高考物理一轮复习 考点巩固卷75 电磁感应与能量和动量结合的综合问题（原卷版）

考点巩固卷75电磁感应与能量和动量结合的综合问题建议用时：50分钟考点序号考点题型分布考点1电磁感应与能量和动量结合的综合问题4单选+5多选+3解答考点01：电磁感应与能量和动量结合的综合问题（4单选+5多选+3解答）一、单选题1．（2023春·北京东城·高二统考期末）如图所示，PQ和MN是固定于水平面内的平行光滑金属轨道，轨道足够长，其电阻忽略不计。质量均为m的金属棒ab、cd放在轨道上，始终与轨道垂直且接触良好。两金属棒的长度恰好等于轨道的间距，它们与轨道形成闭合回路。整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。使金属棒cd得到初速度的同时，金属棒ab由静止开始运动，考虑两金属棒之后的运动过程（经过足够长时间，不考虑空气阻力），以下说法正确的是（）

A．ab棒受到的冲量大小为，方向向左B．cd棒受到的冲量大小为，方向向左C．金属棒ab、cd组成的系统动量变化量为D．整个回路产生的热量为2．（2023春·北京东城·高二北京市广渠门中学校考期中）如图所示，一水平面内固定两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨上面横放着两根完全相同的铜棒ab和cd，构成矩形回路，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场B。开始时，棒cd静止，棒ab有一个向左的初速度。从开始到最终稳定的全过程中，下列说法正确的是（）A．ab棒做匀减速直线运动，cd棒做匀加速直线运动，最终都做匀速运动B．ab棒减小的动量等于cd棒增加的动量C．ab棒减小的动能等于cd棒增加的动能D．安培力对ab棒和cd棒分别做负功和正功，做功总和为零3．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行且光滑的金属导轨，导体棒ab的质量为m、电阻为，导体棒cd的质量为、电阻为R，均静止在导轨上，现给导体棒ab以初速度向右滑动。运动过程中，导体棒ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，关于导体棒ab、cd组成的系统，下列说法正确的是（）A．动量守恒，机械能守恒 B．动量不守恒，机械能守恒C．动量守恒，机械能不守恒 D．动量不守恒，机械能不守恒4．（2023·陕西·陕西师大附中校考模拟预测）如图所示，在光滑水平平面上有一根通有恒定电流I的长直导线，用同种均匀材料做成的单匝线框A、B平铺在水平平面上。A是边长为a的正方形，B是长边长为2a的长方形。瞬间关闭恒定电流I，假设线框不会与长直导线碰撞，A、B最终获得的动量之比为（）A．3∶8 B．3∶4 C．1∶4 D．9∶16二、多选题5．（2023春·河南·高三校联考期末）如图所示，距离为的竖直虚线之间存在沿水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。有一质量为、电阻为的直角三角形金属线框，，边长为，边长为，线框底边在光滑绝缘的水平面上，给金属线框一个水平向右的初速度，边出磁场前瞬间线框的加速度大小为，线框始终在竖直平面内运动，边一直不离开水平面，则下列判断正确的是（）A．边出磁场前瞬间，线框的速度大小为B．边出磁场后瞬间，线框的加速度大小为C．在边刚出磁场到点刚要进磁场过程中，线框的动量减少量为D．在边刚出磁场到点刚要进磁场过程中，线框对地面的压力小于线框重力6．（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模）如图所示，足够长且间距的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内，垂直于导轨的虚线AB的左、右两侧存在磁感应强度大小分别为、，方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。阻值的金属棒b静止在虚线AB的右侧。时刻，电阻为2R的金属棒a以初速度从左端沿导轨运动，t时刻，金属棒b达到最大速度。已知金属棒a始终在AB左侧运动，a、b两棒的长度均为d、质量均为，且始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。则在a、b棒的运动过程中，下列说法正确的是（）A．金属棒a、b动量之和保持不变B．C．0~t时间内通过金属棒a的电荷量为3.2CD．0~t时间内金属棒a上产生的热量为7．