2019届高考物理(人教版)第一轮复习课时作业3-2-9-4(小专题)电磁感应中的动力学和能

1、!第f 课时I小专题）i电磁感应中的动力学和能量 问题基本技能练1 . （2014广东卷，15）如图1所示，上下开口、内壁光滑的铜管 P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（ ）A .在P和Q中都做自由落体运动B 在两个下落过程中的机械能都守恒C 在| p中的下落时间比在 落至解析底部时Q中的长在 P中的速度比在 Q中的大由于电磁感应， 小磁块在铜管p中下落时除受重力外还受到向上的磁场力，而在塑料管中下落时只受到重力，即只在Q中做自由落体运动，机械能守恒，故A、B错误；在P中下落时的加速度较小，下落时间较长，落至底部时的速度较小，故 C正确，D错误

2、。答案如图所示，在水平面内固定看 U形光滑金属导轨，轨道间距为 50 cm，金属导体棒I I I |R量为0#g，电阻为0.2 Q，横放在导轨上，电阻R的阻值是0.8 Q （导轨其余部：分电阻不计）。现加上竖直向下的磁感应强度为0.2 T的匀强磁场。用水平向右的恒力F = 0.1 N拉动ab，使其从静止开始运动，则斗JTJrIN/ /IA 导体棒ab开始运动后，电阻 R中的电流方向是从 P流向MB 导体棒ab运动的最大速度为 10 m/sC.导体棒ab开始运动后，a、b两点的电势差逐渐增加到1 V后保持不变D .导体棒ab开始运动后任一时刻，F的功率总等于导体棒ab和电阻R的发热功率之和解析由

3、右手定则可判断电阻r中的感应电流方向是从m流向p, ablv当金属导体棒受力平衡时，其速度将达到最大值，由F= BIL , I = m = V 可得F2 2B L VmR总b两点的电势差为路端电压，最大值小于1 V，C错；在达到最大速度以前， F对；感应电动势的最大值所做的功一部分转化为内能，另一部分转化为导体棒的动能，D错答案 B 2.（多选）如图2所示，MN、PQ是与水平面成0角的两条平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计。空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为 m,电阻均为r，轨道宽度为L,与

4、轨道平行的绝缘细线一端固 定，另一端与ab棒中点连接，细线承受的最大拉力Tm = 2mgsin 0。今将cd棒由静止释放，则细线被拉断时，cd棒的A 速度大小是B 速度大小是B2L2mgrsin 9图 2C 加速度大小是2gsin 9D 加速度大小是 0E = BLv解析 由静止释放后 cd棒沿斜面向下做加速运动，随着速度的增大，E变大，I = 2r 也变大，F = BIL 也变大，对 ab 棒，当 T = 2mgsin 9= mgsin 9 + BIL2mgrsin 9时细线刚好被拉断，此时v =B2L2, cd棒这时向上的安培力与沿斜面向下的重力的分力平衡，加速度大小是0，故选项A、D正确

5、，选项B、C错误答案 AD3 .（多选）如图3所示，两根足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为9，两导轨间距为L,上端接有阻值为 R的电阻。一根质量为 m的均匀直导体棒ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B,导轨和导体棒的电阻可忽略。让导体棒沿导轨由静止开始下滑，导轨和导体棒接触良好，不计它们之间的摩擦。重力加速度为g。下列选项正确的是liC .导体棒匀速运动时产生的电动势为D 导体棒匀速运动时的速度为解析导体棒刚开始下滑时所受合外力最大，为mgsin 0，所以产生的加速度最大，为gsin 0 , A正确；当导体棒匀速运动时，由受力分析知，安培力F

6、 = mgtane，所以 B 错误；由 F = BIL 得 I = F. mgtan 0BL BL=mgtan 0E IR BL RC 正确；由 E = BLvcos 0 ,得 v = 2 2mgRsin 02 ，所以D正确。B L cos (答案 ACD（多选）（2014 河北唐山一模）如图所示，水平传送带带动两金属杆匀速向右运动,A 导体棒下滑时的最大加速度为gsin 0B 导体棒匀速运动时所受的安培力为mgsin 0mgtan 0BLmgRsiq 2 02B L cos 0传送带右侧与两光滑平行金属导轨平滑连接，导轨与水平面间夹角为30。，两虚线EF、GH之间有垂直导轨平面向下的匀强磁场

7、，磁感应强度为B，磁场宽度为L，两金属杆的长度和两导轨的间距均为d，两金属杆 a、b质量均为 m，两杆与导轨接触良好。当金属杆a进入磁场后恰好做匀速直线运动，当金属杆a离开磁场时，金属杆 b恰好进入磁场，则（ ）A 金属杆b进入磁场后做加速运动B 金属杆b进入磁场后做匀速运动mgLc .两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为2D 两杆在穿过磁场的过程中，回路中产生的总热量为mgL解析 金属杆a进入磁场后恰好做匀速直线运动，所受的安培力与重力沿斜面向下的分力大小相等，由于b棒进入磁场时速度与a进入磁场时的速度相同，所受的安培力相同，所以两棒进入磁场时的受力情况相同，则b进入磁场后所受的安培

