2017_2018学年高考物理专题46电磁感应与力学的综合小题狂刷.docx

狂刷46 电磁感应与力学的综合1如图所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨置于垂直于导轨向里的匀强磁场中，两根质量相同的金属棒A和B与导轨紧密接触且可自由滑动。先固定A，释放B，当B的速度达到10 m/s时，再释放A，经1 s时间A棒速度达到12 m/s，（g取10 m/s2）则A当vA=12 m/s时，vB=18 m/sB当vA=12 m/s时，vB=22 m/sC若导轨很长，它们最终速度必相同D它们最终速度不相同，但速度差恒定【答案】AC2倾角为的光滑导电轨道间接有电源，轨道间距为L，轨道上放一根质量为m的金属杆ab，金属杆中的电流为I，现加一垂直金属杆ab的匀强磁场，如图所示，ab杆保持静止，则磁感应强度方向和大小可能为A方向垂直轨道平面向上时，磁感应强度最小，大小为Bz正向，大小为Cx正向，大小为Dz正向，大小为【答案】ACD【名师点睛】受力分析后，根据平衡条件，写出平衡方程，结合安培力公式，并根据左手定则，即可求解。3如图，POQ是折成60角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨，导轨关于竖直轴线对称，整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律为B=18t (T)。一质量为1 kg、长为L、电阻为、粗细均匀的导体棒锁定于OP、OQ的中点a、b位置。当磁感应强度变为B1=0.5 T后保持不变，同时将导体棒解除锁定，导体棒向下运动，离开导轨时的速度为v=3.6 m/s。导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为g=10 m/s2下列说法正确的是A导体棒解除锁定前回路中电流的方向是abOaB导体棒解除锁定前回路中电流大小是C导体棒滑到导轨末端时的加速度大小是7.3 m/s2D导体棒运动过程中产生的焦耳热是2.02 J【答案】BC，由楞次定律知，感应电流的方向为顺时针方向，A错误B正确；滑到导轨末端时的，感应电动势为，感应电流为：，安培力为；根据牛顿第二定律，有：，解得，C正确；由能量守恒得，解得，D错误。4在如图所示的倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场区域，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域的磁场方向垂直斜面向下，磁场宽度均为L，一个质量为m，电阻为R，边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，t1时刻ab边刚越过CH进入磁场I区域，此时导线框恰好以速度v1做匀速直线运动；t2时刻ab边下滑到JP与MN的正中间位置，此时导线框又恰好以速度v2做匀速直线运动。重力加速度为g，下列说法中正确的是A当ab边刚越过JP时，导线框的加速度大小为a=3gsin B导线框两次匀速直线运动的速度v1:v2=2:1C从t2开始运动到ab边到位置过程中，通过导线框的电量D从t1到ab边运动到MN位置的过程中，有机械能转化为电能【答案】AD5如图所示，固定的粗糙平行金属导轨间距为L，与水平面夹角为，上端接阻值为R的电阻，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m、长度L的导体棒从导轨底端以沿轨道向上的初速度v0向上滑动，上滑高度h后，又回到导轨底端，整个运动过程中导体棒与导轨垂直并保持良好接触。导轨和导体棒电阻不计。则A初始时刻，金属棒受到的安培力大小B初始时刻，金属棒加速度大小C导体棒上滑与下滑过程中通过电阻R的电荷量相等D导体棒上滑与下滑过程中电阻R产生的焦耳热相等【答案】AC【名师点睛】本题需要注意由于导轨是粗糙的，所以在计算加速度时需要考虑摩擦力，计算电荷量时公式为。6如图所示，水平面上固定着足够长的平行导轨MN、PQ，两金属杆ab、cd静止放在轨道上，可沿轨道滑动，轨道所在的空间有竖直向上匀强磁场，导轨电阻不计。则下面说法中正确的是A若轨道光滑，给ab一初速度v0，则最终ab、cd一定做匀速运动且速度大小均为0.5v0B若轨道光滑，水平向右对ab施加一个垂直于ab的恒定外力作用，则最终二者一定做匀加速运动，且速度差恒定C若轨道粗糙，水平向右对ab施加一个垂直于ab的恒定外力作用，则最终二者一定做匀加速运动，且速度差恒定D若将cd换成固定于MN、PQ间的一电容器，且轨道光滑，给ab施加一个垂直于ab的恒定外力，则最终ab一定做匀加速直线运动【答案】ABD【解析】若轨道光滑，给ab一初速度v0，ab运动后在ab棒中产生电动势，电路中产生感应电流，根据楞次定律可知，ab受到的安培力的方向向后，cd受到的安培力的方向向前，结合F=BIL可知两根棒中受到的安培力大小相等，方向相反，由动量守恒定律即可求出二者的末速度。若轨道光滑，开始时ab的速度比较小，则电路中的电流比较小，ab受到的安培力小于拉力F，所以ab向右做加速运动，同时cd也向右做加速运动，但开始时ab的加速度大，随速度差的增大，二者的加速度逐渐趋于相等，最后二者以相等的加速度运动。若轨道粗糙，根据外力与摩擦力比较，从而判定棒ab运动情况，再根据安拉力与滑动摩擦力关系，得出cd棒运动情况，最后根据闭合电路欧姆定律与安培力表达式，即可求解；若将cd换成固定于MN、PQ间的一电容器，金属棒在向右运动的过程中，随着速度增大，安培力增大，由牛顿第二定律分析加速度的变化。