(京津鲁琼版)2020版高考物理总复习第十章第4节电磁感应中的动力学和能量、动量问题检测(含解析)(.pdf

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1、电磁感应中的动力学和能量、动量问题 (建议用时：60 分钟)【A 级 基础题练熟快】1。如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框,在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动t0 时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列vt图象中,能正确描述上述过程的是(）解析:选 D.导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动,利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动,使线框速度减小,

2、由EBLv、I错误!及FBILma可知安培力减小，加速度减小,当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，故选项 D 正确 2(多选)（2019唐山模拟）如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正），MN始终保持静止，则 0t2时间内（）A电容器C的电荷量大小始终不变 B电容器C的a板先带正电后带负电 CMN所受安培力的大小始终不变 DMN所受安培力的方向先向右后向左 解析：选 AD.磁感应强度均

3、匀变化，产生恒定电动势，电容器C的电荷量大小始终没变，选项 A 正确,B 错误；由于磁感应强度变化，根据楞次定律和左手定则可知，MN 所受安培力的方向先向右后向左，大小先减小后增大,选项 C 错误，D正确 3。如图所示，有两根和水平方向成角的光滑平行金属轨道,上端接有可变电阻R,下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根质量为m的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则()A如果B增大，vm将变大 B如果增大，vm将变大 C如果R变小，vm将变大 D如果m变小，vm将变大 解析：选 B。金属杆从轨道上由静止滑下

4、，经足够长时间后，速度 达 最 大 值vm，此后金属杆做匀速运动杆受重力、轨道的支持力和安培力如图所示安培力F错误!LB，对金属杆列平衡方程式:mgsin 错误!，则vm错误!。由此式可知，B增大，vm减小；增大，vm增大；R变小，vm变小;m变小，vm变小因此 A、C、D 错误,B 正确 4。（多选）如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距L0.4 m，导轨所在平面与水平面的夹角为 30，其电阻不计把完全相同的两金属棒（长度均为 0。4 m）ab、cd分别垂直于导轨放置,并使每棒两端都与导轨良好接触已知两金属棒的质量均为m0。1 kg、电阻均为R0.2，整个装置处在垂直于导轨平面向上的

5、匀强磁场中，磁感应强度为B0.5 T,当金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时,金属棒cd恰好能保持静止(g10 m/s2)，则（)AF的大小为 0.5 N B金属棒ab产生的感应电动势为 1.0 V Cab棒两端的电压为 1。0 V Dab棒的速度为 5。0 m/s 解析：BD。对于cd棒有mgsin BIL,解得回路中的电流I2。5 A，所以回路中的感应电动势E2IR1。0 V，选项 B 正确；ab棒两端电压UIR0.5 V，选项 C 错误；对于ab棒有FBILmgsin，解得F1。0 N，选项 A 错误；根据法拉第电磁感应定律有EBLv，解得v5。0 m/s,选项 D

6、 正确 5如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L1 m，电阻R0.4，导轨上停放一质量m0。25 kg、电阻r0.1 的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B0。25 T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示 （1）求金属杆运动的加速度;（2)求第 5 s 末外力F的瞬时功率 解析：（1)U错误!错误!,Uv，因U随时间均匀变化，故v也随时间均匀变化,金属杆做匀加速直线运动 k错误!错误!错误!a错误!解得：a错误!错误!m/s22 m/s2。（2)

7、FF安maBILma错误!ma0。25t0.5 PFv（0.25t0。5)at17.5 W。答案:（1)2 m/s2（2）17。5 W【B 级 能力题练稳准】6(2019江苏部分高中联考)如图所示，有一倾斜的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面的夹角为，导轨间距为L，接在两导轨间的电阻为R，在导轨的中间矩形区域内存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m、有效电阻为r的导体棒从距磁场上边缘d处释放,整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持与导轨垂直不计导轨的电阻,重力加速度为g。(1）求导体棒刚进入磁场时的速度大小v0;(2）求导体棒通过磁场过程中，通过电阻R的电荷量q；

