高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 题型探究课(二) 电磁感应中的动力学和能量问题题型专练 新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc
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1、题型探究课(二) 电磁感应中的动力学和能量问题1.(2018上海闵行调研)如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长从置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则()AQ1Q2q1q2 BQ1Q2q1q2CQ1Q2q1q2 DQ1Q2q1q2解析:选A.设ab和bc边长分别为L1、L2,线框电阻为R,若假设穿过磁场区域的时间为t.通过
2、线框导体横截面的电荷量qIt,因此q1q2.线框上产生的热量为Q,第一次:Q1BL1I1L2BL1L2,同理可以求得Q2BL2I2L1BL2L1,由于L1L2,则Q1Q2,故A正确2.如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dL )的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动t0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域下列vt图象中,能正确描述上述过程的是()解析:选D.导体切割磁感线时产生感应电流,同时产生安培力阻碍导体运动,利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可
3、确定线框在磁场中的运动特点线框进入和离开磁场时,安培力的作用都是阻碍线框运动,使线框速度减小,由EBLv、I及FBILma可知安培力减小,加速度减小,当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化,不产生感应电流,不再产生安培力,线框做匀速直线运动,故选项D正确3.如图所示,质量均为m的金属棒ab、cd与足够长的水平金属导轨垂直且接触良好,两金属棒与金属导轨间的动摩擦因数为,磁感应强度为B的匀强磁场的方向竖直向下则ab棒在恒力F2mg作用下向右运动的过程中,有()A安培力对ab棒做正功B安培力对cd棒做正功Cab棒做加速度逐渐减小的加速运动,最终匀速运动Dcd棒做加速度逐渐减小的加速运动,最终匀
4、速运动解析:选C.对于ab棒,因为F2mgmg,所以从静止开始加速运动,ab棒运动会切割磁感线产生感应电流,从而使ab棒受到一个向左的安培力,这样加速度会减小,最终会做匀速运动;而cd棒所受到的最大安培力与摩擦力相同,所以总保持静止状态,即安培力对ab棒做负功,对cd棒不做功,所以选项C正确,A、B、D错误4.如图所示,足够长的金属导轨竖直放置,金属棒ab、cd均通过棒两端的环套在金属导轨上虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场,虚线下方有竖直向下的匀强磁场,两匀强磁场的磁感应强度大小均为B.ab、cd棒与导轨间动摩擦因数均为,两棒总电阻为R,导轨电阻不计开始两棒静止在图示位置,当cd棒无初速释放时
5、,对ab棒施加竖直向上的力F,沿导轨向上做匀加速运动则下列说法中错误的是()Aab棒中的电流方向由b到aBcd棒先加速运动后匀速运动Ccd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力D力F做的功等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和解析:选B.ab向上运动的过程中,穿过闭合回路abdc的磁通量增大,根据楞次定律可得ab棒中的感应电流方向为ba,故A正确;cd棒中感应电流由c到d,其所在的区域有向下磁场,所受的安培力向里,cd棒所受的摩擦力向上ab棒做加速直线运动,速度增大,产生的感应电流增加,cd棒所受的安培力增大,对导轨的压力增大,则滑动摩擦力增大,摩擦力先小于重力,后大于重力,所以cd棒先
6、加速运动后减速运动,最后停止运动,故B错误;因安培力增加,cd棒受摩擦力的作用一直增加,会大于重力,故C正确;根据动能定理可得WFWfW安培WGmv20,力F所做的功应等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和,故D正确5(多选)如图所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒c、d置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处磁场宽为3h,方向与导轨平面垂直先由静止释放c,c刚进入磁场立即匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触用ac表示c的加速度,Ekd表示d的动能,xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移下图中正确的是()解析:选BD.导体棒c
7、落入磁场之前做自由落体运动,加速度恒为g,有hgt2,vgt,c棒进入磁场以速度v做匀速直线运动时,d棒开始做自由落体运动,与c棒做自由落体运动的过程相同,此时c棒在磁场中做匀速直线运动的路程为hvtgt22h,d棒进入磁场而c棒还没有穿出磁场的过程,无电磁感应,两导体棒仅受到重力作用,加速度均为g,直到c棒穿出磁场,B正确;c棒穿出磁场后,d棒切割磁感线产生电动势,在回路中产生感应电流,因此时d棒速度大于c棒进入磁场时切割磁感线的速度,故电动势、电流、安培力都大于c棒刚进入磁场时的大小,d棒减速,直到穿出磁场仅受重力,做匀加速运动,结合匀变速直线运动v2v2gh,可知加速过程动能与路程成正比
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