《（江蘇專用）2021版高考物理一輪復習 課后限時集訓31 電磁感應中動力學、動量和能量問題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專用）2021版高考物理一輪復習 課后限時集訓31 電磁感應中動力學、動量和能量問題（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 課后限時集訓31電磁感應中動力學、動量和能量問題建議用時：45分鐘1.如圖所示，兩根平行金屬導軌置于水平面內(nèi)，導軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向下?，F(xiàn)使磁感應強度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是()Aab中的感應電流方向由b到aBab中的感應電流逐漸減小Cab所受的安培力保持不變Dab所受的靜摩擦力逐漸減小D導體棒ab、電阻R、導軌構成閉合回路，磁感應強度均勻減小，則閉合回路中的磁通量均勻減小，根據(jù)楞次定律，可知回路中產(chǎn)生順時針方向的感應電流，ab中的電流方向由a到b，故選項A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定

2、律，感應電動勢EkS，回路面積S不變，即感應電動勢為定值，根據(jù)閉合電路歐姆定律I，所以ab中的電流大小不變，故選項B錯誤；安培力FBIL，電流大小不變，磁感應強度減小，則安培力減小，故選項C錯誤；導體棒處于靜止狀態(tài)，所受合力為零，對其受力分析，水平方向靜摩擦力f與安培力F等大反向，安培力減小，則靜摩擦力減小，故選項D正確。2.如圖所示，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框；在導線框右側有一寬度為d(dL)的條形勻強磁場區(qū)域，磁場的邊界與導線框的一邊平行，磁場方向豎直向下。導線框以某一初速度向右運動。t0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域。下列vt圖

3、象中，可能正確描述上述過程的是()ABCDD導線框開始進入磁場過程，通過導線框的磁通量增大，有感應電流，進而受到與運動方向相反的安培力作用，速度減小，感應電動勢減小，感應電流減小，安培力減小，導線框的加速度減小，vt圖線的斜率減??；導線框全部進入磁場中，磁通量不變，無感應電流，導線框做勻速直線運動；導線框從磁場中出來的過程，有感應電流，又會受到安培力阻礙作用，速度減小，加速度減小，選項D正確。3.(多選)如圖所示，兩條電阻不計的平行光滑導軌豎直放置在垂直紙面向里的勻強磁場內(nèi)，已知磁感應強度B0.5 T，導體棒ab、cd的長度均為0.2 m，電阻均為0.1 ，重力均為0.1 N?，F(xiàn)用力向上拉動導

4、體棒ab，使之勻速上升(導體棒ab、cd與導軌接觸良好)，此時cd靜止不動。則在ab上升時，下列說法正確的是()Aab受到的拉力大小為2 NBab向上運動的速度為2 m/sC在2 s內(nèi)，拉力做功，有0.4 J的機械能轉(zhuǎn)化為電能D在2 s內(nèi)，拉力做功為0.6 JBC對導體棒cd分析：mgBIl，代入數(shù)據(jù)解得v2 m/s，故選項B正確；對導體棒ab分析：FmgBIl0.2 N，選項A錯誤；在2 s內(nèi)拉力做功轉(zhuǎn)化為ab棒的重力勢能和電路中的電能，電能等于克服安培力做的功，即W電F安vt0.4 J，選項C正確；在2 s內(nèi)拉力做的功為W拉Fvt0.8 J，選項D錯誤。4.(多選)如圖所示，相距為d的兩水

5、平虛線L1和L2分別是水平向里的勻強磁場的上下兩個邊界，磁場的磁感應強度為B，正方形線框abcd邊長為L(Ld)，質(zhì)量為m，將線框在磁場上方高h處由靜止釋放。如果ab邊進入磁場時的速度為v0，cd邊剛穿出磁場時的速度也為v0，則從ab邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程中()A線框中一直有感應電流B線框中有一階段的加速度為重力加速度gC線框中產(chǎn)生的熱量為mg(dhL)D線框有一階段做減速運動BD正方形線框abcd邊長為L(Ld)，所以cd進入磁場后，ab還在磁場內(nèi)，所以線框磁通量不變，即無感應電流，故A錯誤；由以上分析知，有一段過程，線框無感應電流，只受重力，線框的加速度為g，故B正確；根

