- 电磁感应中的能量转化
- 共184题
如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B1＝B，B2＝2B，一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到在每个磁场中各有一半的面积时，线框的速度为v/2，则下列判断正确的是
A此过程中通过线框截面的电量为
B此过程中线框克服安培力做的功为
C此时线框的加速度为
D此时线框中的电功率为
正确答案
解析
略。
知识点
如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m的导体ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，导体与导轨之间的动摩擦因数为
A导体速度的最大值为
B流过电阻R的电量为
C恒力F与摩擦力做功之和等于整个回路中产生的焦耳热
D恒力F与安培力冲量之和等于杆动量的变化量
正确答案
解析
略
知识点
（1）如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则 （ ）
A，6种光子中有2种属于巴耳末系
B，6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的
C，若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应
D，使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量
E，6种光子中频率最大的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的
（2）两根足够长的平行光滑导轨，相距1m水平放置。匀强磁场竖直向上穿过整个导轨所在的空间，B＝0.4T，金属棒ab、cd质量分别为0.1kg和0.2kg，电阻分别为0.4Ω和0.2Ω，并排垂直横跨在导轨上。若两棒以相同的初速度3m／s向相反方向分开，不计导轨电阻，求：
①棒运动达到稳定时ab棒的速度大小。
②金属棒运动达到稳定的过程中，回路上释放出的焦耳热。
③金属棒运动达到稳定后，两棒间距离增加了多少。
正确答案
答案：（1） ADE
解析
（2） 1ab、cd棒组成的系统动量守恒，最终具有共同速度V，以水平向右为正方 向，则mcdV0 – mabV0 =（mcd + mab）V （2分） V = 1 m/s（1分）
2根据能量转化与守恒定律，产生的焦耳热为:
3对cd棒利用动量定理：– BIL·t = mcd（V – V0）
BLq = mcd（V0 – V）
又 q= BLs /（R1 + R2）
s = mcd（V0 – V）（R1+R2）/ B2L2 = 1. 5 m (3分)
知识点
在如图所示的装置中，PQM和
求：
（1）cd棒匀速运动的速度大小；
（2）运动过程中轻绳产生的张力的大小；
（3）若cd棒从静止释放到刚达到最大速度的过程中产生的焦耳热为W，求此过程中cd棒下落的距离。
正确答案
见解析。
解析
（1）cd棒匀速运动时，所受安培力跟重力相平衡，令此时回路中的电流为I，cd棒的速度为
（2）令细绳产生的张力大小为T，物块的加速度大小为a，由牛顿第二定律：
对物块有
对ab棒有
由以上两式可解得：
（3）由能量的转化和守恒定律有：
可解得
知识点
如图甲所示，在竖直平面内有一单匝正方形线圈和一垂直于竖直平面向里的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，磁场上、下边界AB和CD均水平，线圈的ab边水平且与AB间有一定的距离。现在让线圈无初速自由释放，图乙为线圈从自由释放到cd边恰好离开CD边界过程中的速度一时间关系图象。已知线圈的电阻为r，且线圈平面在线圈运动过程中始终处在竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度为g，则根据图中的数据和题中所给物理量可得
A在0～t3时间内，线圈中产生的热量为
B在t2～t3时间内，线圈中cd两点之间的电势差为零
C在t3～t4时间内，线圈中ab边电流的方向为从b流向a
D在0～t3时间内，通过线圈回路的电荷量为
正确答案
解析
略
知识点
两根足够长的间距为L的光滑导轨竖直放置，底端接阻值为R的电阻。将阻值也为R金属棒悬挂在一固定的轻弹簧下端，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。导轨电阻不计，重力加速度为g。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一定等于g
B金属棒到达最低点的加速度一定小于g
C金属棒的速度为v时，电阻R的电功率为
D电路上产生的总热量可能等于金属棒重力势能的减少量
正确答案
解析
略
知识点
在倾角为θ足够长的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，磁场方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，如图所示。一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框在t＝0时刻以速度v0进入磁场，恰好做匀速直线运动。若经过时间t0，线框ab边到达
A当ab边刚越过
Bt时刻线框匀速运动的速度为
Ct时间内线框中产生的热量为
D离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动
正确答案
解析
略
知识点
如图所示，垂直纸面向里的磁感应强度为B的有界方形匀强磁场区域，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沿垂直磁场边界方向运动，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，则线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量为_____，线框产生的热量可能为_______。
正确答案
解析
略
知识点
如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m的导体棒ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。现导体棒在水平向左、垂直于导体棒的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中导体棒始终与导轨保持垂直）。设导体棒接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则在此过程，下列说法正确的是
A导体棒的速度最大值为
B流过电阻R的电荷量为
C恒力F和摩擦力对导体棒做的功之和等于导体棒动能的变化量
D恒力F和安培力对导体棒做的功之和大于导体棒动能的变化量
正确答案
解析
略
知识点
如图所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h，磁感应强度为B。有一长度为L、宽度为b（b<h）、电阻为R、质量为m的矩形线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落，当线圈的下边穿出磁场时，恰好以速率v匀速运动。已知重力加速度为g，求
（1）线圈匀速运动的速率v；
（2）穿过磁场区域过程中，线圈中产生的热量Q；
（3）线圈穿过磁场区域所经历的时间t。
正确答案
见解析
解析
（1）线圈匀速穿出磁场，产生的感应电动势为 
回路中的电流为 
此时线圈受到竖直向上的安培力 
由平衡条件得 
所以 
（2）线圈穿过磁场区域过程中，由功能关系 
所以 
（3）线圈进入磁场过程中，下边进入磁场时线圈的速率为0，上边进入磁场时线圈的速率为v1。当其速率为V时，由牛顿运动定律
又 
整理，得
求和，得
所以
故
接着线圈在磁场以g匀加速运动，有
最后线圈匀速穿出磁场，有
所以
知识点
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