进入磁场做匀速直线运动，速度不变，电流不变，上边刚进磁场，下边又出磁场，又继续做匀速直线运动，电流的方向反向，但受到的安培力方向不变，始终向上，故B错误；
C.若线框进入磁场，安培力大于重力，先做减速运动，完全进入磁场做加速运动，出磁场时，安培力大于重力，仍然做减速，应该做加速度减小的减速运动，故C错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】本题考查电磁感应的综合应用，目的是考查学生的分析综合能力。
【解答】
设棒刚进入磁场时的速度大小为，假设，有，，，，，解得，可知铜棒、在磁场中的运动情况完全相同，故A正确，BCD错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
线圈自由下落时，加速度为线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力．线圈完全在磁场中时，不产生感应电流，线圈只受重力，加速度等于，根据牛顿第二定律分析加速度的关系。
本题关键是分析安培力的大小和方向情况，抓住安培力大小与速度成正比，分析、两处安培力的大小关系。
【解答】
解：线圈自由下落时，加速度为，线圈完全在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度为；
线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力，根据牛顿第二定律得知，，；
因为线框在下落的过程中受到的磁场力总小于重力，所以线框从进入磁场到穿出磁场的过程中一直在做加速运动，在处做加速度减小的加速运动，在处做匀加速运动，所以到达处的速度大于处的速度，则线圈在处所受的安培力大于在处所受的安培力，磁场力总小于重力，则，故
故选B。
6.【答案】
【解析】解：对导体棒加速阶段受力分析，根据牛顿第二定律得
感应电动势
由闭合电路欧姆定律得
可得：
随着运动速度增加，加速度减小，当加速度减小到零时，速度最大，此时
，
故C正确；AB错误；
D.根据能量守恒定律可以知道，棒所受安培力做功在数值上等于整个回路中产生的焦耳热，故D错误；
故选：。
稳定前通过受力分析确定加速度的变化，当棒达到稳定状态时，即导体棒匀速运动合外力为零，对导体棒受力分析可求的电流大小和速度大小，根据能量守恒定律求解产生的热量。
本题为电磁感应定律条件下，牛顿第二定律和能量守恒定律的应用题目，关键确定合外力变化中速度与加速度的过程分析题目。
7.【答案】
【解析】
【分析】
对于图象问题，关键要熟练运用法拉第电磁感应定律、安培力、左手定则、功率等规律，得到物理量的表达式，再研究图象的意义。可定性判断与定量、排除法和直判法相结合的方法进行解答。
由法拉第电磁感应定律可分析电路中的电动势，则可分析电路中的电流和、两点的电势差 以及电阻消耗的热功率，根据楞次定律判断感应电流的方向；由安培力公式可得出安培力的表达式，则可得出正确的图象。
【解答】
A、由法拉第电磁感应定律，则有：，由图乙知，的变化率不变，即保持不变，则感应电动势保持不变，电路中电流大小不变；
根据楞次定律判断得知中感应电流方向不变由到正方向，中感应电流方向不变由到为负值，故A错误；
D、电流恒定，电阻消耗的热功率根据，电阻的热功率恒定不变，故D正确；
B、在由安培力可知，电路中安培力随的变化而变化，故B错误；
C、根据欧姆定律可知、两点的电势差，由于在内感应电流方向不变由到正方向，故C错误；
8.【答案】
【解析】
【分析】
线框匀速运动，所受的拉力与安培力平衡，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式求出各段过程线框受到的安培力大小，从而得到水平拉力的最大值；
根据求过程线框产生的焦耳热；由动量定理求若线框无拉力的作用恰好能穿过磁场区域的．
此题关键要分段由法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式和平衡条件列式以及根据动量定理求解。
【解答】
A、设磁场垂直纸面向里为正方向，则线框从整体处于区到整体处于Ⅱ区的过程中穿过线框的磁通量变化量大小是，故A错误；
B、当线框左右两边均切割磁感线时，所受安培力最大，由于线框匀速运动，即水平拉力最大，
，，，联立解得，故B错误；
C、线框进出和在磁场中的时间均为，
线框进出磁场产生的焦耳热为
线框在磁场中切割磁感线产生的焦耳热为
全过程中线框产生的焦耳热为，故C错误；
D、若线框无拉力的作用恰好能穿过磁场区域，由动量定理得，；线框在进出磁场和在磁场中三个过程中，根据电磁感应定律得：，解得：，故D正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
