高考物理總復(fù)習(xí) 9.4專題：電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-2

1、【與名師對話】高考物理總復(fù)習(xí) 9.4專題：電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-21水平放置的金屬框架cdef處于如圖所示的勻強(qiáng)磁場中，金屬棒ab處于粗糙的框架上且接觸良好，從某時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，金屬棒ab始終保持靜止，則()Aab中電流增大，ab棒所受摩擦力增大Bab中電流不變，ab棒所受摩擦力不變Cab中電流不變，ab棒所受摩擦力增大Dab中電流增大，ab棒所受摩擦力不變解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E·S知，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，則ab中感應(yīng)電動(dòng)勢和電流不變，由FfF安BIL知摩擦力增大，選項(xiàng)C正確答案：C2. 如右圖所示，在粗糙絕緣水平面上有一正方形閉合

2、線框abcd，其邊長為l，質(zhì)量為m，金屬線框與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為.虛線框abcd內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場，磁場方向豎直向下開始時(shí)金屬線框的ab邊與磁場的dc邊重合現(xiàn)使金屬線框以初速度v0沿水平面滑入磁場區(qū)域，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停止，此時(shí)金屬線框的dc邊與磁場區(qū)域的dc邊距離為l.在這個(gè)過程中，金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為()A.mvmglB.mvmglC.mv2mgl D.mv2mgl解析：依題意知，金屬線框移動(dòng)的位移大小為2l，此過程中克服摩擦力做功為2mgl，由能量守恒定律得金屬線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Qmv2mgl，故選項(xiàng)D正確 答案：D3(2013·株州模擬)如圖(甲)、(乙)、(丙)中，除導(dǎo)體棒

3、ab可動(dòng)外，其余部分均固定不動(dòng)，(甲)圖中的電容器C原來不帶電設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計(jì)，圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌足夠長現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v0，在(甲)、(乙)、(丙)三種情況下導(dǎo)體棒ab的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()A三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都做勻速運(yùn)動(dòng)B(甲)、(丙)中，ab棒最終將以不同速度做勻速運(yùn)動(dòng)；(乙)中，ab棒最終靜止C(甲)、(丙)中，ab棒最終將以相同速度做勻速運(yùn)動(dòng)；(乙)中，ab棒最終靜止D三種情形下導(dǎo)體棒ab最終都靜止解析：題圖(甲)中ab棒運(yùn)動(dòng)后給電容器充電，當(dāng)充電完成后，棒以

4、一個(gè)小于v0的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)題圖(乙)中構(gòu)成了回路，最終棒的動(dòng)能完全轉(zhuǎn)化為電熱，棒停止運(yùn)動(dòng)題圖(丙)中棒先向右減速為零，然后反向加速至勻速故正確選項(xiàng)為B.答案：B4. 如圖所示電路，兩根光滑金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌下端接有電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，斜面處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，電阻可略去不計(jì)的金屬棒ab質(zhì)量為m，受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用，金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，則它在下滑高度h的過程中，以下說法正確的是()A作用在金屬棒上各力的合力做功為零B重力做的功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的電能C金屬棒克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D金屬棒克服恒力F做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱

5、解析：根據(jù)動(dòng)能定理可知，合力做的功等于動(dòng)能的變化量，故選項(xiàng)A正確；重力做的功等于重力勢能的變化量，重力做的功等于克服F所做的功與產(chǎn)生的電能之和，而克服安培力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，故選項(xiàng)B、D均錯(cuò)誤，C正確答案：AC5. (2013·福建卷)如圖，矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強(qiáng)磁場上方，由不同高度靜止釋放，用t1、t2分別表示線框ab邊和cd邊剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻線框下落過程形狀不變，ab邊始終保持與磁場水平邊界線OO平行，線框平面與磁場方向垂直設(shè)OO下方磁場區(qū)域足夠大，不計(jì)空氣影響，則下列哪一個(gè)圖象不可能反映線框下落過程中速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律()解析：由題意可知，線框先做自由落體

6、運(yùn)動(dòng)，最終做勻加速直線運(yùn)動(dòng)若ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，速度較小，線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流較小，線框所受安培力小于重力，則線圈進(jìn)入磁場的過程做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，圖象C有可能；若線框進(jìn)入磁場時(shí)的速度較大，線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流較大，線框所受安培力大于重力，則線框進(jìn)入磁場時(shí)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，圖象B有可能；若線框進(jìn)入磁場時(shí)的速度合適，線框所受安培力等于重力，則線框勻速進(jìn)入磁場，圖象D有可能；由分析可知選A.答案：A6. 如右圖所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，在磁場中有一個(gè)邊長為L的正方形剛性金屬框，ab邊的質(zhì)量為m，電阻為R，其他三邊的質(zhì)量和電阻均不計(jì)cd邊上裝有固定的水平軸，將金