6、據(jù)能量守恒定律可知從ab邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的整個過程：動能變化為0，重力勢能轉(zhuǎn)化為線框產(chǎn)生的熱量，Qmg(dL)，故C錯誤；線框ab邊剛進入磁場速度為v0，cd邊剛穿出磁場時速度也為v0，線框有一階段的加速度為g，在整個過程中必然也有一段減速過程，故D正確。5.如圖所示，水平面上固定著兩根相距L且電阻不計的足夠長的光滑金屬導軌，導軌處于方向豎直向下、磁感應強度為B的勻強磁場中，銅棒a、b的長度均等于兩導軌的間距、電阻均為R、質(zhì)量均為m，銅棒平行地靜止在導軌上且與導軌接觸良好，現(xiàn)給銅棒a一個平行導軌向右的瞬時沖量I，關于此后的過程，下列說法正確的是()A回路中的最大電流為B銅棒b的最

7、大加速度為C銅棒b獲得的最大速度為D回路中產(chǎn)生的總焦耳熱為B由題意知a獲得沖量I時速度最大，即va，此后a在安培力作用下做減速運動，b在安培力作用下做加速運動，回路中產(chǎn)生的電動勢EBL(vavb)，可知a剛獲得沖量時回路中產(chǎn)生的感應電流最大，即Im，故A錯誤；開始時b所受安培力最大，即FmBImL，則b棒的最大加速度am，故B正確；由題意知，a棒做減速運動，b棒做加速運動，當a、b速度相等時，兩棒同時向右做勻速直線運動，根據(jù)動量守恒定律可知，I2mvab，即vab，此速度亦為b棒的最大速度，故C錯誤；根據(jù)系統(tǒng)能量守恒，則有mv(mm)vQ，即Q，故D錯誤。6(2019懷化模擬)如圖甲所示，足夠

8、長、電阻不計的光滑平行金屬導軌MN、PQ豎直放置，其寬度L1 m，一勻強磁場垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P之間連接阻值為R0.40 的電阻，質(zhì)量為m0.01 kg、電阻為r0.30 的金屬棒ab緊貼在導軌上?，F(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑，下滑過程中ab始終保持水平，且與導軌接觸良好，其下滑距離x與時間t的關系如圖乙所示，圖象中的OA段為曲線，AB段為直線，導軌電阻不計，g取10 m/s2(忽略ab棒運動過程中對原磁場的影響)，求：甲乙(1)判斷金屬棒兩端a、b的電勢高低；(2)磁感應強度B的大??；(3)在金屬棒ab從開始運動的1.5 s內(nèi)，內(nèi)阻R上產(chǎn)生的熱量。解析(1)由右手定則可知，ab

9、中的感應電流由a流向b，ab相當于電源，則b點電勢高，a點電勢低。(2)由xt圖象求得t1.5 s時金屬棒的速度為：v m/s7 m/s金屬棒勻速運動時所受的安培力大小為FBIL，I，EBLv聯(lián)立得：F根據(jù)平衡條件得：Fmg則有：mg代入數(shù)據(jù)解得：B0.1 T。(3)金屬棒ab在開始運動的1.5 s內(nèi)，金屬棒的重力勢能減少量轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能和電路的內(nèi)能。設電路中產(chǎn)生的總焦耳熱為Q根據(jù)能量守恒定律得：mgxmv2Q代入數(shù)據(jù)解得：Q0.455 J故R產(chǎn)生的熱量為QRQ0.26 J。答案(1)b點電勢高，a點電勢低(2)0.1 T(3)0.26 J7.(多選)如圖所示，水平放置的光滑金屬長導軌MM

