【优化方案】高考物理新一轮复习 课后达标检测29 电磁感应中的动力学和能量问题（含解析）(1).doc

课后达标检测29电磁感应中的动力学和能量问题一、单项选择题1.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yx2，轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中虚线所示)，一个小金属环从抛物线上yb(ba)处以速度沿抛物线下滑，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()amgbb.m2cmg(ba) dmg(ba)m22.(2014南昌模拟)如图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为b、方向相反的水平匀强磁场，pq为两个磁场的边界，磁场范围足够大一个边长为l、质量为m、电阻为r的正方形金属线框沿垂直磁场方向，以速度从图示位置向右运动，当线框中心线ab运动到与pq重合时，线框的速度为，则()a此时线框的电功率为b此时线框的加速度为c此过程通过线框截面的电荷量为d此过程回路产生的电能为0.75m23.(2014杭州质检)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空间内，质量一定的金属棒pq垂直于导轨放置今使棒以一定的初速度0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为a、b，到位置c时棒刚好静止设导轨与棒的电阻均不计，a、b与b、c的间距相等，则金属棒在由ab与bc的两个过程中下列说法中正确的是()a金属棒运动的加速度相等b通过金属棒横截面的电量相等c回路中产生的电能eabebcd金属棒通过a、b两位置时的加速度大小关系为aaab4.(2013高考福建卷)如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线oo平行，线框平面与磁场方向垂直设oo下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度随时间t变化的规律()二、多项选择题5.(2014常州模拟)如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面现用一平行于导轨的恒力f作用在a的中点，使其向上运动若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能()a变为0 b先减小后不变c等于f d先增大再减小6.(2014唐山模拟)如图所示，边长为l、电阻不计的n匝正方形金属线框位于竖直平面内，连接的小灯泡的额定功率、额定电压分别为p、u，线框及小灯泡的总质量为m，在线框的下方有一匀强磁场区域，区域宽度为l，磁感应强度方向与线框平面垂直，其上、下边界与线框底边均水平线框从图示位置开始静止下落，穿越磁场的过程中，小灯泡始终正常发光则()a有界磁场宽度llb磁场的磁感应强度应为c线框匀速穿越磁场，速度恒为d线框穿越磁场的过程中，灯泡产生的焦耳热为mgl7.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2f/3d两金属棒间距离保持不变8.足够长的光滑金属导轨ab、cd水平放置，质量为m、电阻为r的两根相同金属棒甲、乙与导轨垂直且接触良好，磁感应强度为b的匀强磁场垂直导轨平面向里，如图所示，现用f作用于乙棒上，使它向右运动，用、a、i和p分别表示甲棒的速度、甲棒的加速度、甲棒中的电流和甲棒消耗的电功率，下列图象可能正确的是()9.如图所示，一个边长为l的正方形线圈置于边界水平的匀强磁场上方l处，磁场宽也为l，方向垂直纸面向里，由静止释放线圈且线圈平面始终与磁场方向垂直，如果从线圈的一条边刚进入磁场开始计时，则下列关于通过线圈横截面的电荷量q、感应电流i、线圈运动的加速度a、线圈具有的动能ek随时间变化的图象可能正确的有()10在伦敦奥运会上，100 m赛跑跑道两侧设有跟踪仪，其原理如图甲所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为l0.5 m，一端通过导线与阻值为r0.5 的电阻连接；导轨上放一质量为m0.5 kg的金属杆，金属杆与导轨的电阻忽略不计；匀强磁场方向竖直向下用与导轨平行的拉力f作用在金属杆上，使杆运动当改变拉力的大小时，相对应的速度也会变化，从而使跟踪仪始终与运动员保持一致已知和f的关系如图乙(取重力加速度g10 m/s2)则()a金属杆受到的拉力与速度成正比b该磁场磁感应强度为1 tc图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小d导轨与金属杆之间的动摩擦因数为0.4三、非选择题11.如图所示，两根正对的平行金属直轨道mn、mn位于同一水平面上，两轨道之间的距离l0.50 m轨道的mm端接一阻值为r0.50 的定值电阻直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度为b0.60 t的匀强磁场中，磁场区域的右边界为nn，宽度为d0.80 mnn端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道np、np平滑连接，两半圆形轨道的半径均为r00.50 m现有一导体杆ab静止在距磁场的左边界s2.0 m处，其质量m0.20 kg、电阻r0.10 .ab杆在与杆垂直的水平恒力f2.0 n的作用下开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去f，杆穿过磁场区域后，沿半圆形轨道运动，结果恰好能通过半圆形轨道的最高位置pp.已知杆始终与轨道垂直，杆与直轨道之间的动摩擦因数0.10，轨道电阻忽略不计，取g10 m/s2.求：(1)导体杆通过pp后落到直轨道上的位置离nn的距离；(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻r的电荷量；(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热12.