由导体棒的运动情况分析平均速度；金属棒克服安培力做的功等于电阻和导体棒上产生的焦耳热之和；由法拉第电磁感应定律和电流的定义式求解电量；根据能量守恒定律分析热量。
对于安培力作用下导体棒的运动问题，如果涉及电荷量、热量问题，常根据能量守恒定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律列方程进行解答。
【解答】
A.金属棒在整个运动过程中，受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，这两个力合力为零，还受到水平向左的安培力，故金属棒受到的合力为安培力：，金属棒受到安培力作用而做减速运动，速度不断减小，安培力不断减小，加速度不断减小，故金属棒做加速度逐渐减小的变减速运动，所以平均速度小于，故A错误；
B.由能量守恒知金属棒克服安培力做的功等于电阻和金属棒上产生的焦耳热，故B错误；
C. 整个过程中通过导体截面的电荷量，
又，
联立得：，故C正确；
D. 整个过程中由动能定理可得：，
解得克服安培力做功为：，
所以产生的总热量为，
所以电阻上产生的焦耳热为
故D错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了电磁感应中的图像问题，解题的关键是熟练运用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律。根据法拉第电磁感应定律表示出金属棒中产生的感应电动势，由闭合电路欧姆定律表示回路中的感应电流，金属棒向右运动的过程中切割磁感线的长度随时间变化，即可分析。【解答】．根据法拉第电磁感应定律，金属棒中产生的感应电动势，结合闭合电路欧姆定律，回路中的感应电流，可见、，根据题意，金属棒向右运动的过程中，切割磁感线的长度随时间先均匀增大，后不变，最后均匀减小，而电阻两端的电压等于电源电动势，故A错误、B正确；
．金属棒所受安培力大小，，结合随时间变化的规律可知先按抛物线规律增大，后不变，最后再按抛物线规律减小，故CD错误。
11.【答案】解：由闭合电路欧姆定律可知：
解得：
导体棒处于静止状态，根据共点力平衡可知：
代入数据解得：；
对导体棒受力分析，由牛顿第二定律可知：
代入数据解得：，方向：沿导轨平面向上。
答：匀强磁场的磁感应强度为；
若将匀强磁场方向变为垂直于导轨平面向上，此时导体棒的加速度大小为，方向沿导轨平面向上。
【解析】由闭合电路欧姆定律求电路中电流，再对导体棒受力分析，根据平衡条件列式可求磁感应强度；
对导体棒受力分析，由牛顿第二定律列式求加速度。
解决本题的关键能够正确地进行受力分析，掌握左手定则，运用牛顿第二定律进行求解。
12.【答案】解：撤去外力后导体棒做匀速直线运动，根据平衡条件可得：
导体棒产生的电动势为：
回路中感应电流为
导体棒做匀加速直线运动，则有
联立解得：
根据牛顿第二定律可得：
代入数据解得：
图像如图所示：
导体棒末的速度为
该段时间内导体棒的位移为
定值电阻与导体棒串联，定值电阻产生的热量为
导体棒产生的热量为：
根据能量守恒定律得：
解得：
答：若撤掉外力时导体棒恰好做匀速运动，的作用时间为；
以导体棒开始运动作为计时起点，随时间的函数关系为，图像如上图所示；
若定值电阻内产生的热量，内外力所做的功为。
【解析】根据对导体棒的受力分析结合安培力的计算公式得出的作用时间；
根据牛顿第二定律得出与的关系式并画出对应的图像；
理解不同电阻的产生热量的比值关系，结合能量守恒定律即可完成分析。
本题主要考查电磁感应的相关应用，熟悉电学公式的推导，解题的关键点是理解热量的分配问题，同时结合能量守恒定律完成分析。
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距为，与水平面成角，上端接入阻值为的电阻。导轨平面区域有垂直导轨平面向上磁感应强度为的匀强磁场，质量为的金属棒由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好。不计导轨及金属棒的电阻，则金属棒沿导轨下滑过程中( )
A. 金属棒将一直做加速运动
B. 通过电阻的电流方向为从到
C. 金属棒的最大加速度为
D. 电阻产生的焦耳热等于金属棒减少的重力势能
2. 如图所示，两根平行光滑导轨竖直放置，相距，处于垂直轨道平面的磁感应强度的匀强磁场中．质量、电阻为的金属杆接在两根导轨间，在开关断开时让自由下落，下落过程中始终保持与导轨垂直并与之接触良好，设导轨足够长且电阻不计，取，当下落时，开关闭合．若从开关闭合时开始计时，则下滑的速度随时间变化的图象是图中的( )