8、力与重力沿斜面向下的分力也平衡，所以也做匀速运动，故A错误，B正确；两杆穿过磁场的过程中都做匀速运动，根据能量守恒定律得，回路中产生的总热量为 Q = 2 x mgsin 30 L = mgL，故C错误，D正确。答案 BD能力提高练侈选)(2014 山东潍坊一模)如图所示，两光滑平行金属导轨MN、PQ相距I ,且与水平面成 e角，处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，磁感应强度为 b，导轨 的M端和P端接到小型直流电风扇的两接线柱上，小风扇电机的线圈电阻为 R,金属杆ab垂直于导轨放置，金属杆的质量为 m，电阻为r，当在平行于导轨的拉 力F作用下金属杆以速度v匀速下滑时，电风扇消耗电能的功率为P0，

9、下列说法正确的是mgsin e )vA .金属杆中的电流为( )B 金属杆克服安培力做功的功率为 (F +BkM2 2 2B l vC 金属杆克服安培力做功的功率为R + r ,等于整个电路的发热功率F + mgsin 9 2D 电风扇的发热功率为P =2RBl解析 金属杆 ab匀速下滑，由平衡条件，有F+ mgs in 9 = BII，可得I =F + mgsin 9B| , A选项正确；克服安培力做功的功率为BII v = (F + mgsin 9 )v,故B选项正确；电路为非纯电阻电路，克服安培力做功的功率等于电路的发热功率与电风扇的机械功率之和，故C选项错误；电风扇的发热功率为P =

10、I 2r =F + mgs in 9 2R, q 选项正确。Bl答案 ABD如图所示，足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成9 = 37角，在斜面上虚线 aa和bb 与斜面底边平行，在aa 、b b围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁 场，磁感应强度为B = 1 T;现有一质量为m = 10 g、总电阻为R = 1 Q、边长为d = 0.1 m的正方形金属线圈MNPQ，让PQ边与斜面底边平行，从斜面上端静止释放，线圈刚好匀速穿过磁场。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为 卩=0.5，2(取 g = 10 m/s ， sin 37 = 0.6， cos 37 = 0.8)求：it(1) 线圈进入磁场区域时，受

11、到的安培力大小；X.6线圈释放时，PQ边到bb 的距离；(3)整个线圈穿过磁场的过程中，线圈上产生的焦耳热。解析对线圈受力分析有：F安+卩mgcos 9 = mgs in 9代入数据得：F安=2 X 102 NE(2) F 安=BId， E = Bvd，I = r2 2 B d v解得：F安=R代入数据得：v = 2 m/s一 2线圈进入磁场前做匀加速运动，a = gsin 0 -卩geos 0 = 2 m/s2V线圈释放时，PQ边到bb 的距离x = 2a = 1 m(3) 由于线圈刚好匀速穿过磁场，则磁场宽度等于d = 0.1 m ,由功能关系得Q = - W安=F安2d解得：Q = 4

12、X 10 - 3 J23答案(1)2 X 10 N (2)1 m(3)4 X10 J4. (2014 浙江卷，24)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图 4所示。一个 半径为R = 0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA ,A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为Rr = 3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下 端挂着一个质量为m = 0.5 kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右 的匀强磁场，磁感应强度B = 0.5 T。a点与导轨相连，b点通过电刷与0端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得

13、铝块速度。铝块由静止释放，下落h = 0.3 m时，测得U = 0.15 V。(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻 均不计，重力加速度2g = 10 m/s )(1) 测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2) 求此时铝块的速度大小；求此下落过程中铝块机械能的损失。LTV解析(1)根据右手定则可判断知A点是电源极，故a点接电压表的“正极”(2)根据 U = E = Bl v 1v = 2 3 R1v = 3 r = 3 3 R联立得：v = 2 m/s1 2(3)根据能量守恒得：E = mgh 2mv = 0.5 J。答案(1)正极(2)2 m/s (3)0.5 J5 如图5甲所示，“”形线框竖直放置，电阻不计。匀强磁场方向与线框平面垂直，一个质量为 m、阻值为R的光滑导体棒 AB,紧贴线框下滑，所达到的最大速度为v。现将该线框和磁场同时旋转一个角度放置在倾角为0的斜面上,如图乙所示图5(1)在斜面上导体棒由静止释放，在下滑过程中，线框一直处于静止状态，求导 体棒的最大速度；(2) 导体棒在下滑过程中线框保持静止，求线框与斜面之间的动摩擦因数卩所满足的条件(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力);(3) 现用一个恒力F = 2mgsin 0沿斜面向上由静止开始拉导体棒，通过距离s时导体棒已经做匀速运动，线框保持不动，求此过程中导体棒上产生的焦耳热。解