2023届高考物理一轮复习练习：电磁感应中的动力学和能量问题（Word版含答案）.doc

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1、电磁感应中的动力学和能量问题练习一、选择题1.如图所示，在一匀强磁场中有一 U 形导线框 abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻，ef 为垂直于 ab 的一根导体杆，它可在 ab、cd 上无摩擦地滑动杆 ef 及线框的电阻不计，开始时，给 ef一个向右的初速度，则()Aef将减速向右运动，但不是匀减速运动Bef 将匀减速向右运动，最后停止Cef 将匀速向右运动Def将往返运动2(多选)水平放置的 U 形导轨足够长，置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示磁感应强度大小 B5 T，导轨宽度 L0.4 m，左侧与 R0.5 的定值电阻连接，右侧有导体棒 ab跨放在导轨上，导体棒

2、 ab 质量 m2.0 kg，电阻 r0.5，与导轨间的动摩擦因数0.2，其余电阻可忽略不计导体棒 ab 在大小为 10 N 的水平外力 F作用下，由静止开始运动了 x40 cm 时，速度达到最大，运动过程中导体棒始终垂直导轨且接触良好，取 g10 m/s2.下列说法正确的是()A导体棒 ab加速度为零时速度最大B导体棒 ab 运动的最大速度是 2.0 m/sC当导体棒 ab的速度为 1 m/s时，导体棒 ab的加速度是 1.0 m/s2D导体棒 ab 由静止达到最大速度的过程中，电阻 R 上产生的热量是 0.15 J3.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为 L，顶端接阻值为 R 的电阻质量为

3、 m、电阻为 r 的金属棒在距磁场上边界某处由静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场垂直，如图所示不计导轨的电阻，重力加速度为 g，则下列说法正确的是()A金属棒在磁场中运动时，流过电阻 R 的电流方向为 abB金属棒刚进磁场时一定做加速运动C金属棒的速度为 v 时，金属棒所受的安培力大小为B2L2vRD金属棒以稳定的速度下滑时，电阻 R 的热功率为(mgBL)2R4(多选)如图甲所示，两间距为 L 的平行光滑金属导轨固定在水平面内，左端用导线连接，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，一根长度也为 L、电阻为 R 的金属棒放在导轨上，在平行于导

4、轨向右、大小为 F 的恒力作用下向右运动，金属棒运动过程中，始终与导轨垂直并接触良好，金属棒运动的加速度与速度关系如图乙所示，不计金属导轨及左边导线电阻，金属导轨足够长，若图乙中的 a0、v0均为已知量，则下列说法正确的是()A金属棒的质量为Fa0B匀强磁场的磁感应强度大小为1LFRv0C当拉力 F 做功为 W 时，通过金属棒横截面的电荷量为WFRD某时刻撤去拉力，此后金属棒运动过程中加速度大小与速度大小成正比5.(多选)如图所示，两根间距为 d 的足够长光滑金属导轨，平行放置在倾角为30的斜面上，导轨的右端接有电阻 R，整个装置放在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直导

5、轨上有一质量为 m、电阻也为 R 的金属棒与两导轨垂直且接触良好，金属棒以一定的初速度 v0在沿着导轨上滑一段距离 L 后返回，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用，重力加速度为 g.下列说法正确的是()A导体棒返回时先做加速运动，最后做匀速直线运动B导体棒沿着导轨上滑过程中通过 R 的电荷量 qBdLRC导体棒沿着导轨上滑过程中克服安培力做的功 W12(mv02mgL)D导体棒沿着导轨上滑过程中电阻 R 上产生的热量 Q12(mv02mgL)6(多选)如图甲，间距 L1.0 m且足够长的光滑平行金属导轨 ab、cd固定在水平面上，左侧 ac间接有 R2.0 的电阻，垂直于导轨跨接一根质量 m1

6、.0 kg 的金属杆，金属杆与导轨接触良好，不计金属杆与导轨的电阻长为 s(s 足够长)、宽为 L 的矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁场右边界紧邻金属杆，磁感应强度大小 B2T从 t0 时刻起，金属杆(在方向平行于导轨的水平外力 F 作用下)和磁场向右运动的 vt 图像分别如图乙中的 P 和 Q，下列说法正确的是()At0 时刻，R两端的电压为 0Bt1.0 s 时刻，金属杆所受安培力的大小为 2 N、方向水平向右Ct3.0 s 时刻，金属杆所受外力 F做功的功率为 9.0 WD02.0 s 内，通过电阻 R的电荷量为 4.0 C7(多选)如图，U 形光滑金属框 abcd 置于水平绝缘平台上

7、，ab 和dc 边平行，和 bc 边垂直ab、dc 足够长，整个金属框电阻可忽略一根具有一定电阻的导体棒 MN 置于金属框上，用水平恒力 F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN 与金属框保持良好接触，且与 bc 边保持平行经过一段时间后()A金属框的速度大小趋于恒定值B金属框的加速度大小趋于恒定值C导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D导体棒到金属框 bc边的距离趋于恒定值8.(多选)如图所示，电阻不计的光滑 U 形金属导轨固定在绝缘斜面上区域、中磁场方向均垂直斜面向上，区中磁感应强度随时间均匀增加，区中为匀强磁场阻值恒定的金属棒从无磁场区域中 a 处由静止释放，进入

8、区后，经 b 下行至 c 处反向上行运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好在第一次下行和上行的过程中，以下叙述正确的是()A金属棒下行过 b 时的速度大于上行过 b时的速度B金属棒下行过 b 时的加速度大于上行过 b 时的加速度C金属棒不能回到无磁场区D金属棒能回到无磁场区，但不能回到 a处9.(多选)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的 2 倍现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，

