2.2 法拉第电磁感应定律（动力学能量的综合）同步作业—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word含答案）
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| 名称 | 2.2 法拉第电磁感应定律（动力学能量的综合）同步作业—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 448.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-19 05:55:24 | ||
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文档简介
高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应
第2节 法拉第电磁感应定律（动力学能量的综合）
一、单项选择题
1．如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R．整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（垂直纸面向里）．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动．令U表示MN两端电压的大小，则（ ）
A．false，流过固定电阻R的感应电流由b经R到d
B．false，流过固定电阻R的感应电流由d经R到b
C．MN受到的安培力大小false，方向水平向右
D．MN受到的安培力大小false，方向水平向左
2．如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2，则在先后两种情况下（ ）
A．线圈中的感应电动势之比为false：false：2
B．线圈中的感应电流之比为false：false：1
C．线圈中产生的焦耳热之比false：false：1
D．通过线圈某截面的电荷量之比false：false：1
3．如图所示，金属棒MN，在竖直放置的两根平行导轨上无摩擦地下滑，导轨间串联一个电阻，磁感强度垂直于导轨平面，金属棒和导轨的电阻不计，设MN下落过程中，电阻R上消耗的最大功率为P，要使R消耗的电功率增大到4P，可采取的方法是（ ）
A．使MN的质量增大到原来的2倍
B．使磁感强度B增大到原来的2倍
C．使MN和导轨间距同时增大到原来的2倍
D．使电阻R的阻值减到原来的一半
4．在光滑水平面上，一质量为false，边长为false的正方形导线框false，在水平向右的恒力F的作用下穿过某匀强磁场，该磁场的方向竖直向下．宽度为false，俯视图如图所示．已知dc边进入磁场时的速度为false， ab边离开磁场时的速度仍为false．下列说法正确的是（ ）
A．线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同
B．线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反
C．线框穿过磁场的过程中一直做匀速直线运动
D．线框穿过磁场过程中恒力F做的功等于线框产生的焦耳热
5．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，其余电路电阻都不计，匀强磁场垂直于导轨平面向下，磁感应强度大小为B．现将质量为m的导体棒由静止释放，当棒下滑到稳定状态时，速度为v．下列说法错误的是（ ）
A．导体棒达到稳定状态前做加速度减少的加速运动
B．当导体棒速度达到false时加速度为false
C．导体棒的a端电势比b端电势高
D．导体棒达到稳定状态后，电阻R产生的焦耳热等于重力所做的功
6．如图所示，固定在同一绝缘水平面内的两平行长直金属导轨，间距为false，其左侧用导线接有两个阻值均为false的电阻，整个装置处在磁感应强度方向竖直向上、大小为false的匀强磁场中。一质量为false的金属杆false垂直于导轨放置，已知杆接入电路的电阻为false，杆与导轨之间的动摩擦因数为0.3，对杆施加方向水平向右、大小为false的拉力，杆从静止开始沿导轨运动，杆与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度大小false，则当杆的速度大小为false时（ ）
A．杆false的加速度大小为false
B．通过杆false的电流大小为false，方向从false到false
C．杆false两端的电压为false
D．杆false产生的电功率为false
7．如图所示，由同种材料制成，粗细均匀，边长为L、总电阻为R的单匝正方形闭合线圈MNPQ放置在水平面上，空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场，磁场两边界成θ=false角。现使线圈以水平向右的速度ν匀速进入磁场，则（ ）
A．当线圈中心经过磁场边界时，N、P两点间的电势差U=BLv
B．当线圈中心经过磁场边界时，线圈所受安培力大小false
C．线圈从开始进入磁场到其中心经过磁场边界的过程中，回路中的平均电功率false
D．线圈从开始进入磁场到其中心经过磁场边界的过程中，通过导线某一横截面的电荷量false
8．如图，空间中存在一匀强磁场区域，磁感应强度大小为false，磁场方向与竖直面（纸面）垂直，磁场的上、下边界（虚线）均为水平面，间距为false，纸面内磁场上方有一个质量为false、电阻为false的正方形导线框false，边长为false，其上、下两边均与磁场边界平行，若线框从上边界上方某处自由下落，恰能匀速进入磁场，则（ ）
A．线框释放处距离磁场上边界的高度为false
B．线圈进入磁场的过程中机械能的减少量为false
C．线圈进入磁场的过程中流过线圈横截面的电量为false
D．线圈的false边到达磁场下边界时的速度为false