7、屬框自水平位置由靜止釋放，第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，ab邊的速度為v，不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g，則在這個(gè)過程中，下列說法正確的是()A通過ab邊的電流方向?yàn)閍bBab邊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度vCa、b兩點(diǎn)間的電壓逐漸變大D金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgLmv2解析：ab邊向下擺動(dòng)過程中，磁通量逐漸減小，根據(jù)楞次定律及右手定則可知感應(yīng)電流方向?yàn)閎a，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；ab邊由水平位置到達(dá)最低點(diǎn)過程中，機(jī)械能不守恒，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金屬框擺動(dòng)過程中，ab邊同時(shí)受安培力作用，故當(dāng)重力與安培力沿其擺動(dòng)方向分力的合力為零時(shí)，a、b兩點(diǎn)間電壓最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)等于此過程

8、中機(jī)械能的損失，故選項(xiàng)D正確答案：D7. (2013·沙市模擬)如右圖所示，光滑的“”形金屬導(dǎo)體框豎直放置，質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2的有界勻強(qiáng)磁場方向相反，但均垂直于框架平面，分別處在abcd和cdef區(qū)域現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN，當(dāng)金屬棒進(jìn)入磁場B1區(qū)域后，恰好做勻速運(yùn)動(dòng)以下說法中正確的是()A若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將加速下滑B若B2B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑C若B2<B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將先加速后勻速下滑D若B2>B1，金屬棒進(jìn)入B2區(qū)域后將先減速后勻速下滑解析：當(dāng)金屬棒MN進(jìn)入磁場B1區(qū)域時(shí)

9、，金屬棒MN切割磁感線而使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)金屬棒MN恰好做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其重力和安培力平衡，即有mg.金屬棒MN剛進(jìn)入B2區(qū)域時(shí)，速度仍為v，若B2B1，則仍滿足mg，金屬棒MN仍保持勻速下滑，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；若B2<B1，則金屬棒MN剛進(jìn)入B2區(qū)域時(shí)<mg，金屬棒MN先加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度增大到使安培力等于mg時(shí)，金屬棒MN在B2區(qū)域內(nèi)勻速下滑，故選項(xiàng)C正確；同理可知選項(xiàng)D也正確答案：BCD8. 如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩個(gè)邊長相等的單匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(為細(xì)導(dǎo)線)兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由

10、下落，再進(jìn)入磁場，最后落到地面運(yùn)動(dòng)過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界設(shè)線圈、落地時(shí)的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2.不計(jì)空氣阻力，則() Av1<v2，Q1<Q2 Bv1v2，Q1Q2Cv1<v2，Q1>Q2 Dv1v2，Q1<Q2解析：線圈進(jìn)入磁場前機(jī)械能守恒，進(jìn)入磁場時(shí)速度均為v，設(shè)線圈材料的密度為1，電阻率為2，線圈邊長為L，導(dǎo)線橫截面積為S，則線圈的質(zhì)量m14LS，電阻R2，由牛頓第二定律得mgma，解得ag，可見兩線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)的加速度相同，兩線圈落地時(shí)速度相同，即v1v2，故A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤

11、；線圈在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量等于克服安培力做的功，QW安，而F安S，線圈橫截面積S大，F(xiàn)安大，故Q2>Q1，故選項(xiàng)D正確，B錯(cuò)誤答案：D9(2013·六安一模)光滑平行金屬導(dǎo)軌M、N水平放置，導(dǎo)軌上放一根與導(dǎo)軌垂直的導(dǎo)體棒PQ.導(dǎo)軌左端與由電容為C的電容器、單刀雙擲開關(guān)和電動(dòng)勢為E的電源組成的電路相連接，如圖所示在導(dǎo)軌所在的空間存在方向垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)先將開關(guān)接在位置a，使電容器充電并達(dá)到穩(wěn)定后，再將開關(guān)撥到位置b，導(dǎo)體棒將會在磁場的作用下開始向右運(yùn)動(dòng)，設(shè)導(dǎo)軌足夠大，則以下說法中正確的是() A空間存在的磁場方向豎直向下B導(dǎo)體棒向右做勻加速運(yùn)動(dòng)C當(dāng)導(dǎo)體棒

