高考物理一輪復習 專題9.4 電磁感應中的動力學和能量問題押題專練

1、專題9.4 電磁感應中的動力學和能量問題1如圖，在光滑水平桌面上有一邊長為l、電阻為r的正方形導線框；在導線框右側有一寬度為d(d>l)的條形勻強磁場區(qū)域，磁場的邊界與導線框的一邊平行，磁場方向豎直向下導線框以某一初速度向右運動t0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域下列v­t圖象中，可能正確描述上述過程的是()答案：d2如圖所示，用粗細相同的銅絲做成邊長分別為l和2l的兩只閉合線框a和b，以相同的速度從磁感應強度為b的勻強磁場區(qū)域中勻速地拉到磁場外，若外力對環(huán)做的功分別為wa、wb，則wawb為()a14b12c11d不能確定答案：a解析：根據(jù)能量

2、守恒可知，外力做的功等于產(chǎn)生的電能，而產(chǎn)生的電能又全部轉化為焦耳熱waqa·，wbqb·由電阻定律知rb2ra，故wawb14.a項正確3如圖所示，光滑水平面上有豎直向下的有界勻強磁場，磁場寬度為2l、磁感應強度為b正方形線框abcd的電阻為r，邊長為l，線框以與ab垂直的速度3v進入磁場，線框穿出磁場時的速度為v，整個過程中ab、cd兩邊始終保持與磁場邊界平行則線框全部進入磁場時的速度為()a1.5vb2vc2.5vd2.2v答案：b4如圖甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n100，線圈面積s200 cm2，線圈的電阻r1 ，線圈外接一個阻值r4 的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈

3、平面向里的勻強磁場中，磁感應強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示下列說法中正確的是有()a線圈中的感應電流方向為順時針方向b電阻r兩端的電壓隨時間均勻增大c線圈電阻r消耗的功率為4×104 wd前4 s內閉合回路產(chǎn)生的熱量為0.08 j答案：c解析：由楞次定律知，線圈中的感應電流方向為逆時針方向，a選項錯誤；由法拉第電磁感應定律知，感應電動勢恒定，e0.1 v，電阻r兩端的電壓不隨時間變化，b選項錯誤；回路中電流i0.02 a，線圈電阻r消耗的功率為pi2r4×104 w，c選項正確；qi2(rr)t0.008 j，d選項錯誤5如圖所示，兩光滑平行金屬導軌間距為l，直導線mn垂直

4、跨在導軌上，且與導軌接觸良好，整個裝置處在垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度為b電容器的電容為c，除電阻r外，導軌和導線的電阻均不計現(xiàn)給導線mn一初速度，使導線mn向右運動，當電路穩(wěn)定后，mn以速度v向右做勻速運動時()a電容器兩端的電壓為零b電阻兩端的電壓為blvc電容器所帶電荷量為cblvd為保持mn勻速運動，需對其施加的拉力大小為答案：c6如圖所示，邊長為l的正方形導線框質量為m，由距磁場h高處自由下落，其下邊ab進入勻強磁場后，線圈開始做減速運動，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時，速度減為ab邊剛進入磁場時的一半，磁場的寬度也為l，則線框穿越勻強磁場過程中發(fā)出的焦耳熱為()a2mglb

5、2mglmghc2mglmghd2mglmgh7如圖所示，平行金屬導軌與水平面成角，導軌與固定電阻r1和r2相連，勻強磁場垂直穿過導軌平面，有一導體棒ab，質量為m，導體棒的電阻與固定電阻r1和r2的阻值均相等，與導軌之間的動摩擦因數(shù)為，導體棒ab沿導軌向上滑動，當上滑的速度為v時，受到安培力的大小為f，此時()a電阻r1消耗的熱功率為b電阻r2消耗的熱功率為c整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為mgvsin d整個裝置消耗的機械功率為fv答案： b解析：上滑速度為v時，導體棒受力如圖所示，則f，所以pr1pr22rfv，故選項a錯誤，b正確；因為fffn，fnmgcos ，所以pffffvmgvc

