高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 第四讲 电磁感应中的动力学和能量问题课时作业-人教版高三全册物理试题.doc
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1、第四讲 电磁感应中的动力学和能量问题A组基础题一、单项选择题1.(2017陕西宝鸡模拟)如图所示,足够长的U形光滑金属导轨与水平面成角,其中MN与PQ平行且间距为L,导轨间连接一个电阻为R的灯泡,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计一质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且接触良好,金属棒ab接入电路的电阻为r,当流经金属棒ab某一横截面的电荷量为q时,金属棒ab的速度大小为v,则金属棒ab在由静止开始沿导轨下滑到速度达到v的过程中(未达到最大速度)()A金属棒ab做匀加速直线运动B金属棒ab两端的电压始终为BlvC灯泡的亮度先逐渐变亮后保持不变D回路
2、中产生的焦耳热为sin mv2解析:对金属棒受力分析,有mgsin F安ma,F安,随着速度的增大,加速度逐渐减小,金属棒做加速度减小的变加速直线运动,A错误;金属棒两端的电压为路端电压,并且运动过程中速度在变化,末速度为v,所以B错误;因为该过程没有达到最大速度,所以灯泡的亮度一直变亮,C错误;设金属棒运动过程的位移为x,由q,解得x,对运动过程应用动能定理有mgxsin Qmv2,解得回路产生的热量Qmgxsin mv2sin mv2,D正确答案:D2.(2017广东珠海模拟)如图所示,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,平直部分粗糙,N、Q两点间接一个阻值为
3、R的电阻平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放,到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为,金属棒与导轨间接触良好,则金属棒穿过磁场区域的过程中()A金属棒两端的最大电压为BLB金属棒在磁场中的运动时间为C克服安培力所做的功为mghD右端的电阻R产生的焦耳热为(mghmgd)解析:金属棒刚进入磁场时的速度最大,此时金属棒产生的电动势最大,mghmv2,解得v,电动势EBLvBL,金属棒两端的电压为路端电压,U,A正确;金属棒在磁场中做加速度减小的减速运动,不是匀减速运动,无法求其运动时间
4、,B错误;对金属棒运动全过程应用动能定理得,mghW克安mgd0,所以克服安培力做功小于mgh,C错误;由上式解得QW克安mghmgd,右端电阻R产生的焦耳热QR(mghmgd),D错误答案:A二、多项选择题3如图所示,倾角为的平行金属导轨宽度为L,电阻不计,底端接有阻值为R的定值电阻,处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中有一质量为m、长也为L的导体棒始终与导轨垂直且接触良好,导体棒的电阻为r,它与导轨之间的动摩擦因数为,现让导体棒从导轨底部以平行于斜面的速度v0向上滑行,上滑的最大距离为s,滑回底端的速度为v,下列说法正确的是()A把运动导体棒视为电源,其最大输出功率为()2R
5、B导体棒从开始到滑到最大高度的过程所用时间为C整个过程产生的焦耳热为mv02mv22mgscos D导体棒上滑和下滑过程中,电阻R产生的焦耳热相等解析:刚开始上滑时速度最大,导体棒产生的感应电动势最大,输出的功率最大最大感应电流为I,导体棒最大输出功率为PI2R()2R,故A正确导体棒从开始到滑到最大高度的过程中做减速运动,随着速度减小,产生的感应电流减小,所受的安培力减小,加速度减小,做加速度逐渐减小的变减速运动,平均速度不等于,则所用时间不等于,故B错误根据能量守恒可知,整个过程产生的焦耳热为mv02mv22mgscos ,故C正确由于导体棒的机械能不断减少,所以下滑与上滑经过同一位置时,
6、上滑速度大,产生的感应电流大,导体棒受到的安培力大,所以上滑过程安培力的平均值大,而两个过程通过的位移大小相等,所以上滑时导体棒克服安培力做功多,整个回路中产生的焦耳热多,则电阻R产生的焦耳热也多,故D错误答案:AC4.(2017辽宁五校协作体联考)如图,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成角(090),其中MN与PQ平行且间距为l,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计,其上端所接定值电阻为R,给金属棒ab一沿斜面向上的初速度v0,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为r,当ab棒沿导轨上滑距离为x时,速度减小为零则下列说法不正确的是()A在该过程中,导体棒
7、所受合外力做功为mv02B在该过程中,通过电阻R的电荷量为C在该过程中,电阻R产生的焦耳热为D在导体棒获得初速度时,整个电路消耗的电功率为解析:在该过程中,由动能定理可知导体棒所受合外力做功为mv02,A错误;由qIt,I,E知,通过电阻R的电荷量为q,B错误;设整个回路产生的总焦耳热为Q,根据能量守恒得mv02mgxsin Q,电阻R产生的焦耳热为QRQ(mv02mgxsin ),故C错误;在导体棒获得初速度时,电路中电动势为EBlv0,I,PI2(rR),D正确答案:ABC三、非选择题5(2017贵州黔南州三校联考)如图甲所示,空间存在B0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是水平
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