（2023春·重庆·高二重庆市育才中学校联考期中）如图所示，两条平行且足够长的粗糙金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨间的距离为l，导轨电阻忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与导轨所在平面垂直，将两根相同的导体棒ab、cd置于导轨上不同位置，两者始终与导轨垂直且接触良好，两棒间的距离足够大，已知两棒的质量均为m、电阻均为R，某时刻给ab棒沿导轨向下的瞬时冲量，已知两导棒与导轨间的动摩擦因数，则在两棒达到稳定状态的过程中（）A．两棒达到稳定状态后两棒间的距离均匀增大B．导体棒ab上产生的焦耳热为C．当导体棒cd的动量为时，导体棒cd的加速度大小为D．从导体棒ab开始运动到动量变为的过程中，两导体棒间的距离减少了8．（2023春·湖北孝感·高二统考期中）电动车制动能量再生技术对提升纯电动车能量回收利用率、增加纯电动车的续驶里程有着重大意义。行驶过程中电能驱动车轮，再生制动时车轮带动线圈转动给电池充电，完成能量的回收。某品牌的纯电动车工作在再生制动状态下的电路如图所示，R是能量回收电路中的等效电阻。若电动机驱动匀速行驶时，单位时间内消耗的电能（单位为J/s）与汽车功率P成线性关系，即（c、d为未知常数），汽车行驶时所受阻力为f=kv。单位行程内耗电为（单位J/m），线圈的电阻忽略不计，下列说法正确的是（）A．再生制动能有效缩短刹车距离B．制动速度越大，发电机线圈转动一周经过R的电荷量更多C．单位时间内消耗的电能与速度大小v成线性关系D．当时，单位行程耗电量最小9．（2023春·广西·高三阶段练习）如图所示，在磁感应强度大小为B，方向垂直于水平面向下的匀强磁场中，两平行且足够长光滑金属导轨水平固定放置，间距为L，图中电源电动势为E，内阻不计，电容器的电容为C。一质量为m、长度为L的导体棒垂直轨道静止放在导轨上，导轨、导线的电阻不计。将开关S接a，电容器充电结束后，将开关接b，导体棒由静止开始运动，电容器释放的能量没有全部转化为导体棒的动能，设电容器放电有，不计电路中的电感及放电电流引起的磁场影响，则（）A．导体棒在达到稳定状态前，加速度一直变大B．充满电后电容器存储的电能为C．电容器放电的D．电容器放电的三、解答题10．（2023春·江西·高三校联考阶段练习）如图甲所示，间距的平行水平导轨分别与足够长的竖直光滑导轨在D、C处平滑连接，处外侧有一个槽口，可以使杆不脱离导轨且杆进入竖直导轨前、后瞬间的速率不变，导轨电阻不计，水平导轨（光滑）区域内有变化的磁场，的变化规律如图乙所示，A，D间的距离，竖直导轨之间有垂直该平面的水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为，间接有一阻值的定值电阻。现有一长度与导轨间距相同，质量、电阻的导体杆，在时，导体杆从左侧处以的初速度水平向右运动一段时间后与静止在处质量也为的绝缘杆（图中未画出）碰撞后粘在一起运动，杆与水平导轨间的动摩擦因数，取重力加速度大小。求：（1）杆到达处时的速度大小；（2）杆与杆碰撞过程中损失的能量E；（3）导体杆从开始运动到两杆碰后通过沿竖直导轨下滑高度的过程中定值电阻R产生的焦耳热Q。11．（2022秋·云南红河·高三校考阶段练习）某同学设计了如图所示的一个电磁炮的供弹装置和发射装置，装置由两平行金属导轨APM、DQN组成，导轨的顶端通过单刀双掷开关连有一个电阻和一个电容为C的电容器，导轨间距为L，PQ为分界线，倾斜部分倾角为θ，水平部分PJ的长度为x；PQ左侧有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，矩形区域PJKO部分无磁场，在JK分界线的右侧（含JK）有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知）。质量为m、电阻为r的细金属杆ab与JK分界线左侧导轨间的动摩擦因数为μ，JK分界线右侧导轨光滑且足够长。他的设想如下：当开关打到处，细金属杆ab从倾斜导轨某位置由静止下滑，细金属杆ab最终都将恰好停在JK处，完成供弹过程；之后将开关打到处，电容器（已完成充电，充电电压为U）放电使细金属杆ab开始加速，完成加速过程。求：（1）细金属杆ab到达PQ处的速度v的大小；（2）为达到供弹要求，电阻的阻值R；（3）电容器所释放的能量不能完全转化为细金属杆ab的动能，若将细金属杆ab离开导轨时的动能与放电前电容器所储存电能（）的比值定义为能量转化效率，则磁感应强度多大时，能量转化效率最高？最大值是多少？12．（2021秋·广东深圳·高二深圳中学校考期末）为了研究质量为（未知）的导体棒在磁场中的运动，某研究小组设计了两间距d=1m的平行金属导轨，装置如图所示，倾斜光滑轨道倾角为30°，上端接有一个电源（电动势E=5V，内阻）、一个电容器（C=0.25F）和一个电阻（），单刀开关可以分别与1、2、3相连，导轨中间分布着垂直导轨斜面向下的匀强磁场，把磁场分成宽AC、CD、DE均为L=2m的等间距三部分。开始时开关接1位置，导体棒恰好能静止在磁场上边缘A处；接着