【2019-2020】高考物理二轮复习小题狂做专练二十四电磁感应中的动力学与能量问题

1、1 / 8【2019-2020】高考物理二轮复习小题狂做专练二十四电磁感应中的动力学与能量问题电磁感应中的动力学与能量问题C. a棒和b棒最终稳定时的速度大小为一型3D.从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的焦耳热为 -mgh93.【江西联考】（多选）一质量为m电阻为R边长为L的正方形导线框静止在光滑绝缘水平桌面上，桌面上直线PQ左侧有方向竖直向下的匀强磁场I，磁感应强度大小为B, PQ右侧有方向竖直向上的匀强磁场H，磁 感应强度大小为 2B,俯视图如图所示。现使线框以垂直PQ的初速度v向磁场n运动，当线框的三分之一进入磁场n时，线框速度为v，在这个过程中，下列说法正确的是（）一、选择

2、题1.【青岛 2019 届调研】如图，间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m电阻也为R的金属棒ab,金属棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现金属棒在水平拉力下列说法正确的是（）A.金属棒ab上电流的方向是bB.电阻R两端的电压为BLv0C.金属棒ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热D.拉力F做的功等于电阻R和金属棒上产生的焦耳热F作用下以速度V。沿导轨向右匀速运动，则MN PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L,电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大

3、小为B。导体棒的质量分别为na=m m= 2m,电阻值分别为R, R= 2R。b棒静止放置在水平导轨上足够远处，与导轨接触良好且与导轨垂直；a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放， 运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g,则下列说法错误的是（）A.B.a棒刚进入磁场时回路中的感应电流为BL 2ghRa棒刚进入磁场时,b棒受到的安培力大小为B2L2.、?gh3R2 / 823 / 85.【杭州模拟】如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L,导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻， 导轨平面与水平面的夹角为0,且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

4、。 一质量 为m电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道 向上的初速度V0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知弹簧的劲度系数为 中心轴线与导轨平行。(3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为6,求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热QA.线框速度为v时，线框中感应电流方向为逆时针方向2B. 线框速度为v时，线框的加速度大小为23B2L2vmR4.【云南 2019 届月考】(多选)如图所示，相距为d的边界水平的匀强磁场，磁感应强度水平向里、大小为Bo质量为m电阻为R、边长为L的正方形线圈abed，将线圈在磁场上方

5、高h处由静止释放，已知cd边刚进入磁场时和ed边刚离开磁场时速度相等，不计空气阻力，则()A 在线圈穿过磁场的整个过程中，克服安培力做功为mgdB.若L=d,则线圈穿过磁场的整个过程所用时间为C.若L d,则线圈的最小速度可能为黑D.若Ld,则线圈的最小速度可能为2g(h Ld)二、解答题求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向;(2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为1k，弹簧的求此时导体棒的加速度大小4 / 86.【雄安新区模拟】如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在竖直面上，导轨间距为L、足够长，下部条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直，上部条形匀强磁场的宽度

6、为2d，磁感应强度大小为 B，方向平行导轨平面向下， 在上部磁场区域的上边缘水平放置导体棒(导体棒与导轨绝缘)，导体棒与导轨间存在摩擦，动摩擦因数为卩。长度为 2d的绝缘棒将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“”型装置，总质量为m置于导轨上，导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生，图中未图出)，线框的边长为d(dL)，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域的下边界处 返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨接触并且相互垂直。重力加速度为(1) 装置刚开始时导体棒受到安培力的大小和方向；(2) 装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热Q;(3) 线

7、框第一次穿出下方磁场下边时的速度；(4) 若线框第一次穿越下方磁场区域所需的时间为t,求线框电阻R。g。求:5 / 87.【泰安质检】如图所示，RQF2Q和MNMN2为水平放置的两足够长的光滑平行导轨，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小B= 0.4 T 的匀强磁场中，PQ与MN间的距离为Li= 1.0m,F2Q与MN2间的距离为L2= 0.5 m两导轨电阻可忽略不计。质量均为m= 0.2 kg 的两金属棒ab、cd放在导轨上，运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，并与导轨形成闭合回路。已知两金属棒位于两导轨间部分的电阻均为R= 1.0Q;金属棒与导轨间的动摩擦因数= 0.2，且与导轨间的最大静

8、摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g= 10 m/s2。2(1)在t= 0 时刻，用垂直于金属棒的水平外力F向右拉金属棒cd,使其从静止开始沿导轨以a= 5.0 m/s 的加速度做匀加速直线运动，金属棒cd运动多长时间金属棒ab开始运动？若用一个适当的水平外力Fo(未知)向右拉金属棒cd,使其速度达到V2= 20 m/s 后沿导轨匀速运动，此时 金属棒ab也恰好以恒定速度沿导轨运动，求金属棒ab沿导轨运动的速度大小和金属棒cd匀速运动时水平外力F0的功率;当金属棒ab运动到导轨QN位置时刚好碰到障碍物而停止运动，并 将作用在金属棒cd上的水平外力改为F1= 0.4N,此时金属棒cd的速度变