10、和NN之間接有電阻R，導軌左、右兩區(qū)域分別存在方向相反且與導軌平面垂直的勻強磁場，設左、右區(qū)域磁場的磁感應強度大小均為B，虛線為兩區(qū)域的分界線。一根阻值也為R的金屬棒ab放在導軌上并與其垂直，導軌電阻不計。若金屬棒ab在恒定外力F的作用下從左邊的磁場區(qū)域距離磁場邊界x處勻速運動到右邊的磁場區(qū)域距離磁場邊界x處。下列說法正確的是()A當金屬棒通過磁場邊界時，通過電阻R的電流反向B當金屬棒通過磁場邊界時，金屬棒受到的安培力反向C金屬棒在題設的運動過程中，通過電阻R的電荷量等于零D金屬棒在題設的運動過程中，回路中產(chǎn)生的熱量等于FxAC金屬棒的運動方向不變，磁場方向反向，則電流方向反向，A正確；電流方

11、向反向，磁場也反向時，安培力的方向不變，B錯誤；由q知，因為初、末狀態(tài)磁通量相等，所以通過電阻R的電荷量等于零，C正確；由于金屬棒勻速運動，所以動能不變，即外力做功全部轉(zhuǎn)化為電熱，Q2Fx，D錯誤。8(多選)如圖甲所示，在傾斜角為的光滑斜面內(nèi)分布著垂直于斜面的勻強磁場，以垂直于斜面向上為磁感應強度正方向，其磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。質(zhì)量為m的矩形金屬框從t0時刻由靜止釋放，t3時刻的速度為v，移動的距離為L，重力加速度為g。在金屬框下滑的過程中，下列說法正確的是()甲乙At1t3時間內(nèi)金屬框中的電流方向不變B0t3時間內(nèi)金屬框做勻加速直線運動C0t3時間內(nèi)金屬框做加速度逐漸減小的

12、直線運動D0t3時間內(nèi)金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLsin mv2ABt1t3時間內(nèi)穿過金屬框的磁通量先垂直于斜面向上減小，后垂直于斜面向下增大，根據(jù)楞次定律可知，金屬框中的電流方向不變，選項A正確；0t3時間內(nèi)，金屬框的ab邊與cd邊所受安培力等大反向，金屬框所受安培力為零，則所受的合力沿斜面向下，大小為mgsin ，做勻加速直線運動，選項B正確，C錯誤；0t3時間內(nèi)，金屬框所受的安培力為零，金屬框的機械能守恒，有mgLsin mv2，故金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱不等于mgLsin mv2，選項D錯誤。9.(多選)如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導軌固定在同一水平面內(nèi)，兩導軌間的距離為L。導軌上面

13、橫放著兩根導體棒ab、cd，與導軌一起構成閉合回路。兩根導體棒的質(zhì)量均為m，長度均為L，電阻均為R，其余部分的電阻不計。在整個導軌所在的平面內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。開始時，兩導體棒均在導軌上靜止不動，某時刻給導體棒ab以水平向右的初速度v0，則()A導體棒ab剛獲得速度v0時受到的安培力大小為B兩導體棒最終將以的速度沿導軌向右勻速運動C兩導體棒運動的整個過程中產(chǎn)生的熱量為mvD當導體棒ab的速度變?yōu)関0時，導體棒cd的加速度大小為BC當導體棒ab剛獲得速度v0時，導體棒cd還沒開始運動，此時導體棒ab產(chǎn)生的感應電動勢為EBLv0，回路中的感應電流為I，故此時導體棒ab

14、受到的安培力大小為FBIL，解得F，選項A錯誤；從開始到兩導體棒達到共同速度的過程中，兩導體棒的總動量守恒，則可得mv02mv，解得其共同速度為v，方向沿導軌向右，選項B正確；由能量守恒定律得，整個運動過程中產(chǎn)生的總熱量為Qmv2mv2，解得Qmv，選項C正確；設導體棒ab的速度變?yōu)関0時，導體棒cd的速度大小為v1，則由動量守恒定律可得mv0mv0mv1，此時回路中的感應電動勢為EBL，感應電流為I，此時導體棒cd受到的安培力為FBIL，所以導體棒cd的加速度大小為a，解得a，選項D錯誤。10(2019南平市適應性檢測)如圖所示，一對平行的粗糙金屬導軌固定于同一水平面上，導軌間距L0.2 m

