高三物理一轮复习 第九章 第4讲 电磁感应定律的综合应用（二）（动力学和能量）4.doc

第九章 第4讲 电磁感应定律的综合应用（二）（动力学和能量）4随堂巩固提升1(2012山东高考)如图947所示，相距为l的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻r，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为b。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为p，导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g。下列选项正确的是()图947ap2mgvsin bp3mgvsin c当导体棒速度达到时加速度大小为sin d. 在速度达到2v以后匀速运动的过程中，r上产生的焦耳热等于拉力所做的功解析：选ac当导体棒第一次匀速运动时，沿导轨方向：mgsin ；当导体棒第二次达到最大速度时，沿导轨方向：fmgsin ，即fmgsin ，此时拉力f的功率pf2v2mgvsin ，选项a正确，b错误；当导体棒的速度达到v/2时，沿导轨方向：mgsin ma，解得agsin ，选项c正确；导体棒的速度达到2v以后，拉力与重力的合力做功全部转化为r上产生的焦耳热，选项d错误。2.如图948，足够长的u型光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中mn与pq平行且间距为l，导轨平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑 ，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为r，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中()图948a运动的平均速度大小为vb下滑的位移大小为c产生的焦耳热为qblvd受到的最大安培力大小为解析：选bd由eblv、i、f安bil可得导体棒的速度为v时的安培力为，d对；对导体棒受力分析如图甲所示，据牛顿运动定律判断可得导体棒的运动情况如图乙所示，由图乙可知导体棒这一过程的平均速度大于v，a错；由法拉第电磁感应定律得到导体棒这一过程通过的电量q，因此导体棒下滑的位移x，b对；由能量关系可得这一过程产生的焦耳热qmgsinmv2，c错，故选bd。3(2010安徽高考)如图949所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈和，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(为细导线)。两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面。运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈、落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为q1、q2，不计空气阻力，则()图949av1v2，q1q2bv1v2，q1q2cv1q2 dv1v2，q1q2解析：选d由于从同一高度下落，到达磁场边界时具有相同的速度v，切割磁感线产生感应电流同时受到磁场的安培力f，又r(为材料的电阻率，l为线圈的边长，s为单匝导线横截面积)，所以安培力f，此时加速度ag且m0s4l(0为材料的密度)所以加速度ag是定值，故线圈和同步运动，落地速度相等，v1v2。由能量守恒可得qmg(hh)mv2(h是磁场区域的高度)，为细导线，质量m小，产生的热量小，所示q1q2，故选项d正确。4.如图9410所示，电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s1.15 m，两导轨间距l0.75 m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值r1.5 的电阻，磁感应强度b0.8 t的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r0.5 ，质量m0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热qr0.1 j。(取g10 m/s2)求：图9410(1)金属棒在此过程中克服安培力做的功w安；(2)金属棒下滑速度v2 m/s时的加速度a；(3)为求金属棒下滑的最大速度vm，有同学解答如下：由动能定理w重w安mv。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。解析：(1)下滑过程中克服安培力做的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于r3r，因此qr3qr0.3 jw安qqrqr0.4 j(2)金属棒下滑时受重力和安培力f安bilv，由牛顿第二定律mgsin 30vma，agsin 30v10m/s23.2 m/s2。(3)此解法正确。金属棒下滑时受重力和安培力作用，其运动满足mgsin 30vma。上式表明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为