12、向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到最大值，電容器的電荷量為零D導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的過程中，通過導(dǎo)體棒的電荷量Q<CE解析：充電后電容器的上極板帶正電，將開關(guān)撥向位置b，PQ中的電流方向是由PQ，由左手定則判斷可知，導(dǎo)軌所在處磁場的方向豎直向下，選項(xiàng)A正確；隨著放電的進(jìn)行，導(dǎo)體棒速度增大，由于它所受的安培力大小與速度有關(guān)，所以由牛頓第二定律可知導(dǎo)體棒不能做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線，由右手定則判斷可知，感應(yīng)電動(dòng)勢方向由QP，當(dāng)其大小等于電容器兩極板間電勢差大小時(shí)，導(dǎo)體棒速度最大，此時(shí)電容器的電荷量并不為零，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由以上分析可知，導(dǎo)體棒從開始運(yùn)動(dòng)到速度達(dá)到最大時(shí)，電容器所帶電荷量

13、并沒有放電完畢，故通過導(dǎo)體棒的電荷量Q<CE，選項(xiàng)D正確答案：AD10(2013·濰坊市高考模擬考試)如圖所示，間距l(xiāng)0.4 m的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角30°，正方形區(qū)域abcd內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，方向垂直于斜面甲乙兩金屬桿電阻R相同、質(zhì)量均為m0.02 kg，垂直于導(dǎo)軌放置起初，甲金屬桿處在磁場的上邊界ab上，乙在甲上方距甲也為l處現(xiàn)將兩金屬桿同時(shí)由靜止釋放，并同時(shí)在甲金屬桿上施加一個(gè)沿著導(dǎo)軌的拉力F，使甲金屬桿始終以a5 m/s2的加速度沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)，已知乙金屬桿剛進(jìn)入磁場時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，取g10 m/s2，則() A每根金屬桿的電阻R0.

14、016 B甲金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是0.4 sC甲金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)過程中F的功率逐漸增大D乙金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)過程中安培力的功率是0.1 W解析：金屬桿乙在進(jìn)入磁場前：mg sin ma乙a乙g sin5 m/s2a甲金屬桿甲做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)金屬桿乙剛要進(jìn)入磁場時(shí)，金屬桿甲剛要出磁場由lat2得t0.4 s，金屬桿甲出磁場時(shí)速度與乙金屬棒進(jìn)入磁場時(shí)的速度相等設(shè)為v，對乙金屬桿：mgsinBIl，I，vat2 m/s，解得R0.064 ，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B正確；甲金屬桿在磁場中運(yùn)動(dòng)的過程中，甲金屬桿的速度v1at，回路中感應(yīng)電流I.由牛頓第二定律：Fmgsinma，F(xiàn)mamgsin.隨著v增

15、大，F(xiàn)增大，PFv增大，選項(xiàng)C正確；乙金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)安，P安0.2 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：BC11(2013·天津市十二所重點(diǎn)學(xué)校高三聯(lián)考)如圖所示，MN和PQ為固定在絕緣水平面上兩平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌左端MP間接有阻值為R12 導(dǎo)線；導(dǎo)軌右端接有與水平軌道相切、半徑r0.5 m內(nèi)壁光滑的半圓金屬軌道導(dǎo)軌間距L0.4 m，電阻不計(jì)導(dǎo)軌所在平面abcd區(qū)域內(nèi)有豎直向上B0.5 T的勻強(qiáng)磁場導(dǎo)軌上長度也為0.4 m、質(zhì)量m0.6 kg、電阻R21 的金屬棒AB以v06 m/s速度進(jìn)入磁場區(qū)域，離開磁場區(qū)域后恰好能到達(dá)半圓軌道的最高點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒始終與導(dǎo)軌保持良好接觸已知重力加速度g

16、10 m/s2.求：(1)金屬棒AB剛滑出磁場右邊界cd時(shí)的速度v的大??；(2)金屬棒滑過磁場區(qū)的過程中，導(dǎo)線R1中產(chǎn)生的熱量Q.解析：(1)在軌道的最高點(diǎn)，根據(jù)牛頓定律mgm金屬棒剛滑出磁場到最高點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒mvmg·2rmv2由式代入數(shù)據(jù)解得v5 m/s(2)對金屬棒滑過磁場的過程中，根據(jù)能量關(guān)系Q總mvmv2對閉合回路，根據(jù)熱量關(guān)系QR1由式并代入數(shù)據(jù)得Q2.2 J 答案：(1)5 m/s(2)2.2 J12(2013·新課標(biāo)全國卷)如圖，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為，間距為L.導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器，電容為C.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g.忽略所有電阻讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑，求：(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；(2)金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系解析：(1)設(shè)金屬棒下滑的速度大小為v，則感應(yīng)電動(dòng)勢為EBLv平行板電容器兩極板之間的電勢差為UE設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為Q，按定義有C聯(lián)立式得QCBLv(2)設(shè)金屬棒的速度大小為v時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為t，通過金屬棒的電流為i.金屬棒受到的磁場