高考物理一轮复习34电磁感应中的动力学和能量问题新人教版

一岗双责落实还不到位。受事务性工作影响，对分管单位一岗双责常常落实在安排部署上、口头要求上，实际督导、检查的少，指导、推进、检查还不到位。34电磁感应中的动力学和能量问题一、选择题(13题只有一个选项符合题目要求，45题有多个选项符合题目要求)1如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于()A棒的机械能增加量B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量 D电阻R上放出的热量2.如图所示，在足够大的、竖直向下的匀强磁场中有两根水平放置的平行粗糙的金属导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN.现从t0时刻起，给MN通以图示方向的电流，且电流I的大小与时间t成正比，即Ikt，不考虑电流对匀强磁场的影响，金属棒与导轨始终垂直且接触良好下列关于金属棒的加速度a、速度v随时间t变化的关系图象中可能正确的是()3如图甲所示，质量为2 kg的绝缘板静止在粗糙水平地面上，质量为1 kg、边长为1 m、电阻为0.1 的正方形金属框ABCD位于绝缘板上，E、F分别为BC、AD的中点某时刻起在ABEF区域内有竖直向下的磁场，其磁感应强度B1的大小随时间变化的规律如图乙所示，AB边恰在磁场边缘以外；FECD区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B20.5 T，CD边恰在磁场边缘以内设金属框受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两磁场均有理想边界，取g10 m/s2.则()A金属框中产生的感应电动势大小为1 VB金属框受到向左的安培力大小为1 NC金属框中的感应电流方向沿ADCB方向D如果金属框与绝缘板间的动摩擦因数为0.3，则金属框可以在绝缘板上保持静止4 如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上初始时刻，弹簧恰处于自然长度给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是()A导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左B导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压UBLv0C导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能EpmvD金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热Qmv5如图所示，两根足够长且光滑的平行金属导轨PQ、MN倾斜固定，倾角为30，相距为L，导轨处于磁感应强度为B、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中有两根质量均为m的金属棒a、b，先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与小球c连接，连接a棒的细线平行于导轨，由静止释放c，此后某时刻，将b棒也垂直导轨放置在导轨上，b刚好能静止a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度为g.则()A小球c的质量为mBb棒放上导轨前a棒的加速度为0.5gCb棒放上导轨后a棒中电流大小是Db棒放上导轨后，小球c减少的重力势能等于回路消耗的电能二、非选择题6如图所示，顺着绝缘台的倾角为45坡面和水平面平行放置两条光滑金属导轨，两导轨间距离L0.2 m，电阻不计在导轨上分别放上质量m1、m2都是0.01 kg，电阻都是1 的金属棒ab和cd，整个装置在磁感应强度B1 T的竖直向上的匀强磁场中为了使ab棒保持静止，cd棒应以多大的速度向什么方向运动？(取g10 m/s2)7 如图甲所示，足够长的光滑导轨倾角为30，间距L1 m，电阻不计，恒定的非匀强磁场方向垂直于斜面向下，电阻R1 ，导体棒ab质量m0.25 kg，其电阻r1 ，垂直于导轨放置现导体棒ab从磁场上边界由静止下滑，测得导体棒所到达位置的磁感应强度B与导体棒在该位置速度之间的关系如图乙所示(g取10 m/s2)(1)求导体棒下滑2 s时的速度和位移；(2)求导体棒下滑2 s内回路中产生的焦耳热8如图所示，两根竖直固定的足够长的金属导轨ab和cd相距L0.2 m，另外两根水平金属杆MN和PQ的质量均为m1102kg，可沿导轨无摩擦地滑动，MN杆和PQ杆的电阻均为R0.2 (竖直金属导轨电阻不计)，PQ杆放置在水平绝缘平台上，整个装置处于垂直导轨平面向里的磁场中，g取10 m/s2.(1)若将PQ杆固定，让MN杆在竖直向上的恒定拉力F0.18 N的作用下由静止开始向上运动，磁感应强度B01.0 T，杆MN的最大速度为多少？(2)若将MN杆固定，MN和PQ的间距为d0.4 m，现使磁感应强度从零开始以0.5 T/s的变化率均匀地增大，经过多长时间，杆PQ对地面的压力为零？9如图所示，质量为100 g的铝框，用细线悬挂起来，框中央离地面h为0.8 m，有一质量为200 g的磁铁以10 m/s的水平速度射入并穿过铝框，落在距铝框原位置水平距离3.6 m处，则在磁铁与铝框发生相互作用时，求：(1)铝框向哪边偏斜，它能上升多高；(2)在磁铁穿过铝框的整个过程中，框中产生了多少热量答案1A 2D 3D 4AD 5AC 6放在坡面导轨上的金属棒ab处在竖直向上的匀强磁场中，要使它保持静止，必须让ab中流有从ba的电流，ab才能受到水平向右的磁场力，如图所示ab在重力、弹力和磁场力作用下保持静止，而ab中的电流是cd在磁场中切割磁感线产生的，要产生从cd的电流，根据右手定则，cd棒必须向右运动cd棒以速度v向右运动产生感应电动势E.EBLv而感应电流I根据共点力平衡条件，有m1gFtan 45m1gFBIL解得v5 m/s若使ab棒保持静止，cd棒必须以5 m/s的速度向右运动7(1)由题图乙可知，棒下滑的任意状态有B2v0.5 T2ms1对棒下滑过程中某一状态由牛顿第二定律得mgsin 30ma代入数据可得导体棒的加速度a4 m/s2可见导体棒在斜面上做a4 m/s2的匀加速直线运动棒在2 s内的位移xat28 m2 s末的速度vat8 m/s(2)由能量守恒得mgxsin 30mv2Q代入数据解得Q2 J8(1)MN杆切割磁感线产生的电动势为：E1B0Lv由闭合电路欧姆定律得：I1MN杆所受安培力大小为：F安B0I1L对MN杆应用牛顿第二定律得：FmgF安ma当MN杆速度最大时，MN杆的加速度为零，联立得MN杆的最大速度为：vmm/s0.8 m/s(2)感生电动势为：E2由闭合电路欧姆定律得：I2t时刻的磁感应强度为：BtPQ杆受力平衡：mgBI2L联立得时间t为：ts10 s9 磁铁在穿过铝框的过程中，使铝框中磁通量发生变化，产生感应电流，磁铁与铝框一直发生相互作用，水平方向动量守恒磁铁穿过铝框后做平抛运动，根据平抛的水平距离可得作用后磁铁的速度v1.因为t s0.4 sxv1t，则v1 m/s9 m/s根据动量守恒定律，有m1v1m1v1m2v2v22 m/s铝框作用后获得的速度向右，则将向右偏斜根据机械能守恒，有m2ghm2v故h m0.2 m.(2)根据能的转化与守恒定律，