8、(3)若导体棒刚离开磁场时的加速度为 0，求导体棒通过磁场的过程中回路中产生的焦耳热Q。解析：(1)导体棒从静止下滑距离d的过程中有：mgdsin 错误!mv错误!0 解得：v0错误!。（2)由法拉第电磁感应定律得：E错误!I错误!qIt 解得:q错误!错误!.(3)导体棒匀速离开磁场有：mgsin 错误!由能量守恒定律有:2mgdsin Q错误!mv2 解得：Q2mgdsin 错误!m3g2sin2.答案:(1）错误!（2）错误!(3)2mgdsin 错误!m3g2sin2 7。(2019杭州选考模拟)如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平

9、面与水平面的夹角为,且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上初始时刻,弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0.整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行（1)求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；(2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；(3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep,求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。解析：(1)棒产生的感应电动势E1BLv0 通过R的电流大小I1错误!错误!根据

10、右手定则判断得知：电流方向为ba.（2)棒产生的感应电动势为E2BLv 感应电流I2错误!错误!棒受到的安培力大小FBI2L错误!，方向沿斜面向上，如图所示 根据牛顿第二定律有|mgsinF|ma 解得agsin 错误!|.(3）导体棒最终静止，有 mgsin kx 弹簧的压缩量x错误!设整个过程回路产生的焦耳热为Q0，根据能量守恒定律有错误!mv错误!mgxsin EpQ0 解得Q0错误!mv错误!错误!Ep 电阻R上产生的焦耳热Q错误!Q0错误!错误!。答案:(1)错误!电流方向ba(2)错误!（3)错误!错误!8(2019温州九校联考)如图所示，两条相互平行的光滑金属导轨，相距l0。2

11、m，左侧轨道的倾斜角30，右侧轨道为圆弧线，轨道端点间接有电阻R1.5，轨道中间部分水平，在MP、NQ间有宽度为d0。8 m，方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B随时间变化如图乙所示一质量为m10 g、导轨间电阻为r1。0 的导体棒a从t0 时刻无初速释放，初始位置与水平轨道间的高度差H0。8 m另一与a棒完全相同的导体棒b静置于磁场外的水平轨道上，靠近磁场左边界PM.a棒下滑后平滑进入水平轨道（转角处无机械能损失)，并与b棒发生碰撞而粘合在一起,此后作为一个整体运动导体棒始终与导轨垂直并接触良好，轨道的电阻和电感不计，g取 10 m/s2。求:(1）导体棒进入磁场前,流过R的电流大小；(2)

12、导体棒刚进入磁场瞬间受到的安培力大小；（3）导体棒最终静止的位置离PM的距离；（4）全过程电阻R上产生的焦耳热 解析：（1）由法拉第电磁感应定律可知：Etkdl0.2 V 由闭合电路欧姆定律有：I错误!0。1 A。(2)a棒滑到底端时的速度为vD，由动能定理有：错误!mv错误!mgH 与b发生完全非弹性碰撞后的速度为v 由动量守恒定律有：mvD2mv 由于t错误!错误!0。8 s 此时磁场不再变化，电动势为：EBlv 所以安培力为：FBIl0.04 N.（3)导体棒直到静止,由动量定理有:2mvBql 其中q错误!，s为导体棒在水平轨道上滑过的路程 由以上各式解得s2 m，因此导体棒停在距离P

13、M为 0。4 m 处（4)滑入磁场前有：QR1I2Rt 碰后有：Q错误!2mv2QR2Q错误!QR2Q错误!R错误!QRQR1QR2 由以上各式解得：QR0。042 J。答案：(1）0。1 A（2）0.04 N（3)0.4 m（4）0。042 J 尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。This article is collected and compiled by my c

14、olleagues and I in our busy schedule.We proofread the content carefully before the release of this article,but it is inevitable that there will be some unsatisfactory points.If there are omissions,please correct them.I hope this article can solve your doubts and arouse your thinking.Part of the text by the users care and support,thank you here!I hope to make progress and grow with you in the future.