高考物理一輪復(fù)習(xí)分層規(guī)范快練電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)能量和動(dòng)量問題新人教

版高考物理一輪復(fù)習(xí)分層規(guī)范快練電磁感覺中的動(dòng)力學(xué)、能量和動(dòng)量問題新人教版版高考物理一輪復(fù)習(xí)分層規(guī)范快練電磁感覺中的動(dòng)力學(xué)、能量和動(dòng)量問題新人教版PAGE版高考物理一輪復(fù)習(xí)分層規(guī)范快練電磁感覺中的動(dòng)力學(xué)、能量和動(dòng)量問題新人教版分層規(guī)范快練(三十四)電磁感覺中的動(dòng)力學(xué)、能量和動(dòng)量問題[雙基過關(guān)練]1．以以下圖，豎直擱置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不可以忽視的金屬棒與兩導(dǎo)軌素來保持垂直并優(yōu)秀接觸且無摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加快上漲的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()A．棒的機(jī)械能增添量B．棒的動(dòng)能增添量C．棒的重力勢(shì)能增添量D．電阻R上放出的熱量分析：棒受重力G、拉力F和安培力F安的作用．由動(dòng)能定理：WF＋WG＋W安＝ΔEk得WF＋W安＝ΔEk＋mgh，即力F做的功與安培力做功的代數(shù)和等于機(jī)械能的增添量，選項(xiàng)A正確．答案：A2．[2019·河北省定州中學(xué)月考]以以下圖，足夠長(zhǎng)的U形圓滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成角θ(0<θ<90°)，此中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與磁感覺強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌素來保持垂直且優(yōu)秀接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電量為q時(shí)，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過程中()A．運(yùn)動(dòng)的均勻速度大小為eq\f(v,2)B．下滑位移大小為eq\f(qR,BL)C．產(chǎn)生的焦耳熱為qBLvD．遇到的最大安培力大小為eq\f(B2L2v,R)sinθ分析：金屬棒ab開始做加快漸漸減小的變加快運(yùn)動(dòng)，不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，均勻速度不等于eq\f(v,2)，而是大于eq\f(v,2)，故A錯(cuò)誤；由電荷量計(jì)算公式q＝It＝eq\f(E,R)t＝eq\f(nΔΦ,R)＝eq\f(BLx,R)可得，下滑的位移大小為x＝eq\f(qR,BL)，故B正確；產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt＝qIR，而這里的電流I比棒的速度大小為v時(shí)的電流I′＝eq\f(BLv,R)小，故這一過程產(chǎn)生的焦耳熱小于qBLv，故C錯(cuò)誤；金屬棒ab遇到的最大安培力大小為F＝BIL＝Beq\f(BLv,R)L＝eq\f(B2L2v,R)，故D錯(cuò)誤．答案：B3．以以下圖，紙面內(nèi)有一矩形導(dǎo)體閉合線框abcd，ab邊長(zhǎng)大于bc邊長(zhǎng)，置于垂直紙面向里、界限為MN的勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，線框兩次勻速地完滿進(jìn)入磁場(chǎng)，兩次速度大小同樣，方向均垂直于MN.第一次ab邊平行MN進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q1，經(jīng)過線框?qū)w橫截面的電荷量為q1；第二次bc邊平行MN進(jìn)入磁場(chǎng)，線框上產(chǎn)生的熱量為Q2，經(jīng)過線框?qū)w橫截面的電荷量為q2，則()A．Q1>Q2，q1＝q2B．Q1>Q2，q1>q2C．Q1＝Q2，q1＝q2D．Q1＝Q2，q1>q2分析：設(shè)線框邊長(zhǎng)ab＝l1，bc＝l2，線框中產(chǎn)生的熱量Q1＝I2Rt＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Bl1v,R)))2·R·eq\f(l2,v)＝eq\f(B2l\o\al(2,1)l2v,R)＝eq\f(B2l1l2v,R)l1，Q2＝eq\f(B2l1l2v,R)l2，因?yàn)閘1>l2，因此Q1>Q2.經(jīng)過線框?qū)w橫截面的電荷量q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(Bl1l2,R)，故q1＝q2，A選項(xiàng)正確．答案：A4．(多項(xiàng)選擇)一空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，兩條電阻不計(jì)的平行圓滑導(dǎo)軌豎直擱置在磁場(chǎng)內(nèi)，以以下圖，磁感覺強(qiáng)度B＝0.5T，導(dǎo)體棒ab、cd長(zhǎng)度均為0.2m，電阻均為0.1Ω，重力均為0.1N，現(xiàn)使勁向上拉動(dòng)導(dǎo)體棒ab，使之勻速上漲(導(dǎo)體棒ab、cd與導(dǎo)軌接觸優(yōu)秀)，此時(shí)cd靜止不動(dòng)，則ab上漲時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．a(chǎn)b遇到的拉力大小為2NB．a(chǎn)b向上運(yùn)動(dòng)的速度為2m/sC．在2s內(nèi)，拉力做功，有0.4J的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹．在2s內(nèi)，拉力做功為0.6J分析：對(duì)導(dǎo)體棒cd分析：mg＝BIl＝eq\f(B2l2v,R總)，得v＝2m/s，應(yīng)選項(xiàng)B正確；對(duì)導(dǎo)體棒ab分析：F＝mg＋BIl＝0.2N，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在2s內(nèi)拉力做功轉(zhuǎn)變的電能等于戰(zhàn)勝安培力做的功，即W＝F安vt＝0.4J，選項(xiàng)C正確；在2s內(nèi)拉力做的功為Fvt＝0.8J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：BC5．[2019·貴州黔南州三校聯(lián)考]如圖甲所示，空間存在B＝0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN、PQ是水平擱置的平行長(zhǎng)直導(dǎo)軌，此間距L＝0.2m，R是連在導(dǎo)軌一端的電阻，ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量m＝0.1kg的導(dǎo)體棒．從零時(shí)辰開始，對(duì)ab施加一個(gè)大小為F＝0.45N、方向水平向左的恒定拉力，使其從靜止開始沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中棒素來保持與導(dǎo)軌垂直且接觸優(yōu)秀，圖乙是棒的v－t圖象，此中AO是圖象在O點(diǎn)的切線，AB是圖象的漸近線．除R之外，其他部分的電阻均不計(jì)．設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．已知當(dāng)棒的位移為100m時(shí)，其速度達(dá)到了最大速度10m/s.求：(1)R的阻值；(2)在棒運(yùn)動(dòng)100m過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱．分析：(1)由圖乙得ab棒剛開始運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)a＝2.5m/s2，則F－Ff＝ma，解得Ff＝0.2N.ab棒最后以速度v＝10m/s勻速運(yùn)動(dòng)，則所遇到拉力、摩擦力和安培力的協(xié)力為零，F(xiàn)－Ff－F安＝0.F安＝BIL＝BLeq\f(Blv,R)＝eq\f(B2L2v,R).聯(lián)立可得R＝eq\f(B2L2v,F－Ff)＝0.4Ω.(2)由功能關(guān)系可得(F－Ff)x＝eq\f(1,2)mv2＋Q，解得Q＝20J.答案：(1)0.4Ω(2)20J[技術(shù)提高練]6．[2019·山東淄博模擬](多項(xiàng)選擇)如圖甲所示，左邊接有定值電阻R＝3Ω的水平平行且足夠長(zhǎng)的粗拙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感覺強(qiáng)度B＝2T，導(dǎo)軌間距L＝1m．一質(zhì)量m＝2kg、接入電路的阻值r＝1Ω的金屬棒在拉力F的作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加快運(yùn)動(dòng)，金屬棒的v－x圖象如圖乙所示．若金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸優(yōu)秀，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，取g＝10m/s2，則金屬棒從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)的位移為x1＝1m的過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．金屬棒中感覺電流的方向?yàn)镃→DB．拉力F做的功為16JC．經(jīng)過電阻的電荷量為0.25CD．定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱為0.75J分析：依據(jù)右手定章可知，金屬棒中感覺電流的方向?yàn)镃→D，選項(xiàng)A正確．由圖乙可得金屬棒向右運(yùn)動(dòng)的位移為1m時(shí)，速度v1＝2m/s，金屬捧運(yùn)動(dòng)過程中遇到的安培力FA＝Beq\f(BLv,R＋r)L，若安培力是恒力，則金屬棒戰(zhàn)勝安培力做的功WA＝FAx1＝eq\f(B2L2,R＋r)vx1，但實(shí)質(zhì)上安培力是變力，聯(lián)合圖乙圖線與橫軸圍成的面積可得WA＝eq\f(22×12,3＋1)×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)×1×2))J＝1J，依據(jù)動(dòng)能定理有WF－μmgx1－WA＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－0，得WF＝15J，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．經(jīng)過定值電阻的電荷量q＝eq\f(BLx1,R＋r)＝0.5C，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．戰(zhàn)勝安培力做的功轉(zhuǎn)變?yōu)榛芈分械慕苟鸁?，則定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q＝eq\f(R,R＋r)WA＝0.75J，選項(xiàng)D正確．答案：AD7．[2019·領(lǐng)航高考沖刺卷]以以下圖，水平固定足夠長(zhǎng)平行直軌道MM′N、PP′Q間距l(xiāng)＝2m，M′P′為磁場(chǎng)界限，左邊粗拙無磁場(chǎng)，右邊圓滑且有垂直軌道平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B＝2T．導(dǎo)體棒ab、cd質(zhì)量、電阻均相等，分別為m＝2kg，R＝2Ω.現(xiàn)讓cd棒靜止在圓滑地區(qū)某處(距M′P′足夠遠(yuǎn))，ab棒在與磁場(chǎng)界限M′P′左邊相距x＝3.6m處獲取初速度v0＝10m/s.