若轨道光滑，ab运动后在ab棒中产生电动势，电路中产生感应电流，根据楞次定律可知，ab受到的安培力的方向向后，cd受到的安培力的方向向前，结合可知两根棒中受到的安培力大小相等，方向相反，二者在水平方向的动量守恒，选取向右为正方向，由动量守恒定律得，解得，故A正确；若轨道光滑，给ab施加一个垂直于ab的恒定外力作用，ab将开始做加速运动，电路中产生感应电流，根据楞次定律可知，ab受到的安培力的方向向后，cd受到的安培力的方向向前；开始时ab的速度比较小，则电路中的电流比较小，ab受到的安培力小于拉力F，所以ab向右做加速运动，加速度满足，电路中由感应电流后cd也向右做加速运动，加速度满足，开始时ab的加速度比较大，cd的加速度比较小，二者之间的速度差逐渐增大，则电路中的电动势与电流都逐渐增大，此时二者之间的加速度的差逐渐减小，当它们的加速度相等时，二者之间的速度差最大，此时，同时满足，B正确；若轨道粗糙，给ab施加一个垂直于ab的恒定外力作用，设两根棒与轨道之间的摩擦力都是f；若，7在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示的PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个半径为a、质量为m、电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，以速度v从如图位置向右运动，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为v/2，则下列说法正确的是A此时圆环中的电流为顺时针方向B此时圆环的加速度为C此时圆环中的电功率为D此过程中通过圆环截面的电量为【答案】ACD8如图所示，用粗细不同的铜导线制成边长相同的正方形单匝线框，红框平面与匀强磁场垂直，现让两线框从有界匀强磁场外同一高度同时自由下落，磁场边界与水平地面平行，则A下落全过程中通过导线横截面的电量不同B两者同时落地，落地速率相同C粗线框先落地，且速率大D下落过程中粗线框产生的焦耳热多【答案】ABD【名师点睛】本题要牛顿第二定律、安培力公式、电阻定律、密度公式综合研究，得到加速度的表达式，才能分析线圈的运动情况关系，考查综合应用物理知识的能力。9如图所示，水平放置的光滑金属长导轨MM和NN之间接有电阻R，导轨左、右两区域分别存在方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场，设左、右区域磁场的磁感应强度大小分别为B1和B2，虚线为两区域的分界线。一根阻值也为R的金属棒ab放在导轨上并与其垂直，导轨电阻不计。若金属棒ab在外力F的作用下从左边的磁场区域距离磁场边界x处匀速运动到右边的磁场区域距离磁场边界x处，下列说法中正确的是A当金属棒通过磁场边界时，通过电阻R的电流反向B当金属棒通过磁场边界时，金属棒受到的安培力反向C金属棒在题设的运动过程中，通过电阻R的电荷量等于零D金属棒在题设的运动过程中，回路中产生的热量等于Fx【答案】AC10如图所示，水平放置的U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里的、场强大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F的作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计。下列说法正确的是A此时AC两端电压为UAC=2BLvB此时AC两端电压为C此过程中电路产生的电热为D此过程中通过电阻R0的电荷量为【答案】BD【解析】导体AB有效切割的长度等于半圆的直径2L，半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小为：E=B2Lv=2BLv；AB相当于电源，其两端的电压是外电压，由欧姆定律得：，故A错误，B正确；根据能量守恒定律可知：Fd=Wf+Q+mv2，得：Q=Fdmv2Wf，故C错误；根据电磁感应定律得：，根据电流定义式：，解得：，故D正确。【名师点睛】本题要理解并掌握感应电动势公式，公式E=BLv中，L是有效的切割长度，即为与速度垂直的方向导体的长度。也可画出等效电路，来区分外电压和内电压。11如图所示，一个正方形金属框放在表面是绝缘且光滑的斜面顶端，自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB平行的匀强磁场，已知线框的边长L小于磁场的宽度d。则关于金属框进入磁场过程中可能所做的运动，下列说法正确的是A匀速运动B匀加速运动C匀减速运动D先加速后匀速的运动【答案】AD【名师点睛】本题考查了判断线框的运动性质，由安培力公式求出安培力、根据安培力与重力分力的关系、应用牛顿第二定律即可正确解题。12如图所示，相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为L（Lt2Ca2=2a1 Da2=5a1【答案】B【解析】当拉力的功率恒定时，随着速度增大，拉力逐渐减小，最后匀速运动时拉力最小，且最小值和第一种情况下拉力相等，因此都达到速度v时，t1t2，故A错误，B正确；由于两种情况下，最终棒都以速度2v匀速运动，此时拉力与安培力大小相等，则有：，当拉力恒定速度为【名师点睛】分析清楚两种情况下的运动形式区别，然后根据牛顿第二定律和运动学规律求解，注意两种情况下导体棒最终匀速运动时所受拉力大小是相同的。19如图，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r；空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点。棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好。下列说法正确的是A拉力的大小在运动过程中保持不变B棒通过整个圆环所用的时间为C棒经过环心时流过棒的电流为D棒经过环心时所受安培力的大小为【答案】D【解析】棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，则速度为v=at，因此，可知在运动过程中棒所受安培力变化，则拉力大小也变化，故A错误；根据位移公式2R=at2，可得时间为，故B错误；当棒运动到环中心时，由于棒将金属细圆环分开的两部分的电阻并联，则电路总电阻为，速度大小为，产生感应电动势E=BLv=B2R，所以产生感应电流大小为，故C错误；棒经过环心时所受安培力的大小为，故D正确。20如图所示的匀强磁场中有一根弯成45的金属线POQ，其所在平面与磁场垂直，长直导线MN与金属线紧密接触，起始时OA=l0，且MNOQ，所有导线单位长度的电阻均为r，MN运动的速度为v，使MN匀速运动的外力为F，则外力F随时间变化的图像是A BC D【答案】C21如图所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好的接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当ef从静止下滑经一段时间后闭合S，则S闭合后Aef的加速度可能小于gBef的加速度一定大于gCef最终速度随S闭合时刻的不同而不变Def的机械能与回路内产生的电能之和一定增大【答案】A【名师点睛】本题是电磁感应与力学知识的综合，其桥梁是安培力，这类问题往往安培力的分析和计算是关键，要记牢安培力的经验公式。22如图所示，一宽40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20 cm/s通过磁场区域。在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻t=0，在下图所示的图线中，能正确反映感应电流随时间变化规律的是A BC D【答案】C23如图所示，在光滑的水平面上宽度为L的区域内，有一竖直向下的匀强磁场。现有一个边长为a(aL)的正方形闭合线圈以垂直于磁场边界的初速度v0向右滑动，穿过磁场后速度减为v，那么当线圈完全处于磁场中时，其速度大小A大于 B等于C小于 D以上均有可能【答案】B【解析】对线框进入或穿出磁场过程，设初速度为，末速度为由动量定理可知：，又电量，得，得速度变化量，由可知，进入和穿出磁场过程，磁通量的变化量相等，则进入和穿出磁场的两个过程通过导线框横截面积的电量相等，故由上式得知，进入过程导线框的速度变化量等于离开过程导线框的速度变化量。设完全进入磁场中时，线圈的速度大小为，则有，解得，。【名师点睛】线框进入和穿出磁场过程，受到安培力作用而做减速运动，根据动量定理和电量分析电量的关系根据感应电量，分析可知两个过程线框磁通量变化量大小大小相等，两个过程电量相等。联立就可求出完全进入磁场中时线圈的速度。24如图所示，固定的竖直光滑U形金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计。初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为，此时导体棒具有竖直向上的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。则下列说法正确的是A初始时刻导体棒受到的安培力大小B初始时刻导体棒加速度的大小C导体棒往复运动，最终静止时弹簧处于压缩状态D导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热【答案】BC故B正确；从初始时刻到最终导体棒静止的过程中，导体棒减少的机械能一部分转化为弹簧的弹性势能，另一部分通过克服安培力做功转化为电路中的电能；当导体棒静止时，棒受到重力和弹簧的弹力，受力平衡，所以弹力的方向向上，此时导体棒的位置比初始时刻降低了，故C正确；导体棒直到最终【名师点睛】本题中安培力的经验公式，可以由感应电动势、欧姆定律、安培力三个公式结合推导出来，要加强记忆，有助于分析和计算。25如图所示足够长固定的平行直角金属轨道左侧倾角的1=37右侧倾角=53，轨道宽均为L=0.5 m。整个装置位于B=1 T匀强磁场中，磁场方向垂直于右侧轨道平面向上，金属棒ab、cd分别放在左右两侧轨道上且始终垂直于导轨，t=0时刻由静止释放两棒，同时在cd棒上施加一平行于右侧轨道的外力F，使cd开始沿右侧轨道向上做加速度a=4 m/s2的匀加速运动cd棒始终没有离开右侧轨道且与轨道保持良好接触，已知ab、cd棒的质量m1=0.25 kg、m2=0.1 kg，两金属棒电阻分别为R1=1.5 ，R2=0.5 其余电阻不计，两棒与轨道间的动摩擦因数均为0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力的大小，在ab棒离开左侧轨道前，下列说法中正确的是（重力加速度g取10 m/s2，sin 37=0.6）Aab棒先保持静止状态，后沿导轨下滑Bab棒始终保持静止状态，且对左侧轨道的压力越来越大Ct=2 s时，ab棒所受的摩擦力大小为0.8 ND0t0.6m1g，ab棒始终保持静止状态，随着cd棒速度的增大，安培力越来越大，对ab棒根据左手定则可知安培力方向垂直于斜面向上，所以zb棒对左侧轨道的压力越来越小，最大静摩擦力逐渐减小，当最大静摩擦力小于0.6m1g时，ab棒开始下滑，故A正确、B错误；t=2 s时，cd棒的速度为v=at=8 m/s，根据法拉第电磁感