A. B. C. D.
3. 如图，一正方形闭合线圈，从静止开始下落一定高度后，穿越一个有界的匀强磁场区域，线圈上、下边始终与磁场边界平行．自线圈开始下落到完全穿越磁场区域的过程中，线圈中的感应电流、受到的安培力及速度随时间变化的关系，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 两相同的“”形光滑金属框架竖直放置，框架的一部分处在垂直纸面向外的条形匀强磁场中，如图所示。两长度相同、粗细不同的均质铜棒、分别从两框架上相同高度处由静止释放，下滑过程中铜棒与框架垂直且接触良好，框架电阻不计，已知铜棒、穿过磁场的时间分别为、，下列判断正确的是( )
A. B.
C. D. 无法判断、的大小关系
5. 如图，线圈由位置开始下落，若它在磁场中受到的磁场力总小于重力，则在、、、四个位置、位置恰好线圈有一半在磁场中时加速度的关系为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨间距为，之间接有定值电阻，质量为的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒的电阻为，导轨电阻不计。整个装置放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力作用下先加速上升的一段时间，再达到稳定状态。则下列说法中正确的是( )
A. 棒达到稳定状态前，其加速度一直在增大
B. 棒达到稳定状态时，通过它的电流为
C. 棒达到稳定状态时，其速度为
D. 整个过程中，棒克服安培力做的功在数值上等于棒上所产生的焦耳热
7. 如图甲所示，长直平行金属导轨、水平放置，其右端接有电阻，一金属棒垂直导轨固定放置虚线的左侧，与两导轨保持良好接触。虚线的左侧位于竖直方向的磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的情况如图乙所示，竖直向上为磁场的正方向，虚线右侧无磁场。下列关于感应电流规定导体棒的电流由流向为电流的正方向、导体棒所受的安培力水平向右为安培力的正方向、、两点的电势差、电阻消耗的热功率的图象正确的是( )
