專題60 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（廣東專用）（原卷版）

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)小題多維練（廣東專用）專題60電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（時(shí)間：30分鐘）1、如圖，金屬棒ab、cd與足夠長(zhǎng)的水平光滑金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌所在的平面。ab棒在恒力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則（）A．安培力對(duì)ab棒做正功B．安培力對(duì)cd棒做負(fù)功C．a(chǎn)bdca回路的磁通量先增加后減少D．做的功等于回路產(chǎn)生的總熱量和系統(tǒng)動(dòng)能增量之和2、如圖甲所示，電阻不計(jì)、間距為l、足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌固定在一絕緣水平面內(nèi)，導(dǎo)軌左端連接阻值為R的定值電阻，金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，接入電路的電阻也為R，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬桿ab受到水平向右的拉力F作用沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)，拉力F與桿的速度v的關(guān)系如圖乙所示，圖中、均為已知量。則該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為（）A． B． C． D．3、（多選）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)體棒PQ在豎直向上的拉力F的作用下向下做初速度為0、加速度a＝5m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，兩導(dǎo)軌間距離L＝1.0m，電阻R＝1.0Ω，導(dǎo)體棒質(zhì)量m＝1kg，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌接觸良好且電阻均不計(jì)，取g＝10m/s2，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．導(dǎo)體棒運(yùn)行2s時(shí)，拉力的功率為25WB．拉力F所做的功等于導(dǎo)體棒減少的機(jī)械能C．t＝4s時(shí)，導(dǎo)體棒所受安培力為5ND．導(dǎo)體棒運(yùn)行2s的過(guò)程中，通過(guò)電阻的電荷量為2.5C4、（多選）如圖所示，在光滑絕緣的水平面上方存在方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，虛線左側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，虛線右側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為。一個(gè)豎直放置的長(zhǎng)為、寬為、質(zhì)量為、電阻為的單匝矩形金屬線框，以初速度垂直磁場(chǎng)方向從圖中實(shí)線位置開始向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)到虛線位置（在左、右兩邊磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度均為）時(shí)，線框的速度為，下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)到虛線位置時(shí)，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針B．此過(guò)程中線框先勻速運(yùn)動(dòng)再勻減速運(yùn)動(dòng)C．線框從實(shí)線位置到虛線位置，產(chǎn)生的熱量為D．線框從實(shí)線位置到虛線位置，通過(guò)線框某橫截面的電量為5、如圖所示，一平行金屬軌道平面與水平面成θ角，兩軌道寬為L(zhǎng)，上端用一電阻R相連，該裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上。質(zhì)量為m的金屬桿ab以初速度v0從軌道底端向上滑行，達(dá)到最大高度h后保持靜止。若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，軌道與金屬桿的電阻均忽略不計(jì)。關(guān)于上滑過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A．通過(guò)電阻R的電量為B．金屬桿中的電流方向由b指向aC．金屬桿克服安培力做功等于D．金屬桿損失的機(jī)械能等于電阻R產(chǎn)生的焦耳熱6、如圖甲所示，空間中存在一大小為0.2T、方向與豎直面（紙面）垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的上、下邊界（虛線）間的距離為0.2m且兩邊界均為水平面；紙面內(nèi)磁場(chǎng)上方有一質(zhì)量為0.01kg的正方形導(dǎo)線框abcd，導(dǎo)線框的總電阻為0.002Ω，其上、下兩邊均與磁場(chǎng)邊界平行。線框自由下落，從ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始，直至cd邊到達(dá)磁場(chǎng)上邊界為止，該過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示。