15、，左端接有阻值R0.3 的電阻，右側平滑連接一對彎曲的光滑軌道。僅在水平導軌的整個區(qū)域內(nèi)存在豎直向上的勻強磁場，磁感應強度大小B1.0 T。一根質(zhì)量m0.2 kg、電阻r0.1 的金屬棒ab垂直放置于導軌上，在水平向右的恒力F作用下從靜止開始運動，當金屬棒通過位移x9 m時離開磁場，在離開磁場前已達到最大速度。當金屬棒離開磁場時撤去外力F，接著金屬棒沿彎曲軌道上升到最大高度h0.8 m處。已知金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)0.1，導軌電阻不計，棒在運動過程中始終與導軌垂直且與導軌保持良好接觸，取g 10 m/s2。求：(1)金屬棒運動的最大速率v；(2)金屬棒在磁場中速度為時的加速度大??；(3)金

16、屬棒在磁場區(qū)域運動過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。解析(1)金屬棒從出磁場到上升到彎曲軌道最高點，根據(jù)機械能守恒定律得：mv2mgh由得：v4 m/s。(2)金屬棒在磁場中做勻速運動時，設回路中的電流為I，根據(jù)平衡條件得FBILmgI 聯(lián)立式得F0.6 N金屬棒速度為時，設回路中的電流為I，根據(jù)牛頓第二定律得FBILmgmaI 聯(lián)立得：a1 m/s2。(3)設金屬棒在磁場區(qū)域運動過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q，根據(jù)功能關系：Fxmgxmv2Q則電阻R上的焦耳熱QRQ聯(lián)立解得：QR1.5 J。答案見解析11如圖甲所示，在水平桌面上固定著兩根相距L20 cm、相互平行的無電阻軌道P、Q，軌道一端固定

17、一根電阻R0.02 的導體棒a，軌道上橫置一根質(zhì)量m40 g、電阻可忽略不計的金屬棒b，兩棒相距也為L20 cm。該軌道平面處在磁感應強度大小可以調(diào)節(jié)的豎直向上的勻強磁場中。開始時，磁感應強度B00.1 T。設棒與軌道間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2。甲乙丙(1)若保持磁感應強度B0的大小不變，從t0時刻開始，給b棒施加一個水平向右的拉力，使它由靜止開始做勻加速直線運動，此拉力F的大小隨時間t變化關系如圖乙所示。求b棒做勻加速運動的加速度及b棒與軌道間的滑動摩擦力大??；(2)若從t0開始，磁感應強度B隨時間t按圖丙中圖象所示的規(guī)律變化，求在金屬棒b開始運動前，這個裝置釋放的熱

18、量。解析(1)由題圖乙可得拉力F的大小隨時間t變化的函數(shù)表達式為FF0t0.40.1t(N)當b棒勻加速運動時，根據(jù)牛頓第二定律有FFfF安maF安B0ILEB0LvIvat所以F安t聯(lián)立可得FFfmat由圖象可得：當t0時，F(xiàn)0.4 N，當t1 s時，F(xiàn)0.5 N。代入上式，可解得a5 m/s2，F(xiàn)f0.2 N。(2)當磁感應強度均勻增大時，閉合電路中有恒定的感應電流I。以b棒為研究對象，它受到的安培力逐漸增大，靜摩擦力也隨之增大，當磁感應強度增大到b棒所受安培力F安與最大靜摩擦力Ff相等時開始滑動感應電動勢EL20.02 VI1 Ab棒將要運動時，有F安BtILFf所以Bt1 T，根據(jù)BtB0t解得t1.8 s回路中產(chǎn)生的焦耳熱為QI2Rt0.036 J。答案(1)5 m/s20.2 N(2)0.036 J10