9．如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接.右端接一个阻值为R的定值电阻，平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为m、接入电路的电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止，已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。则金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）
A．流过金属棒的最大电流为false
B．通过金属棒的电荷量为false
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒产生的焦耳热为falsemg(h－μd)
10．如图所示，两足够长的光滑导轨水平放置，相距为d，左端MN用直导线相连，导轨及直导线的电阻都不计。阻值为r的金属棒ab可在导轨上滑动，整个装置处于竖直向下的均匀磁场中，其磁感应强度按B=kt的规律随时间变化（k为常数）。在水平外力的作用下，金属棒ab从t=0时刻开始，以速度v沿导轨向右匀速运动，已知t= t0时刻，拉力大小为F，则下列说法正确的是（ ）
A．回路中感应电动势的大小为ktdv
B．回路中电流方向为MabN
C．t=t0时刻，回路中的电功率小于false
D．t= t0时刻，回路中的电功率大于false
二、多项选择题
11．如图，水平固定的光滑U型金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，导轨间距为L。一金属棒从导轨右端以大小为v的速度滑上导轨，金属棒最终停在导轨上。已知金属棒的质量为m、长度为L、电阻为R，金属棒与导轨始终接触良好，不计导轨的电阻，则（ ）
A．金属棒静止前做匀减速直线运动
B．金属棒刚滑上导轨时的加速度最大
C．金属棒速度为false时消耗的电功率为false
D．金属棒从滑上导轨到静止的过程中产生的热量为false
12．如图所示，足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，间距为L＝0.5 m，一匀强磁场磁感应强度B＝0.2 T垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P间连接阻值为R＝0.40 Ω的电阻，质量为m＝0.01 kg、电阻不计的金属棒ab垂直紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，经过一段时间金属棒达到稳定状态，这段时间内通过R的电荷量为0.3 C，则在这一过程中（g取10 m/s2） （ ）
A．棒ab所受安培力的最大值为0.05 N B．这段时间内，棒ab下降的高度1.2 m
C．重力的最大功率为0.1 W D．电阻R上产生的焦耳热为0.04 J
13．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻false将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示false除电阻R外其余电阻不计false现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（ ）
A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为false
C．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为false
D．金属棒下落过程中，电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
14．两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是（ ）
A．ab杆所受拉力F的大小为false
B．cd杆电流从d到c
C．回路中的电流强度为false
D．μ与v1大小的关系为false
15．如图所示，两根固定的光滑平行金属轨道间距false，其中false部分为竖直平面内的四分之一圆弧，半径false，false部分在水平面内且足够长。导轨false所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小false，在导轨最右端接有一阻值false的定值电阻。一质量false、电阻false的导体棒false在导轨的false位置处由静止释放，导体棒false运动过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度false，则在导体棒false运动的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒false运动到false刚进入磁场时，加速度大小为false
B．导体棒false运动到false刚进入磁场时，电阻R两端的电压为false
C．电阻false上产生的焦耳热为falsefalse
D．通过电阻false的电荷量为falsefalse
三、填空题
16．如图所示，光滑的false形金属导轨水平放置，不计电阻，宽度false，左端的false间接有定值电阻false,电阻false的金属棒false重直导轨放置在两条导轨上，并用水平绝缘细线通过光滑的定滑轮连接质量false的重物，重物静止在地面上，细线拉直，已知false间距离false.某时刻开始，导轨平面内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度false从零开始随时间均匀增大，变化率false.则重物未离开地面前通过false的电流为_______false，当重物对地面的压力为零时，磁场的磁感应强度大小为_______false．(false取false)
17．如图所示，竖直平行放置的足够长的光滑导轨，相距false，电阻不计，上端接有阻值为false的电阻，下面连有一根接触良好的能自由运动的水平导体棒，重力false，电阻为false，在导轨间有与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为false.现使导体棒在重力的作用下向下运动，则导体棒下落的最大速度为false_______false；导体棒两端的最大电压为false__________V；上端电阻的最大功率false_____W.
