高考物理一轮复习 专题8 电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题考点规范练(2021年最新整理)

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2、生活愉快 业绩进步，以下为2018届高考物理一轮复习 专题8 电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题考点规范练的全部内容。9电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题一、单项选择题1.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为l和2l的两只闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为b的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,若外力对环做的功分别为wa、wb，则wawb为（）a。14b.12c.11d。不能确定解析根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能,而产生的电能又全部转化为焦耳热，所以wa=qa=(blv)2ralv,wb=qb=(b2lv)2rb2lv,由电阻定律知rb=2ra,故wawb=14，a

3、项正确。答案a2。一个刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平方向的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域继续下落，如图所示，则()a。若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程也是匀速运动b。若线圈进入磁场过程是加速运动,则离开磁场过程也是加速运动c。若线圈进入磁场过程是减速运动,则离开磁场过程也是减速运动d。若线圈进入磁场过程是减速运动,则离开磁场过程是加速运动解析线圈从高处自由下落，以一定的速度进入磁场,会产生感应电流,线圈受到重力和安培力作用,线圈全部进入磁场后，磁通量不变,没有感应电流产生，线圈不受安培力,只受重力,在磁场内部会做一段匀加速运动.若线圈进入磁场过程是匀速运动，说明有mg=

4、bil,由于线圈全部进入磁场后只受重力,在磁场内部会做一段匀加速运动,离开磁场时的速度大于进入磁场时的速度，安培力大于重力，就会做减速运动,故a错误;若线圈进入磁场过程一直是加速运动，说明重力大于安培力，在离开磁场时速度增大，安培力增大，可能安培力与重力平衡,做匀速运动,故b错误；若线圈进入磁场过程一直是减速运动，说明重力小于安培力,线圈全部进入磁场后,在磁场内部会做一段匀加速运动，所以离开磁场时安培力变大,安培力仍然大于重力，所以也是减速运动,故c正确，d错误。答案c3.竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道，如图所示，抛物线方程是y=x2，轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中,磁场的

5、上边界是y=a的直线（图中虚线所示），一个小金属环从抛物线上y=b(ba）处以速度v沿抛物线下滑,假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是（）a。mgbb。12mv2c。mg(b-a）d.mg（b-a)+12mv2解析小金属环进入或离开磁场时，磁通量会发生变化，并产生感应电流，产生焦耳热;当小金属环全部进入磁场后，不产生感应电流，小金属环最终在磁场中做往复运动，由能量守恒定律可得产生的焦耳热等于减少的机械能，即q=12mv2+mgbmga=mg（ba）+12mv2，d正确。答案d4。如图所示,水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻r，匀强磁场b竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量

6、一定的金属棒pq垂直导轨放置。若使棒以一定的初速度v0向右运动,当其通过位置a、b时,速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止。设金属导轨与棒的电阻均不计,a到b和b到c的间距相等,则金属棒在从a到b和从b到c的两个过程中()a。回路中产生的内能相等b.棒运动的加速度相等c.安培力做功相等d.通过棒横截面积的电荷量相等导学号17420370解析金属棒由a到b再到c的过程中,速度逐渐减小,根据e=blv知，e减小，故i减小，再根据f=bil知,安培力减小，由f=ma知，加速度减小,b错误；由于a与b、b与c间距相等,安培力由ac是逐渐渐小的,故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做的功，又由

7、于安培力做的功等于回路中产生的内能，所以a、c错误;根据平均感应电动势e=t=bst，和i=er,q=it,得q=bsr,所以d正确.答案d二、多项选择题5.如图所示,两足够长平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为21。用一沿导轨方向的恒力f水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后（)a。金属棒ab、cd都做匀速运动b。金属棒ab上的电流方向是由b向ac.金属棒cd所受安培力的大小等于2f3d。两金属棒间距离保持不变解析对两金属棒ab、cd进行受力和运动分析可知,两金属棒最终将做加速度相