A. B.
C. D.
8. 在光滑绝缘水平面上有如图所示两部分的磁场区域和Ⅱ俯视，分别存在着垂直纸面向内和垂直纸面向外的宽度均为的匀强磁场，磁感应强度大小均为。边长为的正方形单匝金属线框在水平向右的拉力的作用下图中未画出以初速进入，且能保持全过程匀速穿过磁场区域，已知线框的电阻为，则下列说法正确的是( )
A. 线框从整体处于区到整体处于Ⅱ区的过程中穿过线框的磁通量变化量大小是
B. 全过程中线框受到水平拉力的最大值
C. 全过程中线框产生的焦耳热
D. 若线框无拉力的作用恰好能穿过磁场区域，则分析可得
9. 如图所示，间距为、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端有一阻值为的电阻，一质量为、电阻也为的金属棒横跨在导轨上，棒与导轨接触良好整个装置处于竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场中，金属棒以初速度沿导轨向右运动，前进距离为在金属棒整个运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 金属棒运动平均速度大于
B. 金属棒克服安培力做的功等于电阻上产生的焦耳热
C. 通过电阻电荷量为
D. 电阻上产生的焦耳热为
10. 如图所示，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于轴上，另一根导轨由、、三段直导轨组成，其中点与轴的坐标原点非常接近，但不接触，段与轴平行，导轨右端接入一定值电阻。导轨上一金属棒沿轴正向以速度做匀速直线运动，时刻通过坐标原点，金属棒始终与轴垂直。设运动过程中通过电阻的电流为，金属棒克服安培力做功的功率为、导轨均与金属神接触良好，忽略导轨与金属棒的电阻，下列图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、计算题（本大题共2小题，共40.0分）
11. 如图所示，光滑的平行导轨与水平面的夹角为，两平行导轨间距为，导轨中接入直流电源，电动势，内阻，定值电阻。质量为的导体棒与两导轨垂直放置并接触良好，导体棒与导轨电阻不计。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，导体棒恰好处于静止状态取，，，求：
匀强磁场的磁感应强度为多大？
若将匀强磁场方向变为垂直于导轨平面向上，求此时导体棒的加速度大小及方向。不考虑导体棒中的电流变化
12. 如图所示，足够长的光滑平行导轨、固定在水平面上，导轨平面与水平面夹角为，间距，、之间接定值电阻，导轨所在空间存在垂直于轨道平面向上，磁感应强度大小为的匀强磁场。质量，长度，电阻的导体棒垂直导轨放置。导轨电阻不计，先给导体棒沿斜面向下的外力，使异体棒由静止开始做加速度的匀加速直线运动，以导体棒开始运动作为计时起点，重力加速度。
若撤掉外力时导体棒恰好做匀速运动，求的作用时间；
以导体棒开始运动作为计时起点，请写出随时间的函数关系，并作出图像；
若定值电阻内产生的热量，求内外力所做的功。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查电磁感应问题。
金属棒先做加速运动，当时，速度达到最大，后做匀速运动；根据右手定则，判断电流方向；当金属棒速度等于零时，加速度最大；根据能量守恒解答。
【解答】
A. 金属棒先做加速运动，速度逐渐增大，，随速度的增大而减小，当时，速度达到最大，后做匀速运动，故A错误；
B. 根据右手定则，通过电阻的电流方向为从到，故B错误；
C. 金属棒速度等于零时，加速度最大，根据牛顿第二定律，解得，故C正确；
D. 根据能量守恒定律，电阻产生的焦耳热等于金属棒减少的机械能，故D错误。
2.【答案】
【解析】解：棒下落高度时速度为：
开关闭合时产生的感应电动势为：，
感应电流为：，
所受的安培力大小为：
联立得：
棒的重力为
则，则将做减速运动，随着速度的减小，安培力减小，合力减小，加速度减小，图象的斜率减小，当时棒开始做匀速直线运动，故D正确．
故选：．
开关闭合前，自由下落，由运动学公式求出下落时的速度，开关闭合时，求出感应电动势和感应电流，求得安培力，再分析安培力与重力的关系，判断其运动情况．
本题是电磁感应的动态变化分析，关键抓住安培力与速度成正比，进行分析．
3.【答案】
【解析】
【分析】
分析导体框进入磁场后所做的可能的运动，进行判断和选择。安培力在电磁感应现象中是阻力，总与导体相对于磁场的运动方向相反，安培力大小与速度成正比，根据牛顿第二定律分析线框加速度的变化情况，就判断速度图象斜率的变化情况。