18．如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m，电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示。杆的质量m=______kg，杆的加速度a=_________m/s2。
四、解答题
19．如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=0.5m的光滑金属“U”型导轨，导轨右端接有R=1Ω的电阻，在“U”型导轨右侧l=1m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t=0时刻，质量为m=0.1kg、内阻r=1Ω导体棒ab以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导轨的电阻忽略不计，g取10m/s2．
（1）求第一秒内流过ab电流的大小及方向；
（2）求ab棒进磁场瞬间的加速度大小；
（3）导体棒最终停止在导轨上，求全过程回路中产生的焦耳热．
20．如图所示，间距false、足够长的平行金属导轨倾角false，底端接一阻值为false的电阻，质量false的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量false的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻false（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数false，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小false，已知重力加速度false，false，现将重锤由静止释放．求：
(1)刚释放重锤瞬间重锤的加速度a；
(2)重锤的最大速度v；
(3)重锤下降false时，其速度已经达到最大速度v，求电阻R上产生的焦耳热。
21．如图所示，MN、PQ两条足够长平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定，导轨间距L=0.5m，M、P接入最大阻值为10Ω的滑动变阻器R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度B=2.0T。质量为m=0.5kg的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的阻值为r=1.0Ω。现从静止释放杆ab，已知重力加速度g取10m/s2，轨道足够长且电阻不计，忽略空气阻力。
(1)当滑动变阻器R调整到4Ω时，求导体棒下滑的最大速度；
(2)当滑动变阻器R调整到9Ω时，金属杆自静止下滑s=250m时已经开始匀速下滑，求下滑250m所用时间t。
参考答案
一、单项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
C
A
D
C
C
D
B
D
D
二、多项选择题
11
12
13
14
15
BC
BD
ABC
BD
AD
三、填空题
16．0.2 20
17．10 8 16
18．0.1kg 10m/s2
四、解答题
19．（1）0.25A,方向由a流向b（2）1.25m/s2（3）0.175J
【解析】
（1）第一秒内磁场随时间均匀变化，由法拉第电磁感应定律有false
所以流过ab的电流false
方向：由a流向b；
（2）依题意可知ab棒在1s末时刻进入磁场（速度仍为v0），此后磁感应强度保持不变
则
E2=Bdv0=0.5V
false
F=BI2d
由牛顿第二定律，有 BI2d=ma
所以 a=1.25m/s2
（3）依据焦耳定律Q1＝I12（R+r）t1＝0.125J
功能关系，则有false
全过程回路产生的焦耳热Q=Q1+Q2=0.175J
20．(1)false；(2)false；(3)false
【解析】
(1)刚释放重锤瞬间，以重锤为对象，根据牛顿第二定律得false ①
以金属棒为对象，根据牛顿第二定律得false ②
由①②式解得false
(2)重锤和金属棒匀速运动时，重锤的速度最大。因为重锤匀速运动，细线的拉力等于重锤的重力，以金属棒为对象，根据平衡条件得false ③
金属棒切割磁感线产生的感应电动势false ④
根据闭合电路欧姆定律得false ⑤
根据安培力公式得false ⑥
由③④⑤⑥式解得，重锤的最大速度false
(3)重锤下降false时，其速度已经达到最大速度v，根据能量守恒定律得
false ⑦
电阻R上产生的焦耳热false ⑧
由⑦⑧式解得，电阻R上产生的焦耳热false
21．(1)false；(2)false
【解析】
(1)设最大速度为false，根据法拉第电磁感应定律false
根据闭合电路欧姆定律false
当达到最大速度时，导体棒处于平衡状态false
代入数据得false
(2)流过金属棒的电荷量false
下滑过程中安培力的冲量false
根据动量定理false
根据(1)问，当false调整到false，回路电阻增加1倍，所以false
代入数据得false
第2节 法拉第电磁感应定律（动力学能量的综合）
一、单项选择题
1．如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R．整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（垂直纸面向里）．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动．令U表示MN两端电压的大小，则（ ）