9、上、下边保持水平在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是()A甲和乙都加速运动B甲和乙都减速运动C甲加速运动，乙减速运动D甲减速运动，乙加速运动10.如图甲所示，MN、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成30角固定，间距为 L1 m，质量为 m 的金属杆 ab 垂直放置在轨道上且与轨道接触良好，其阻值忽略不计空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为 B0.5 TP、M 间接有阻值为 R1的定值电阻，Q、N 间接电阻箱 R.现从静止释放 ab，改变电阻箱的阻值 R，测得最大速度为 vm，得到1vm与1R的关系如图乙所示若轨道足够长且电阻不计，重力加速度 g取 10

10、m/s2，则()A金属杆中感应电流方向为 a 指向 bB金属杆所受的安培力沿轨道向下C定值电阻的阻值为 1 D金属杆的质量为 1 kg11.(多选)如图所示，U 形光滑金属导轨与水平面成 37角倾斜放置，现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两导轨接触良好，在与金属杆垂直且沿着导轨向上的外力 F 的作用下，金属杆从静止开始做匀加速直线运动整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，外力F 的最小值为 8 N，经过 2 s 金属杆运动到导轨最上端并离开导轨已知 U 形金属导轨两轨道之间的距离为 1 m，导轨电阻可忽略不计，金属杆的质量为 1 kg、电阻为 1，磁感应强度大小为 1 T，重力加速度 g10

11、 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.下列说法正确的是()A拉力 F 是恒力B拉力 F 随时间 t 均匀增加C金属杆运动到导轨最上端时拉力 F 为 12 ND金属杆运动的加速度大小为 2 m/s212.如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处 O 点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与 x轴夹角均为，一电容为 C 的电容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与 x 轴垂直，在外力 F 作用下从 O 点开始以速度 v 向右匀速运动，忽略所有电阻，下列说法正确的是()A通过金属棒的电流为 2BCv2tan B金属棒到达 x0时，电容

12、器极板上的电荷量为 BCvx0tan C金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电D金属棒运动过程中，外力 F 做功的功率恒定二、非选择题13如图所示，电阻不计且间距 L1 m的光滑平行金属导轨水平放置，左端接一阻值 R6 的电阻导轨间、区域中有垂直纸面向里、磁感应强度相同的匀强磁场，其中区域和区域间距 x10.25 m，区域足够长有一质量 m0.1 kg、电阻 r2 的金属杆与导轨保持良好接触，杆在一个大小 F1 N、方向水平向右的恒力作用下，从距区域左端 x0.2 m处由静止开始运动，并恰好匀速穿过区域(1)求匀强磁场的磁感应强度大小；(2)求金属杆刚进入区域时的加速度；(3)金属杆由静止开始

13、运动位移 x01.0 m时，已经在区域做匀速直线运动，求此过程中电阻 R 产生的热量14如图甲所示，有一边长为 L1.2 m、质量为 m1 kg 的正方形单匝线框 abcd，放在光滑水平面上在水平恒定拉力 F 的作用下，穿过垂直水平面向下、磁感应强度为 B0.1 T 的匀强磁场区域线框 cd 边刚进入磁场时的速度为 v02 m/s.在 t3 s 时刻 cd 边刚出磁场边界从 cd 边进入磁场到 cd 边离开磁场区域的 3 s 时间内线框运动的 vt 图像如图乙所示求：(1)线框 cd 边在刚进入磁场时，c、d 两点间的电势差 Ucd；(2)恒力 F 的大小；(3)线框从 cd 边刚进入磁场到

14、cd 边刚离开磁场的过程中，线框产生的焦耳热 Q.15如图甲所示，相距 L1 m的两根足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，与水平面夹角37，导轨电阻不计，质量 m1 kg、接入电路电阻为 r0.5 的导体棒 ab 垂直于导轨放置，导轨的 PM 两端接在外电路上，定值电阻阻值 R1.5，电容器的电容 C0.5 F，电容器的耐压值足够大，导轨所在平面内有垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场在开关 S1闭合、S2断开的状态下将导体棒 ab 由静止释放，导体棒的 vt 图像如图乙所示，sin 370.6，取重力加速度g10 m/s2.(1)求磁场的磁感应强度大小 B；(2)在开关 S1闭合、S2断开的状态下，

15、当导体棒下滑的距离 x5 m时，定值电阻产生的焦耳热为 21 J，此时导体棒的速度与加速度分别是多大？(3)现在开关 S1断开、S2闭合的状态下，由静止释放导体棒，求经过t2 s 时导体棒的速度大小16.如图甲所示，一足够长阻值不计的光滑平行金属导轨 MN、PQ 之间的距离 L0.5 m，NQ 两端连接阻值 R2.0 的电阻，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上，导轨平面与水平面间的夹角30，一质量 m10.40 kg、接入电路的阻值 r1.0 的金属棒垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑的轻质定滑轮与质量 m20.80 kg 的重物相连细线与金属导轨平行金属棒沿导轨向上滑行的速度 v 与时间 t 之间的关系如图乙所示，已知金属棒在 00.3 s内通过的电荷量是 0.30.6 s 内通过电荷量的23，g10 m/s2，求：(1)00.3 s 内金属棒通过的位移大小；(2)金属棒在 00.6 s内产生的热量答案1.A2AC3.D4ABD5.AC6 BC7 BC8.ABD9.AB10.C11.BCD12.A13(1)2 T(2)5 m/s2，方向水平向左(3)0.6 J14(1)0.18 V(2)0.5 N(3)2.1 J15(1)2 T(2)2 m/s2 m/s2(3)4 m/s16.(1)0.3 m(2)1.05 J