如图所示，竖直平面内有无限长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均为l0.5 m，上方连接一个阻值r1 的定值电阻，虚线下方的区域内存在磁感应强度b2 t的匀强磁场完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上，金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好，电阻均为r0.5 .将金属杆1固定在磁场的上边缘(仍在此磁场内)，金属杆2从磁场边界上方h00.8 m处由静止释放，进入磁场后恰做匀速运动(g取10 m/s2)(1)金属杆的质量m为多大？(2)若金属杆2从磁场边界上方h10.2 m处由静止释放，进入磁场经过一段时间后开始匀速运动，此过程中流过电阻r的电荷量q为0.65 c，则在此过程中整个回路产生的电热为多少？(3)金属杆2仍然从离磁场边界h10.2 m处由静止释放，在金属杆2进入磁场的同时由静止释放金属杆1，两金属杆运动了一段时间后均达到稳定状态，试求两根金属杆各自的最大速度课后达标检测291解析选d.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，由能量守恒可得产生的焦耳热等于减少的机械能，即qm2mgbmgamg(ba)m2.2解析选c.在题图中虚线位置，线框产生的电动势eblv，电流i，由牛顿第二定律可知，线框的加速度a2，b错误；线框的电功率pi2r，a错误；由法拉第电磁感应定律和电流的定义，可得此过程通过线框截面的电荷量qt，c正确；由能量守恒定律可得，回路产生的电能wmv2mmv2，d错误3解析选b.由fbil，i，fma可得a，由于速度在减小，故加速度在减小，a、d错；由qit，i，en，可得q，由于两个过程磁通量的变化量相同，故通过金属棒横截面的电量相等，b正确；由克服安培力做的功等于产生的电能，即wfl，由于安培力越来越小，故第二个过程克服安培力做的功小于第一个过程，因此c错误4解析选a.由题意可知，线框先做自由落体运动，最终做匀加速直线运动若ab边刚进入磁场时，速度较小，线框内产生的感应电流较小，线框所受安培力小于重力，则线框进入磁场的过程做加速度逐渐减小的加速运动，图象c有可能；若线框进入磁场时的速度较大，线框内产生的感应电流较大，线框所受安培力大于重力，则线框进入磁场时做加速度逐渐减小的减速运动，图象b有可能；若线框进入磁场时的速度合适，线框所受安培力等于重力，则线框匀速进入磁场，图象d有可能；由分析可知选a.5ab6解析选bc.因线框穿越磁场的过程中小灯泡正常发光，故线框匀速穿越磁场，且线框长度l和磁场宽度l相同，a错误；因线框匀速穿越磁场，故重力和安培力相等，mgnbilnbl，得b，b正确；线框匀速穿越磁场，重力做功的功率等于电功率，即mgvp，得v，c正确；线框穿越磁场时，通过的位移为2l，且重力做功完全转化为焦耳热，故q2mgl，d错误7解析选bc.对两金属棒ab、cd进行受力分析和运动分析可知，两金属棒最终将做加速度相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上的电流方向由b到a，a、d错误，b正确；以两金属棒整体为研究对象有：f3ma，隔离金属棒cd分析其受力，则有：ff安ma，可求得金属棒cd所受安培力的大小f安f，c正确8解析选ac.乙棒在外力作用下向右切割磁感线产生感应电动势，在回路中产生逆时针方向的感应电流，电流通过两棒，由左手定则知，乙棒受到的安培力向左，甲棒受到的安培力向右，乙棒在安培力和拉力的作用下向右运动开始时乙棒的加速度大于甲棒的加速度，两者的速度差增大，回路中的感应电动势ebl(12)增大，感应电流增大，使得乙棒的加速度减小，甲棒的加速度增大，当两棒加速度相等时速度差最大，回路中的感应电动势最大，以后两棒在外力f的作用下以相同的加速度运动，速度差恒定，回路中电流恒定故选项a、c正确，选项b、d错误9解析选acd.若线圈进入磁场时受到的安培力等于重力，则线圈匀速进入，感应电流恒定，由qit可知，通过线圈横截面的电荷量均匀增大线圈离开时由楞次定律可知，感应电流方向改变，通过的电荷量均匀减小，a可能；由于线圈通过磁场时，线圈的宽度与磁场的宽度相等，故始终是一条边做切割磁感线运动，且速度不可能减小到零，所以线圈通过磁场的过程中不可能出现感应电流为零的情况，故b错误；由于线圈进入磁场时也可能重力大于安培力，因此继续做加速运动，但速度增大则安培力增大，加速度减小，当安培力增大到等于重力时，加速度变为零，故c可能；如果线圈刚进入磁场时安培力就大于重力，则线圈做减速运动，速度减小则安培力减小，最后可能达到平衡，速度不变，动能不变，故选项d可能10解析选bcd.由图象可知拉力与速度是一次函数，但不成正比，故a错；图线在横轴的截距是速度为零时的f，此时金属杆将要运动，此时阻力最大静摩擦力等于f，也等于运动时的滑动摩擦力，c对；由fbilmg0及i可得：fmg0，从图象上分别读出两组f、数据代入上式即可求得b1 t，0.4，所以选项b、d对11解析(1)设导体杆运动到半圆形轨道最高位置的速度为v，因导体杆恰好能通过轨道最高位置，由牛顿第二定律得mgmv2/r0导体杆通过pp后做平抛运动xt2r0gt2/2解得：x1 m.(2)qt/(rr)，bld联立解得：q0.4 c.(3)设导体杆在f的作用下运动至磁场的左边界时的速度为v1，由动能定理有(fmg)smv解得：v16.0 m/s在导体杆从刚进磁场到滑至最高位置的过程中，由能量守恒定律有mv/2qmg2r0mv2/2mgd解得：q0.94 j.答案(1)1 m(2)0.4 c(3)0.94 j12解析(1)金属杆2进入磁场前做自由落体运动vm m/s4 m/s金属杆2进入磁场后受力平衡：mgbil且eblvm，i解得：m kg0.2 kg.(2)金属杆2刚进入磁场时的速度v m/s2 m/s金属杆2进入磁场到匀速运动的过程中(设金属杆2在磁场内下降h2)有，qt2得：h21.3 m金属杆2从下落到再次匀速运动的过程中，由