A．false，流过固定电阻R的感应电流由b经R到d
B．false，流过固定电阻R的感应电流由d经R到b
C．MN受到的安培力大小false，方向水平向右
D．MN受到的安培力大小false，方向水平向左
2．如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2，则在先后两种情况下（ ）
A．线圈中的感应电动势之比为false：false：2
B．线圈中的感应电流之比为false：false：1
C．线圈中产生的焦耳热之比false：false：1
D．通过线圈某截面的电荷量之比false：false：1
3．如图所示，金属棒MN，在竖直放置的两根平行导轨上无摩擦地下滑，导轨间串联一个电阻，磁感强度垂直于导轨平面，金属棒和导轨的电阻不计，设MN下落过程中，电阻R上消耗的最大功率为P，要使R消耗的电功率增大到4P，可采取的方法是（ ）
A．使MN的质量增大到原来的2倍
B．使磁感强度B增大到原来的2倍
C．使MN和导轨间距同时增大到原来的2倍
D．使电阻R的阻值减到原来的一半
4．在光滑水平面上，一质量为false，边长为false的正方形导线框false，在水平向右的恒力F的作用下穿过某匀强磁场，该磁场的方向竖直向下．宽度为false，俯视图如图所示．已知dc边进入磁场时的速度为false， ab边离开磁场时的速度仍为false．下列说法正确的是（ ）
A．线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同
B．线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反
C．线框穿过磁场的过程中一直做匀速直线运动
D．线框穿过磁场过程中恒力F做的功等于线框产生的焦耳热
5．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，其余电路电阻都不计，匀强磁场垂直于导轨平面向下，磁感应强度大小为B．现将质量为m的导体棒由静止释放，当棒下滑到稳定状态时，速度为v．下列说法错误的是（ ）
A．导体棒达到稳定状态前做加速度减少的加速运动
B．当导体棒速度达到false时加速度为false
C．导体棒的a端电势比b端电势高
D．导体棒达到稳定状态后，电阻R产生的焦耳热等于重力所做的功
6．如图所示，固定在同一绝缘水平面内的两平行长直金属导轨，间距为false，其左侧用导线接有两个阻值均为false的电阻，整个装置处在磁感应强度方向竖直向上、大小为false的匀强磁场中。一质量为false的金属杆false垂直于导轨放置，已知杆接入电路的电阻为false，杆与导轨之间的动摩擦因数为0.3，对杆施加方向水平向右、大小为false的拉力，杆从静止开始沿导轨运动，杆与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度大小false，则当杆的速度大小为false时（ ）
A．杆false的加速度大小为false
B．通过杆false的电流大小为false，方向从false到false
C．杆false两端的电压为false
D．杆false产生的电功率为false
7．如图所示，由同种材料制成，粗细均匀，边长为L、总电阻为R的单匝正方形闭合线圈MNPQ放置在水平面上，空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场，磁场两边界成θ=false角。现使线圈以水平向右的速度ν匀速进入磁场，则（ ）
A．当线圈中心经过磁场边界时，N、P两点间的电势差U=BLv
B．当线圈中心经过磁场边界时，线圈所受安培力大小false
C．线圈从开始进入磁场到其中心经过磁场边界的过程中，回路中的平均电功率false
D．线圈从开始进入磁场到其中心经过磁场边界的过程中，通过导线某一横截面的电荷量false
8．如图，空间中存在一匀强磁场区域，磁感应强度大小为false，磁场方向与竖直面（纸面）垂直，磁场的上、下边界（虚线）均为水平面，间距为false，纸面内磁场上方有一个质量为false、电阻为false的正方形导线框false，边长为false，其上、下两边均与磁场边界平行，若线框从上边界上方某处自由下落，恰能匀速进入磁场，则（ ）
A．线框释放处距离磁场上边界的高度为false
B．线圈进入磁场的过程中机械能的减少量为false
C．线圈进入磁场的过程中流过线圈横截面的电量为false
D．线圈的false边到达磁场下边界时的速度为false
9．如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接.右端接一个阻值为R的定值电阻，平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为m、接入电路的电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止，已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。则金属棒穿过磁场区域的过程中（ ）
A．流过金属棒的最大电流为false
B．通过金属棒的电荷量为false
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒产生的焦耳热为falsemg(h－μd)