本题关键要有分析线框的受力情况和运动情况的能力，抓住安培力是阻力，其大小总与导体相对于磁场的速度成正比是关键。
【解答】
若线框刚进入磁场时，安培力等于重力，做匀速直线运动，感应电流恒定，当全部进入磁场后不产生感应电流，只受重力，做匀加速运动，出磁场时，感应电流方向和进磁场时的相反，安培力大于重力，做减速运动，感应电流减小，做加速度减小的减速运动，故A正确，D错误；
B.若线圈进入磁场做匀速直线运动，速度不变，电流不变，上边刚进磁场，下边又出磁场，又继续做匀速直线运动，电流的方向反向，但受到的安培力方向不变，始终向上，故B错误；
C.若线框进入磁场，安培力大于重力，先做减速运动，完全进入磁场做加速运动，出磁场时，安培力大于重力，仍然做减速，应该做加速度减小的减速运动，故C错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】
【分析】本题考查电磁感应的综合应用，目的是考查学生的分析综合能力。
【解答】
设棒刚进入磁场时的速度大小为，假设，有，，，，，解得，可知铜棒、在磁场中的运动情况完全相同，故A正确，BCD错误。
5.【答案】
【解析】
【分析】
线圈自由下落时，加速度为线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力．线圈完全在磁场中时，不产生感应电流，线圈只受重力，加速度等于，根据牛顿第二定律分析加速度的关系。
本题关键是分析安培力的大小和方向情况，抓住安培力大小与速度成正比，分析、两处安培力的大小关系。
【解答】
解：线圈自由下落时，加速度为，线圈完全在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度为；
线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力，根据牛顿第二定律得知，，；
因为线框在下落的过程中受到的磁场力总小于重力，所以线框从进入磁场到穿出磁场的过程中一直在做加速运动，在处做加速度减小的加速运动，在处做匀加速运动，所以到达处的速度大于处的速度，则线圈在处所受的安培力大于在处所受的安培力，磁场力总小于重力，则，故
故选B。
6.【答案】
【解析】解：对导体棒加速阶段受力分析，根据牛顿第二定律得
感应电动势
由闭合电路欧姆定律得
可得：
随着运动速度增加，加速度减小，当加速度减小到零时，速度最大，此时
，
故C正确；AB错误；
D.根据能量守恒定律可以知道，棒所受安培力做功在数值上等于整个回路中产生的焦耳热，故D错误；
故选：。
稳定前通过受力分析确定加速度的变化，当棒达到稳定状态时，即导体棒匀速运动合外力为零，对导体棒受力分析可求的电流大小和速度大小，根据能量守恒定律求解产生的热量。
本题为电磁感应定律条件下，牛顿第二定律和能量守恒定律的应用题目，关键确定合外力变化中速度与加速度的过程分析题目。
7.【答案】
【解析】
【分析】
对于图象问题，关键要熟练运用法拉第电磁感应定律、安培力、左手定则、功率等规律，得到物理量的表达式，再研究图象的意义。可定性判断与定量、排除法和直判法相结合的方法进行解答。
由法拉第电磁感应定律可分析电路中的电动势，则可分析电路中的电流和、两点的电势差 以及电阻消耗的热功率，根据楞次定律判断感应电流的方向；由安培力公式可得出安培力的表达式，则可得出正确的图象。
【解答】
A、由法拉第电磁感应定律，则有：，由图乙知，的变化率不变，即保持不变，则感应电动势保持不变，电路中电流大小不变；
根据楞次定律判断得知中感应电流方向不变由到正方向，中感应电流方向不变由到为负值，故A错误；
D、电流恒定，电阻消耗的热功率根据，电阻的热功率恒定不变，故D正确；
B、在由安培力可知，电路中安培力随的变化而变化，故B错误；
C、根据欧姆定律可知、两点的电势差，由于在内感应电流方向不变由到正方向，故C错误；
8.【答案】
【解析】
【分析】
线框匀速运动，所受的拉力与安培力平衡，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式求出各段过程线框受到的安培力大小，从而得到水平拉力的最大值；
根据求过程线框产生的焦耳热；由动量定理求若线框无拉力的作用恰好能穿过磁场区域的．
此题关键要分段由法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式和平衡条件列式以及根据动量定理求解。