6、os ，選項c錯誤；此時，整個裝置消耗的機械功率為ppfpfffvmgvcos ，選項d錯誤8(多選)在傾角為的斜面上固定兩根足夠長的光滑平行金屬導軌pq、mn，相距為l，導軌處于磁感應強度為b的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下有兩根質量均為m的金屬棒a、b，先將a棒垂直導軌放置，用跨過光滑定滑輪的細線與物塊c連接，連接a棒的細線平行于導軌，由靜止釋放c，此后某時刻，將b也垂直導軌放置，a、c此刻起做勻速運動，b棒剛好能靜止在導軌上a棒在運動過程中始終與導軌垂直，兩棒與導軌接觸良好，導軌電阻不計則()a物塊c的質量是2mgsin bb棒放上導軌前，物塊c減少的重力勢能等于a、c增加的動能c

7、b棒放上導軌后，物塊c減少的重力勢能等于回路消耗的電能db棒放上導軌后，a棒中電流大小是答案：ad9(多選)兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為l，頂端接阻值為r的電阻質量為m、電阻為r的金屬棒在距磁場上邊界某處靜止釋放，金屬棒和導軌接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為b的勻強磁場垂直，如圖所示，不計導軌的電阻，重力加速度為g，則()a金屬棒在磁場中運動時，流過電阻r的電流方向為abb金屬棒的速度為v時，金屬棒所受的安培力大小為c金屬棒的最大速度為d金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時，電阻r的熱功率為2r答案：bd10(多選)如圖所示，質量為3m的重物與一質量為m的線框用一根絕緣細線連接起來，掛在兩個高

8、度相同的定滑輪上，已知線框的橫邊邊長為l，水平方向勻強磁場的磁感應強度為b，磁場上下邊界的距離、線框豎直邊長均為h.初始時刻，磁場的下邊緣和線框上邊緣的高度差為2h，將重物從靜止開始釋放，線框上邊緣剛進磁場時，恰好做勻速直線運動，滑輪質量、摩擦阻力均不計則下列說法中正確的是()a線框進入磁場時的速度為b線框的電阻為c線框通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量q2mghd線框通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量q4mgh答案：abd解析：從初始時刻到線框上邊緣剛進入磁場，由機械能守恒定律得3mg×2hmg×2h4mv2/2，解得線框剛進入磁場時的速度v，故a對；線框上邊緣剛進磁場時，恰好做勻速直線

9、運動，故所受合力為零，3mgbilmg，iblv/r，解得線框的電阻r，故b對；線框勻速通過磁場的距離為2h，產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)重力勢能的減少，即q3mg×2hmg×2h 4mgh，故c錯，d對11.如圖7所示，足夠長的光滑導軌傾斜放置，導軌寬度為l，其下端與電阻r連接導體棒ab電阻為r，導軌和導線電阻不計，勻強磁場豎直向上若導體棒ab以一定初速度v下滑，則關于ab棒的下列說法中正確的是()圖7a所受安培力方向水平向右b可能以速度v勻速下滑c剛下滑的瞬間ab棒產(chǎn)生的感應電動勢為blvd減少的重力勢能等于電阻r上產(chǎn)生的內能答案ab12如圖8，兩根平行光滑金屬導軌固定在同一水平

10、面內，其左端接有定值電阻r.ox軸平行于金屬導軌，在0x4m的空間區(qū)域內存在著垂直導軌平面向下的磁場，磁感應強度b隨坐標x(以m為單位)的分布規(guī)律為b0.80.2x(t)金屬棒ab在外力作用下從x0處沿導軌運動，金屬棒始終與導軌垂直并接觸良好，不計導軌和金屬棒的電阻設在金屬棒從x11m經(jīng)x22m到x33m的過程中，r的電功率保持不變，則金屬棒()圖8a在x1與x3處的電動勢之比為13b在x1與x3處受到磁場b的作用力大小之比為31c從x1到x2與從x2到x3的過程中通過r的電荷量之比為53d從x1到x2與從x2到x3的過程中r產(chǎn)生的焦耳熱之比為53答案bcd解析13.如圖9所示，在水平光滑絕緣