10．如图所示，两足够长的光滑导轨水平放置，相距为d，左端MN用直导线相连，导轨及直导线的电阻都不计。阻值为r的金属棒ab可在导轨上滑动，整个装置处于竖直向下的均匀磁场中，其磁感应强度按B=kt的规律随时间变化（k为常数）。在水平外力的作用下，金属棒ab从t=0时刻开始，以速度v沿导轨向右匀速运动，已知t= t0时刻，拉力大小为F，则下列说法正确的是（ ）
A．回路中感应电动势的大小为ktdv
B．回路中电流方向为MabN
C．t=t0时刻，回路中的电功率小于false
D．t= t0时刻，回路中的电功率大于false
二、多项选择题
11．如图，水平固定的光滑U型金属导轨处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，导轨间距为L。一金属棒从导轨右端以大小为v的速度滑上导轨，金属棒最终停在导轨上。已知金属棒的质量为m、长度为L、电阻为R，金属棒与导轨始终接触良好，不计导轨的电阻，则（ ）
A．金属棒静止前做匀减速直线运动
B．金属棒刚滑上导轨时的加速度最大
C．金属棒速度为false时消耗的电功率为false
D．金属棒从滑上导轨到静止的过程中产生的热量为false
12．如图所示，足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，间距为L＝0.5 m，一匀强磁场磁感应强度B＝0.2 T垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P间连接阻值为R＝0.40 Ω的电阻，质量为m＝0.01 kg、电阻不计的金属棒ab垂直紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，经过一段时间金属棒达到稳定状态，这段时间内通过R的电荷量为0.3 C，则在这一过程中（g取10 m/s2） （ ）
A．棒ab所受安培力的最大值为0.05 N B．这段时间内，棒ab下降的高度1.2 m
C．重力的最大功率为0.1 W D．电阻R上产生的焦耳热为0.04 J
13．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻false将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示false除电阻R外其余电阻不计false现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（ ）
A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为false
C．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为false
D．金属棒下落过程中，电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
14．两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是（ ）
A．ab杆所受拉力F的大小为false
B．cd杆电流从d到c
C．回路中的电流强度为false
D．μ与v1大小的关系为false
15．如图所示，两根固定的光滑平行金属轨道间距false，其中false部分为竖直平面内的四分之一圆弧，半径false，false部分在水平面内且足够长。导轨false所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小false，在导轨最右端接有一阻值false的定值电阻。一质量false、电阻false的导体棒false在导轨的false位置处由静止释放，导体棒false运动过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度false，则在导体棒false运动的整个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒false运动到false刚进入磁场时，加速度大小为false
B．导体棒false运动到false刚进入磁场时，电阻R两端的电压为false
C．电阻false上产生的焦耳热为falsefalse
D．通过电阻false的电荷量为falsefalse
三、填空题
16．如图所示，光滑的false形金属导轨水平放置，不计电阻，宽度false，左端的false间接有定值电阻false,电阻false的金属棒false重直导轨放置在两条导轨上，并用水平绝缘细线通过光滑的定滑轮连接质量false的重物，重物静止在地面上，细线拉直，已知false间距离false.某时刻开始，导轨平面内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度false从零开始随时间均匀增大，变化率false.则重物未离开地面前通过false的电流为_______false，当重物对地面的压力为零时，磁场的磁感应强度大小为_______false．(false取false)
17．如图所示，竖直平行放置的足够长的光滑导轨，相距false，电阻不计，上端接有阻值为false的电阻，下面连有一根接触良好的能自由运动的水平导体棒，重力false，电阻为false，在导轨间有与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为false.现使导体棒在重力的作用下向下运动，则导体棒下落的最大速度为false_______false；导体棒两端的最大电压为false__________V；上端电阻的最大功率false_____W.
