全国通用2020版高考物理一轮复习第十章微专题75电磁感应中的能量转化问题加练半小时含解析.docx

教学资料范本全国通用2020版高考物理一轮复习第十章微专题75电磁感应中的能量转化问题加练半小时含解析编 辑：_时 间：_电磁感应中的能量转化问题方法点拨克服安培力做功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程，克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能.1.(20xx四川省市一检)如图1所示，两条电阻不计的平行导轨与水平面成角，导轨的一端连接定值电阻R1，匀强磁场垂直导轨平面向上.一根质量为m、电阻为R2的导体棒ab，垂直导轨放置且两端始终与导轨接触良好，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，且R2nR1.如果导体棒以速度v匀速下滑，导体棒此时受到的安培力大小为F，重力加速度为g，则以下判断正确的是()图1A.电阻R1消耗的电功率为B.重力做功的功率为mgvcosC.运动过程中减少的机械能全部转化为电能D.R2上消耗的功率为2.(多选)(20xx辽宁省市模拟)如图2所示，一根直导体棒质量为m、长为L，其两端放在位于水平面内、间距也为L的光滑平行金属导轨上，并与之接触良好，导体棒左侧两导轨之间连接一可控电阻，导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面.t0时刻，给导体棒一个平行于导轨的水平初速度v0，此时可控电阻的阻值为R0，在导体棒运动过程中，通过可控电阻的变化使导体棒中的电流保持恒定，不计导轨和导体棒的电阻，导体棒一直在磁场中，下列说法正确的是()图2A.导体棒的加速度大小始终为aB.导体棒从开始运动到停止的时间为tC.导体棒从开始运动到停止的时间内，回路产生的焦耳热为mvD.导体棒从开始运动到停止的时间内，回路产生的焦耳热为mv3.(多选)(20xx广东省市模拟)如图3所示，在匀强磁场的上方有一质量为m、半径为R的细导线做成的圆环，圆环的圆心与匀强磁场的上边界的距离为h.将圆环由静止释放，圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间，速度均为v.已知匀强磁场的磁感应强度为B，导体圆环的电阻为r，重力加速度为g，则下列说法正确的是()图3A.圆环刚进入磁场的瞬间，速度vB.圆环进入磁场的过程中，电阻产生的热量为2mgRC.圆环进入磁场的过程中，通过导体横截面的电荷量为D.圆环进入磁场的过程做的是匀速直线运动4.(多选)如图4所示，间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形，竖直导轨面与水平导轨面均足够长，整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中.质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、cd均垂直于导轨放置，两导体棒与导轨间动摩擦因数均为，当导体棒cd在水平恒力作用下以速度v0沿水平导轨向右匀速运动时，释放导体棒ab，它在竖直导轨上匀加速下滑.某时刻将导体棒cd所受水平恒力撤去，经过一段时间，导体棒cd静止，此过程流经导体棒cd的电荷量为q(导体棒ab、cd与导轨间接触良好且接触点及金属导轨的电阻不计，已知重力加速度为g)，则()图4A.导体棒cd受水平恒力作用时流经它的电流IB.导体棒ab匀加速下滑时的加速度大小agC.导体棒cd在水平恒力撤去后它的位移为sD.导体棒cd在水平恒力撤去后它产生的焦耳热为Qmv025.如图5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，N、Q两点间接一个阻值为R的电阻.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、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，金属棒与导轨间接触良好，重力加速度为g，则金属棒穿过磁场区域的过程中()图5A.金属棒两端的最大电压为BLB.金属棒在磁场中的运动时间为C.克服安培力所做的功为mghD.右端的电阻R产生的焦耳热为(mghmgd)6.(多选)如图6所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场.质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上.初始时刻，弹簧恰处于自然长度.给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是()图6A.导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左B.导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压UBLv0C.