整個(gè)過程中導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌素來保持垂直且接觸優(yōu)秀，ab棒與粗拙導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.重力加快度g＝10m/s2.求：(1)ab導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)瞬時(shí)回路的電流；(2)求ab、cd最后的速度及ab進(jìn)入磁場(chǎng)后系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱．分析：(1)設(shè)ab棒剛進(jìn)入瞬時(shí)速度為v1，則從開始到剛進(jìn)入過程：－μmgx＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得v1＝8m/s進(jìn)入瞬時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E＝BLv1解得E＝32V電流：I＝eq\f(E,2R)＝8A(2)ab進(jìn)入后，ab、cd兩棒系統(tǒng)動(dòng)量守恒：mv1＝2mv2解得：vab＝vcd＝4m/s由能量守恒定律：Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)·2mveq\o\al(2,2)解得Q＝32J答案：(1)8A(2)32J8．[2019·湖南宜章模擬]如圖，一質(zhì)量為m，邊長(zhǎng)為h的正方形金屬線框abcd自某一高度由靜止著落，挨次經(jīng)過兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)所區(qū)，且金屬線框bc邊的初始地點(diǎn)離磁場(chǎng)B1的上界限的高度為eq\f(h,4)，兩磁場(chǎng)的磁感覺強(qiáng)度分別為B1和B2，且B1＝2B0，B2＝B0(B0已知)，兩磁場(chǎng)的間距為H(H未知，但H>h)，線框進(jìn)入磁場(chǎng)B1時(shí)，恰巧做勻速運(yùn)動(dòng)，速度為v1(v1已知)，從磁場(chǎng)B1中穿出后又以v2勻速經(jīng)過寬度也為h的磁場(chǎng)B2.(1)求v1與v2的比值；(2)寫出H與h的關(guān)系式；(3)若地面離磁場(chǎng)B2的下界限的高度為h，求金屬線框著落到地面所產(chǎn)生的熱量．(用m、h、g表示)分析：(1)金屬線框分別進(jìn)入磁場(chǎng)B1和B2后，做勻速運(yùn)動(dòng)，由均衡條件有BIh＝mg①又金屬線框切割磁感線，則I＝eq\f(Bhv,R)②聯(lián)立①②得v＝eq\f(mgR,B2h2)因此eq\f(v1,v2)＝eq\f(B\o\al(2,2),B\o\al(2,1))＝eq\f(1,4).③(2)金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)B1前和走開磁場(chǎng)B1后到進(jìn)入磁場(chǎng)B2前，都是做只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有veq\o\al(2,1)＝2g·eq\f(h,4)④veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1)＝2g(H－h(huán))⑤聯(lián)立③④⑤得H＝eq\f(19h,4).⑥(3)產(chǎn)生的熱量等于戰(zhàn)勝安培力做功，Q＝BIh·4h⑦聯(lián)立①⑦得Q＝4mgh.答案：(1)1：4(2)H＝eq\f(19h,4)(3)4mgh9．[2019·山東濟(jì)寧模擬]如圖甲所示，彎折成90°角的兩根足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌平行擱置，形成左右兩導(dǎo)軌平面，左導(dǎo)軌平面與水平面成53°角，右導(dǎo)軌平面與水平面成37°角，兩導(dǎo)軌相距L＝0.2m，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．質(zhì)量均為m＝0.1kg的金屬桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路．此中金屬桿ab的電阻R＝0.2Ω，金屬桿cd的電阻忽視不計(jì)，兩金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，整個(gè)裝置處于磁感覺強(qiáng)度大小B＝1.0T，方向平行于左導(dǎo)軌平面且垂直右導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．t＝0時(shí)辰開始，對(duì)ab桿施加一垂直ab桿且平行右導(dǎo)軌平面向下的力F，使ab桿以初速度v1沿右導(dǎo)軌平面勻速下滑．t＝1s后，使ab做勻加快直線運(yùn)動(dòng)，t＝2s后，又使ab桿沿導(dǎo)軌平面勻速下滑．整個(gè)過程中cd桿運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖乙所示(此中第1s、第3s內(nèi)圖線為直線)．兩桿下滑過程均保持與導(dǎo)軌垂直且接觸優(yōu)秀，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)在第1秒內(nèi)cd桿遇到的安培力的大??；(2)ab桿的初速度v1及第2s末的速度v2；(3)若第2s內(nèi)力F所做的功為9J，求第2s內(nèi)ab桿所產(chǎn)生的焦耳熱．分析：(1)對(duì)cd桿，由v－t圖象得：a1＝eq\f(Δv,Δt)＝3m/s2，由牛頓第二定律得mgsin53°－μ(mgcos53°＋F安)＝ma1.解得F安＝0.4N.(2)對(duì)ab桿，感覺電動(dòng)勢(shì)E＝BLv1，電流I＝eq\f(E,R)，cd桿的安培力F安＝BIL，解得v1＝2m/s，由題意得第3s內(nèi)cd的加快度a2＝－3m/s2，對(duì)cd桿，由牛頓第二定律得mgsin