8、同的匀加速直线运动，且金属棒ab速度小于金属棒cd速度，所以两金属棒间距离是变大的,由楞次定律判断金属棒ab上的电流方向是由b到a,a、d错误,b正确;以两金属棒整体为研究对象，有f=3ma,隔离金属棒cd分析，有ff安=ma，可求得金属棒cd所受安培力的大小f安=23f,c正确。答案bc6.(2016河南联考)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为l,顶端接阻值为r的电阻。质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处静止释放,金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直,如图所示,不计导轨的电阻，重力加速度为g.则(）a.金属棒在磁场中运动时，流过电阻r的电流方向为abb。

9、金属棒的速度为v时，金属棒所受的安培力大小为b2l2vr+rc.金属棒的最大速度为mg(r+r)bld。金属棒以稳定的速度下滑时,电阻r的热功率为mgbl2r导学号17420364解析金属棒在磁场中向下运动时,由楞次定律可知，流过电阻r的电流方向为ba,选项a错误;金属棒的速度为v时，金属棒中感应电动势e=blv，感应电流i=er+r,所受的安培力大小为f=bil=b2l2vr+r，选项b正确；当安培力f=mg时，金属棒下落速度最大，金属棒的最大速度为v=mg(r+r)b2l2,选项c错误；金属棒以稳定的速度下滑时，电阻r和r的热功率为p=mgv=mgbl2（r+r），电阻r的热功率为mgbl

10、2r，选项d正确.答案bd7.(2016江苏南京模拟）如图所示，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（）a.p=2mgvsin b.p=3mgvsin c。当导体棒速度达到v2时,加速度大小为g2sin 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导

11、学号17420369解析对导体棒受力分析,当导体棒以v匀速运动时(如图甲),应有mgsin =bil=b2l2vr;当施加力f后以2v匀速运动时（如图乙)，f+mgsin =2b2l2vr,两式联立得f=mgsin ,则p=f2v=2mgvsin ，a正确，b错误;由牛顿第二定律,当导体棒的速度为v2时，a=mgsin-f安m=mgsin-b2l2v2rm=g2sin ,c正确；由功能关系,当导体棒达到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与减少的重力势能之和,d错误。答案ac三、非选择题8。如图所示,足够长的固定平行粗糙金属双轨mn、pq相距d=0.5 m，导轨平面与水平

12、面夹角=30，处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小b=0.5 t的匀强磁场中。长也为d的金属棒ab垂直于导轨mn、pq放置,且始终与导轨接触良好,棒的质量m=0。1 kg，电阻r=0.1 ,与导轨之间的动摩擦因数=36,导轨上端连接电路如图所示.已知电阻r1与灯泡电阻r2的阻值均为0.2 ,导轨电阻不计,重力加速度g取10 m/s2。(1)求棒由静止刚释放瞬间下滑的加速度大小a.（2)假若棒由静止释放并向下加速运动一段距离后，灯l的发光亮度稳定，求此时灯l的实际功率p和棒的速率v.导学号17420368解析(1）棒由静止刚释放的瞬间速度为零,不受安培力作用根据牛顿第二定律有mgsin -m

13、gcos =ma,代入数据得a=2。5 m/s2（2)由“灯l的发光亮度稳定知棒做匀速运动，受力平衡，有mgsin -mgcos =bid代入数据得棒中的电流i=1 a由于r1=r2,所以此时通过小灯泡的电流i2=12i=0.5 a，p=i22r2=0.05 w此时感应电动势e=bdv=i(r+r1r2r1+r2）得v=0。8 m/s。答案（1)2.5 m/s2(2)0.05 w0。8 m/s9.如图甲所示，两根足够长平行金属导轨mn、pq相距为l,导轨平面与水平面夹角为，金属棒ab垂直于mn、pq放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒ab的质量为m.导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导