导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能Epmv02D.金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热为mv027.(20xx湖北省荆荆襄宜四地七校联考)如图7所示，相距L0.5m的平行金属导轨MNS、PQT处在磁感应强度B0.4T的匀强磁场中，水平导轨处的磁场方向竖直向上，光滑倾斜导轨处的磁场方向垂直于导轨平面斜向下.质量均为m40g、电阻均为R0.1的导体棒ab、cd均垂直放置于导轨上并与导轨接触良好，导轨电阻不计.质量M200g的物体C，用绝缘细线绕过光滑的定滑轮分别与导体棒ab、cd相连接.细线沿导轨中心线且在导轨平面内，细线及滑轮质量不计.已知倾斜导轨与水平面的夹角37，水平导轨与导体棒ab间的动摩擦因数0.4.重力加速度g取10m/s2，水平导轨足够长，导体棒cd运动中始终不离开倾斜导轨.物体C由静止释放，当它达到最大速度时下落的高度h1m，试求这一运动过程中：(sin370.6，cos370.8)图7(1)物体C能达到的最大速度vm；(2)系统产生的内能；(3)连接cd棒的细线对cd棒做的功.答案精析1.D导体棒以速度v匀速下滑时，由EBLv，I，FBIL得安培力F电阻R1消耗的电功率为PI2R1()2R1又R2nR1联立解得，P，故A错误；重力做功的功率为mgvsin，B错误；导体棒克服安培力和摩擦力做功，减少的机械能转化为电能和内能，C错误；R2和R1串联，电流相等，根据PI2R可知，R2消耗的功率等于R1消耗的功率的n倍，为，D正确.2.ABC由右手定则和左手定则可得，导体棒受到安培力水平向左，导体棒向右做减速运动，在导体棒运动过程中，通过可控电阻的变化使导体棒的电流I保持恒定，对导体棒由牛顿第二定律可得BILma，导体棒向右做匀减速运动，结合EBLv，I可得，ma，可知导体棒的加速度大小始终为a，故A正确；由导体棒做匀减速运动可得vv0at，导体棒从开始运动到停止的时间t，故B正确；根据能量守恒定律可知，导体棒从开始运动到停止运动的过程中，回路产生的焦耳热为Qmv02，故C正确，D错误.3.ABC圆环从题图所示位置开始运动到刚进入磁场时，下落的高度为hR，根据自由落体运动的规律得到v22g(hR)，解得v，故选项A正确；圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间，速度相等，根据功能关系可以知道重力做的功等于圆环电阻产生的热量，大小为2mgR，故选项B正确；圆环进入磁场的过程中，通过导体某个横截面的电荷量为qtt，故选项C正确；圆环进入磁场的过程中，受到的安培力F，随有效长度L发生改变，圆环受力不能平衡，因此圆环不可能做匀速直线运动，故选项D错误.4.BCDcd棒切割磁感线产生感应电动势为EBLv0，根据闭合电路欧姆定律得I，故A错误；对于ab棒，根据牛顿第二定律得mgFfma，又FfFN，FNBIL，联立解得ag，故B正确；对于cd棒，电荷量q，则得s，故C正确；cd棒减速运动过程中，由动能定理得mgsWFA0mv02，电路中产生的焦耳热QWFA，则可得Qmv02，ab棒与cd棒串联且电阻相同，故cd棒产生的焦耳热Q2Qmv02，D正确.5.A金属棒刚进入磁场时的速度最大，此时金属棒产生的电动势最大，mghmv2，解得v，电动势EBLvBL，金属棒两端的电压为路端电压，U，A正确；金属棒在磁场中做加速度减小的减速运动，不是匀减速运动，无法求其运动时间，B错误；对金属棒运动全过程应用动能定理得，mghW克安mgd0，所以克服安培力做功小于mgh，C错误；由上式解得QW克安mghmgd，右端电阻R产生的焦耳热QR(mghmgd)，D错误.6AD导体棒和定值电阻组成闭合回路，开始运动的初始时刻，导体棒向右运动，回路面积减小，根据楞次定律可判断棒中电流方向为由a到b，所以安培力水平向左，选项A正确；导体棒切割磁感线产生的感应电动势EBLv0，但导体棒和定值电阻组成闭合回路，导体棒两端电压为路端电压，已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等，所以路端电压UEBLv0，选项B错误；导体棒向右运动的过程，安培力和弹簧弹力做功，产生的焦耳热为Q，根据功能关系有QEpmv02，选项C错误；导体棒最终停下来时，不再切割磁感线，没有感应电动势和感应电流，不受安培力，因导轨光滑，没有摩擦力，所以导体棒静止时，弹簧弹力为0，即弹簧恢复原长，根据功能关系，电路中产生的焦耳热为Qmv02，由于rR，所以电阻R上产生的焦耳热为Qmv02，选项D正确.7.(1)2m/s(2)1.2J(3)0.84J解析(1)由法拉第电磁感应定律得，回路的感应电动势为E2BLvm，由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为I，导体棒ab、cd受到的安培力为FBLI，设连接导体棒ab与cd的细线中的张力大小为FT1，连接导体棒ab与物体C的细线中的张力大小为FT2，导体棒ab、cd及物体C的受力如图所示，由平衡条件得FT1mgsin37F，FT2FT1FFf，FT2Mg，联立解得vm2m/s.(2)设系统在该过程中