18．如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m，电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t的关系如图乙所示。杆的质量m=______kg，杆的加速度a=_________m/s2。
四、解答题
19．如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=0.5m的光滑金属“U”型导轨，导轨右端接有R=1Ω的电阻，在“U”型导轨右侧l=1m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t=0时刻，质量为m=0.1kg、内阻r=1Ω导体棒ab以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导轨的电阻忽略不计，g取10m/s2．
（1）求第一秒内流过ab电流的大小及方向；
（2）求ab棒进磁场瞬间的加速度大小；
（3）导体棒最终停止在导轨上，求全过程回路中产生的焦耳热．
20．如图所示，间距false、足够长的平行金属导轨倾角false，底端接一阻值为false的电阻，质量false的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量false的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻false（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数false，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小false，已知重力加速度false，false，现将重锤由静止释放．求：
(1)刚释放重锤瞬间重锤的加速度a；
(2)重锤的最大速度v；
(3)重锤下降false时，其速度已经达到最大速度v，求电阻R上产生的焦耳热。
21．如图所示，MN、PQ两条足够长平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定，导轨间距L=0.5m，M、P接入最大阻值为10Ω的滑动变阻器R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度B=2.0T。质量为m=0.5kg的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的阻值为r=1.0Ω。现从静止释放杆ab，已知重力加速度g取10m/s2，轨道足够长且电阻不计，忽略空气阻力。
(1)当滑动变阻器R调整到4Ω时，求导体棒下滑的最大速度；
(2)当滑动变阻器R调整到9Ω时，金属杆自静止下滑s=250m时已经开始匀速下滑，求下滑250m所用时间t。
参考答案
一、单项选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
C
A
D
C
C
D
B
D
D
二、多项选择题
11
12
13
14
15
BC
BD
ABC
BD
AD
三、填空题
16．0.2 20
17．10 8 16
18．0.1kg 10m/s2
四、解答题
19．（1）0.25A,方向由a流向b（2）1.25m/s2（3）0.175J
【解析】
（1）第一秒内磁场随时间均匀变化，由法拉第电磁感应定律有false
所以流过ab的电流false
方向：由a流向b；
（2）依题意可知ab棒在1s末时刻进入磁场（速度仍为v0），此后磁感应强度保持不变
则
E2=Bdv0=0.5V
false
F=BI2d
由牛顿第二定律，有 BI2d=ma
所以 a=1.25m/s2
（3）依据焦耳定律Q1＝I12（R+r）t1＝0.125J
功能关系，则有false
全过程回路产生的焦耳热Q=Q1+Q2=0.175J
20．(1)false；(2)false；(3)false
【解析】
(1)刚释放重锤瞬间，以重锤为对象，根据牛顿第二定律得false ①
以金属棒为对象，根据牛顿第二定律得false ②
由①②式解得false
(2)重锤和金属棒匀速运动时，重锤的速度最大。因为重锤匀速运动，细线的拉力等于重锤的重力，以金属棒为对象，根据平衡条件得false ③
金属棒切割磁感线产生的感应电动势false ④
根据闭合电路欧姆定律得false ⑤
根据安培力公式得false ⑥
由③④⑤⑥式解得，重锤的最大速度false
(3)重锤下降false时，其速度已经达到最大速度v，根据能量守恒定律得
false ⑦
电阻R上产生的焦耳热false ⑧
由⑦⑧式解得，电阻R上产生的焦耳热false
21．(1)false；(2)false
【解析】
(1)设最大速度为false，根据法拉第电磁感应定律false
根据闭合电路欧姆定律false
当达到最大速度时，导体棒处于平衡状态false
代入数据得false
(2)流过金属棒的电荷量false
下滑过程中安培力的冲量false
根据动量定理false
根据(1)问，当false调整到false，回路电阻增加1倍，所以false
代入数据得false