11、桌面上建立直角坐標系xoy，第一象限內存在垂直桌面向上的磁場，磁場的磁感應強度b沿x軸正方向均勻增大且k，一邊長為a、電阻為r的單匝正方形線圈abcd在第一象限內以速度v沿x軸正方向勻速運動，運動中ab邊始終與x軸平行，則下列判斷正確的是()圖9a線圈中的感應電流沿逆時針方向b線圈中感應電流的大小為c為保持線圈勻速運動，可對線圈施加大小為的水平外力d線圈不可能有兩條邊所受安培力大小相等答案bc14如圖所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導軌mn、pq間距為l0.5 m，其電阻不計，兩導軌及其構成的平面均與水平面成30°角完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導軌放置，每棒兩端都與導軌始終有良

12、好接觸，已知兩棒質量均為m0.02 kg，電阻均為r0.1 ，整個裝置處在垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，磁感應強度b0.2 t，棒ab在平行于導軌向上的力f作用下，沿導軌向上勻速運動，而棒cd恰好能夠保持靜止取g10 m/s2，問：(1)通過棒cd的電流i是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力f多大？(3)棒cd每產(chǎn)生q0.1 j的熱量，力f做的功w是多少？答案：(1)1 a方向由d至c(2)0.2 n(3)0.4 j解析：(1)棒cd受到的安培力fcdilb棒cd在共點力作用下平衡，則fcdmgsin 30°由式，代入數(shù)據(jù)解得i1 a 根據(jù)楞次定律可知，棒cd中的電流方向由d至c

13、.(2)棒ab與棒cd受到的安培力大小相等fabfcd對棒ab，由共點力平衡知fmgsin 30°ilb代入數(shù)據(jù)解得f0.2 n15如圖所示，將邊長為a、質量為m、電阻為r的正方形導線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應強度為b的勻強磁場區(qū)域，磁場的方向垂直紙面向里，線框向上離開磁場時的速度剛好是進入磁場時速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進入磁場整個運動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力ff且線框不發(fā)生轉動求：(1)線框在下落階段勻速進入磁場時的速度v2；(2)線框在上升階段剛離開磁場時的速度v1；(3)線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱q.答案：(1

14、)(2)(3)(mg)2f(mgff)(ab)解析：(1)線框在下落階段勻速進入磁場時有mgff解得v2.16.水平放置的兩根平行金屬導軌ad和bc，導軌兩端a、b和c、d兩點分別連接電阻r1和r2，組成矩形線框，如圖11所示，ad和bc相距l(xiāng)0.5m，放在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為b1t，一根電阻為0.2的導體棒pq跨接在兩根金屬導軌上，在外力作用下以4m/s的速度，向右勻速運動，如果電阻r10.3，r20.6，導軌ad和bc的電阻不計，導體棒與導軌接觸良好求：圖11(1)導體棒pq中產(chǎn)生的感應電流的大?。?2)導體棒pq上感應電流的方向；(3)導體棒pq向右勻速滑動的過程中，外力做

15、功的功率答案(1)5a(2)qp(3)10w解析(1)根據(jù)法拉第電磁感應定律eblv1×0.5×4v2v又r外0.2則感應電流的大小ia5a(2)根據(jù)右手定則判定電流方向為qp(3)導體棒pq勻速運動，則ff安bil1×5×0.5n2.5n故外力做功的功率pfv2.5×4w10w. 17如圖12所示，間距為l的平行且足夠長的光滑導軌由兩部分組成傾斜部分與水平部分平滑相連，傾角為，在傾斜導軌頂端連接一阻值為r的定值電阻質量為m、電阻也為r的金屬桿mn垂直導軌跨放在導軌上，在傾斜導軌區(qū)域加一垂直導軌平面向下、磁感應強度為b的勻強磁場；在水平導軌區(qū)域加另一垂直軌道平面向下、磁感應強度也為b的勻強磁場閉合開關s，讓金屬桿mn從圖示位置由靜止釋放，已知金屬桿mn運動到水平軌道前，已達到最大速度，不計導軌電阻且金屬桿mn始終與導軌接觸良好，重力加速度為g.求：圖12(1)金屬桿mn在傾斜導軌上滑行的最大速率vm；(2)金屬桿mn在傾斜導軌上運動，速度未達到最大速度vm前，當流經(jīng)定值電阻的電流從零增大到i0的過程中，通過定值電阻的電荷量為q，求這段時間內在定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱q；(3)金屬桿mn在水平導軌上滑行的最大距離xm.答案見解析(2)設在這段時間內，金屬桿mn運動的位移為x由電流的定義可得：qt根據(jù)法