9、为vo= 30 m/s，经过一段时间金属棒cd停止运动，求金属棒ab停止运动后金属棒cd运动的距离。6 / 81.【解析】根据安培右手定则可知电流方向为从b到a,故 A 错误；感应电动势E=BLvo,电阻R两端的电压HLvoU -为：，故 B 错误；根据能量守恒可得，拉力F做的功等于电阻R和金属棒上产生的焦耳热，即金属棒ab克服安培力做的功等于电阻R和金属棒上产生的焦耳热，故D 正确，C 错误。【答案】D2.【解析】设a棒刚进入磁场时的速度为v,从开始下落到进入磁场，根据机械能守恒定律有：1?mgh =EBL- - I -a棒切割磁感线产生感应电动势为：E=BLv，根据闭合电路欧姆定律有：，联

10、立解得E红22肿F =- -故 A 错误；b棒受到的安培力为F=BIL，代入电流I解得 ，方向水平向右，B 正确；设两棒最后 稳定时的速度为v，从a棒进入磁场到两棒速度达到稳定，一对安培内力作用，两棒组成的系统外力之和为,v曲h甘 N -零，根据动量守恒定律有：mv=3mV，解得：益 ：,C 正确；从 a 棒进入磁场到两棒共速的过程,一对安培力做功把机械能转化为电能，设a棒产生的内能为 ,b棒产生的内能为6，根据能量守恒定律有:2 Ea 两棒串联内能与电阻成正比:1 2=7 / 8Eb=2 民解得：，：，故 D 正确。【答案】Av3.解析】据右手定则可知，线框速度为时，线框右边切割产生的感应电

11、流是顺时针，线框左边切割产生的感应电流也是顺时针，则线框中感应电流方向为顺时针方向，故 A 项错误；据法拉第电磁感应定律，线框速度vv v 3E?E = BL-+2.BL- = -BLv = - =为时，线框中感应电动势- ，线框中感应电流：，安培力9SzLzvFF冉=BII + 2BIL = 3B1I - a =-昭，线框的加速度尬呢，故B项错误；据功能关系，线框中产生的-二川，流过导线横截面的电荷量，此过程中磁通量的变化量-BLZ【答案】CD场时速度也为vo，所以从cd边刚穿出磁场到ab边离开磁场的过程，线框产生的热量与从1.1 V23Q =- -m(-) = -mv焦耳热，,故 C 项正

12、确；此过程中的平均感应电动势7?=4Zi平均感应电流4.【解析】根据能量守恒研究从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程：动能变化为0,重力势能转化为线框产生的热量，则进入磁场的过程中线圈产生的热量Q= mgd cd边刚进入磁场时速度为vo,cd边刚离开磁cd边刚进入磁场到8 / 8cd边刚穿出磁场的过程产生的热量相等，所以线圈从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程，产生的热量Q=2mgd感应电流做的功为 2mgd故 A 错误；线圈刚进入磁场时的速度大小v=，若L=d,线圈将匀速进磁场时要减速，即此时的安培力大于重力，速度减小，安培力也减小，当安培力减到等于重力时，线圈做匀速运动，全部进入磁

13、场将做加速运动，设线圈的最小速度为Vm,知全部进入磁场的瞬间速度最小，由动能定理1 1 1-muni2 mad -mvo2=mgh知，从cd边刚进入磁场到线框完全进入时，则有：，有，综上所述，线圈的最小速度为-|：:,故 D 正确。【答案】BCD5.【解析】(1)棒产生的感应电动势 Ei=BLvoE FLPOI - -通过 R 的电流大小 匸 ：一根据右手定则判断得知：电流方向为ba(2)棒产生的感应电动势为巳=BLvE2BLV感应电流.八八 ?B2L2Vp B12L -棒受到的安培力大小;，方向沿斜面向上，如图所示.根据牛顿第二定律 有|mgsin0-F|=ma(3)导体棒最终静止，有mgs

14、in0=kx弹簧的压缩量Ld,线框可能先做减速运动，在完全进入磁BZL2V场前做匀速运动，因为完全进入磁场时的速度最小，则则最小速度mffR护叹，故 C 正确；因为a二mgsnO -解得B2LZV设整个过程回路产生的焦耳热为Q,根据能量守恒定律Qo =解得通过磁场，所用时间为9 / 8RR 1(mgsinB)2防花门02吋护品十-电阻 R 上产生的焦耳热10 / 86.【解析】(1)安培力大小为厂-I：一，方向垂直纸面向里。(2)设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中，由动能定理得mg 4d一+ 刊加 +- 2d) = 0解得二-八;r - z；:/?：.,：.；2BILd - 4m

15、gd解得:(4) 设装置在t内速度变化量为 v,由动量定理得(my -RRML - mAv- 0_ Bdv 2Bd2.q = Jt = t = 一化简得 mgt - Bdq = mvi，其中用尺R二解得=at金属棒cd产生的电动势Ecd=BLv则通过整个回路的电流li2R金属棒ab所受安培力 FaBI1L1金属棒ab刚要开始运动的临界条件为Fab=卩mg联立解得t= 2 s。(2)设金属棒cd以速度V2= 20 m/s 沿导轨匀速运动时，金属棒ab沿导轨匀速运动的速度大小为w，根据法拉第电磁感应定律可得E=BL2V2BLV1此时通过回路的电流I2E_金属棒ab所受安培力Fa/=Bl2L1又Fab?=卩mg联立解得：V1= 5 m/s以金属棒cd为研究对象，则有 F0=BI1LJmg水平外