14、轨平面斜向上,磁感应强度大小为b。金属导轨的上端与开关s、定值电阻r1和电阻箱r2相连.不计一切摩擦,不计导轨、金属棒的电阻,重力加速度为g。现在闭合开关s,将金属棒由静止释放。(1)判断金属棒ab中电流的方向。(2）若电阻箱r2接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h时,速度为v,求此过程中定值电阻上产生的焦耳热q。(3)当b=0.40 t，l=0.50 m,=37时，金属棒能达到的最大速度vmax随电阻箱r2阻值的变化关系如图乙所示。g取10 m/s2,sin 37=0。60，cos 37=0。80。求r1的阻值和金属棒的质量m。导学号17420365解析（1)由右手定则可知,金属棒ab中

15、的电流方向为由b到a。(2)由能量守恒知，金属棒减少的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热即mgh=12mv2+q则q=mgh-12mv2。（3)金属棒达到最大速度vmax时,切割磁感线产生的感应电动势e=blvmax由闭合电路的欧姆定律得i=er1+r2金属棒的受力分析如图所示金属棒达到最大速度时，满足mgsin bil=0联立以上三式得vm=mgsinb2l2(r2+r1)由题图乙可知,斜率k=60-302 ms-1 1=15 ms1 -1,纵轴截距v=30 m/s所以mgsinb2l2r1=v，mgsinb2l2=k解得r1=2.0 ,m=0.1 kg答案(1)ba(2)mgh12

16、mv2（3)2.0 0。1 kg10。足够长的平行金属导轨ab、cd放置在水平面上,处在磁感应强度b=1.0 t的竖直方向的匀强磁场中，导轨间连接阻值为r=0。3 的电阻,质量m=0。5 kg、电阻r=0.1 的金属棒ef紧贴在导轨上，两导轨间的距离l=0。40 m，如图所示。在水平恒力f作用下金属棒ef由静止开始向右运动，其运动距离与时间的关系如下表所示.导轨与金属棒ef间的动摩擦因数为0。3,导轨电阻不计，g取10 m/s2，求：时间t(s）0。01。02。03.04.05.06.07。0运动距离x（m）0。00。62.04。36.89.311。814。3（1）在4。0 s时间内，通过金属

17、棒截面的电荷量q。（2）水平恒力f。(3）庆丰同学在计算7。0 s时间内，整个回路产生的焦耳热q时，是这样计算的：先算7。0 s内的电荷量，再算电流i=qt，再用公式q=i2rt计算出焦耳热，请你简要分析这样做是否正确？认为正确的,请算出结果;认为错误的，请用自己的方法算出7.0 s,整个回路产生的焦耳热q。导学号17420366解析(1）金属棒产生的平均感应电动势e=t=blxt平均电流i=er+r则电荷量q=it=blxr+r=6。8 c（2）由题表中数据可知,3.0 s以后棒ef做匀速直线运动,处于平衡状态其速度v=xt=2.5 m/s有f-ff=bil由e=blv,i=er+r,ff=

18、fn解得f=bil+ff=2.5 n(3）庆丰同学用电流的平均值计算焦耳热是错误的。正确解法是根据能量转化和守恒定律,有fx-mgxq=12mv2解得q=12.7 j答案(1）6。8 c（2)2。5 n（3)见解析11。如图所示,两条平行的金属导轨相距l=1 m,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.金属棒mn和pq的质量均为m=0。2 kg，电阻分别为rmn=1 和rpq=2 。mn置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数=0.5,pq置于光滑的倾斜导轨上，两根金属棒均与导轨垂直且接触良好。从t=0时刻起，mn棒在水平外力f1的作用下由静止开始以a=1 m/s2的加速度向右做匀加速直线运动，pq则在平行于斜面方向的力f2作用下保持静止状态。t=3 s时,pq棒消耗的电功率为8 w，不计导轨的电阻,水平导轨足够长,mn始终在水平导轨上运动.（