【解答】
A、设磁场垂直纸面向里为正方向，则线框从整体处于区到整体处于Ⅱ区的过程中穿过线框的磁通量变化量大小是，故A错误；
B、当线框左右两边均切割磁感线时，所受安培力最大，由于线框匀速运动，即水平拉力最大，
，，，联立解得，故B错误；
C、线框进出和在磁场中的时间均为，
线框进出磁场产生的焦耳热为
线框在磁场中切割磁感线产生的焦耳热为
全过程中线框产生的焦耳热为，故C错误；
D、若线框无拉力的作用恰好能穿过磁场区域，由动量定理得，；线框在进出磁场和在磁场中三个过程中，根据电磁感应定律得：，解得：，故D正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
由导体棒的运动情况分析平均速度；金属棒克服安培力做的功等于电阻和导体棒上产生的焦耳热之和；由法拉第电磁感应定律和电流的定义式求解电量；根据能量守恒定律分析热量。
对于安培力作用下导体棒的运动问题，如果涉及电荷量、热量问题，常根据能量守恒定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律列方程进行解答。
【解答】
A.金属棒在整个运动过程中，受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力，这两个力合力为零，还受到水平向左的安培力，故金属棒受到的合力为安培力：，金属棒受到安培力作用而做减速运动，速度不断减小，安培力不断减小，加速度不断减小，故金属棒做加速度逐渐减小的变减速运动，所以平均速度小于，故A错误；
B.由能量守恒知金属棒克服安培力做的功等于电阻和金属棒上产生的焦耳热，故B错误；
C. 整个过程中通过导体截面的电荷量，
又，
联立得：，故C正确；
D. 整个过程中由动能定理可得：，
解得克服安培力做功为：，
所以产生的总热量为，
所以电阻上产生的焦耳热为
故D错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了电磁感应中的图像问题，解题的关键是熟练运用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律。根据法拉第电磁感应定律表示出金属棒中产生的感应电动势，由闭合电路欧姆定律表示回路中的感应电流，金属棒向右运动的过程中切割磁感线的长度随时间变化，即可分析。【解答】．根据法拉第电磁感应定律，金属棒中产生的感应电动势，结合闭合电路欧姆定律，回路中的感应电流，可见、，根据题意，金属棒向右运动的过程中，切割磁感线的长度随时间先均匀增大，后不变，最后均匀减小，而电阻两端的电压等于电源电动势，故A错误、B正确；
．金属棒所受安培力大小，，结合随时间变化的规律可知先按抛物线规律增大，后不变，最后再按抛物线规律减小，故CD错误。
11.【答案】解：由闭合电路欧姆定律可知：
解得：
导体棒处于静止状态，根据共点力平衡可知：
代入数据解得：；
对导体棒受力分析，由牛顿第二定律可知：
代入数据解得：，方向：沿导轨平面向上。
答：匀强磁场的磁感应强度为；
若将匀强磁场方向变为垂直于导轨平面向上，此时导体棒的加速度大小为，方向沿导轨平面向上。
【解析】由闭合电路欧姆定律求电路中电流，再对导体棒受力分析，根据平衡条件列式可求磁感应强度；
对导体棒受力分析，由牛顿第二定律列式求加速度。
解决本题的关键能够正确地进行受力分析，掌握左手定则，运用牛顿第二定律进行求解。
12.【答案】解：撤去外力后导体棒做匀速直线运动，根据平衡条件可得：
导体棒产生的电动势为：
回路中感应电流为
导体棒做匀加速直线运动，则有
联立解得：
根据牛顿第二定律可得：
代入数据解得：
图像如图所示：
导体棒末的速度为
该段时间内导体棒的位移为
定值电阻与导体棒串联，定值电阻产生的热量为
导体棒产生的热量为：
根据能量守恒定律得：
解得：
答：若撤掉外力时导体棒恰好做匀速运动，的作用时间为；
以导体棒开始运动作为计时起点，随时间的函数关系为，图像如上图所示；
若定值电阻内产生的热量，内外力所做的功为。
【解析】根据对导体棒的受力分析结合安培力的计算公式得出的作用时间；
根据牛顿第二定律得出与的关系式并画出对应的图像；
理解不同电阻的产生热量的比值关系，结合能量守恒定律即可完成分析。
本题主要考查电磁感应的相关应用，熟悉电学公式的推导，解题的关键点是理解热量的分配问题，同时结合能量守恒定律完成分析。
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