不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為10m/s2，下列判斷正確的是（）A．導(dǎo)線框的邊長(zhǎng)為0.2mB．a(chǎn)b邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框的速度大小為0.25m/sC．a(chǎn)b邊剛離開磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框的速度大小為1.5m/sD．a(chǎn)b邊剛離開磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框的加速度大小為30m/s27、（多選）如圖所示，等邊三角形金屬線框abc放在光滑絕緣水平面上，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，線框的電阻為R，質(zhì)量為m。有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于水平桌面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，磁場(chǎng)邊界MN、PQ間距大于L，開始時(shí)ab邊與磁場(chǎng)邊界MN平行，給金屬框一個(gè)垂直MN向右、大小為的初速度，線框穿過(guò)磁場(chǎng)后的速度大小為，則在線框進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中（）A．線框受到的安培力垂直于B．通過(guò)線框截面的電量為C．線框中產(chǎn)生的焦耳熱大于D．克服安培力做功等于8、（多選）如圖為兩條平行傾斜導(dǎo)軌和足夠長(zhǎng)光滑水平直金屬導(dǎo)軌平滑連接并固定在水平桌面上，導(dǎo)軌間距為1m，電阻不計(jì)。從水平直導(dǎo)軌處開始有豎直向上且磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬棒CD水平靜止在導(dǎo)軌上?，F(xiàn)從傾斜導(dǎo)軌上距離桌面高度為h=2m處由靜止釋放金屬棒AB，金屬棒AB與傾斜導(dǎo)軌間滑動(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌傾斜角為，兩棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，AB棒質(zhì)量為m1=1kg，CD棒質(zhì)量為m2=3kg，兩金屬棒接入電路的總電阻，在兩根金屬棒運(yùn)動(dòng)到兩棒間距最小的過(guò)程中，g取10m/s2，下列說(shuō)法正確的有（）A．兩根金屬棒速度相等時(shí)，它們間的距離最小 B．AB棒到達(dá)傾斜金屬導(dǎo)軌末端速度大小為4m/sC．該過(guò)程中產(chǎn)生的總熱量為8J D．該過(guò)程通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為3C9、如圖所示，有形狀為“”的光滑平行導(dǎo)軌MQ和NP水平放置，其中寬軌間距為，窄軌間距為d，軌道足夠長(zhǎng)。右側(cè)均為絕緣材料，其余為金屬導(dǎo)軌，。MN間接有一電阻，金屬棒ab質(zhì)量、長(zhǎng)度、電阻，在水平向右、大小為F的恒力作用下，從靜止開始加速，離開寬軌前，速度已達(dá)最大值。金屬棒滑上窄軌瞬間，迅速撤去力F。cdef是質(zhì)量、電阻、三邊長(zhǎng)度均為d的“U”形金屬框，如圖平放在絕緣導(dǎo)軌上。以f點(diǎn)所在處為坐標(biāo)原點(diǎn)O，沿feP方向建立坐標(biāo)軸。整個(gè)空間存在豎直向上的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度分布規(guī)律，，其中，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，ab棒、金屬框與導(dǎo)軌始終接觸良好。（1）求ab棒在寬軌上運(yùn)動(dòng)的最大速度，及剛滑上窄軌時(shí)ab兩端電壓；（2）求ab棒運(yùn)動(dòng)至位置與金屬框碰撞前瞬間的速度大小；（3）若ab棒與金屬框碰撞后連接在一起，求金屬框靜止時(shí)端的位置坐標(biāo)。10、如圖所示，單匝線圈處于均勻減小的磁場(chǎng)中，磁通量變化率為k=3Wb/s，線圈電阻為R=1Ω，線圈通過(guò)開關(guān)導(dǎo)線與兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑水平金屬軌道相連，軌道寬為L(zhǎng)=1m，圖中虛線右側(cè)存在垂直軌道向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，軌道上靜止放置有兩根相同金屬棒MN和PQ，質(zhì)量均為m=0.1kg，電阻均為R=1Ω，其中MN在磁場(chǎng)外，PQ在磁場(chǎng)內(nèi)且距離磁場(chǎng)虛線邊界d0=lm，兩部分磁場(chǎng)不會(huì)相互影響。不計(jì)連接線圈的電線和水平軌道的電阻，求∶（1）開關(guān)閉合瞬間，PQ棒的加速度。（2）斷開開關(guān)，給MN一個(gè)向右的初速度v0=4m/s，求最終穩(wěn)定時(shí)兩金屬棒的間距為多少？（3）斷開開關(guān)，并在加一個(gè)水平向右的恒力F=1N在PQ上，若從PQ開始運(yùn)動(dòng)到達(dá)到最大速度的過(guò)程中PQ產(chǎn)生的焦耳熱Q=0.4J，達(dá)到最大速度之后回路無(wú)電流，從此時(shí)刻起開始計(jì)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)該如何變化？請(qǐng)推導(dǎo)出B與t的關(guān)系式。11、（多選）如圖所示，在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根位于同一水平面內(nèi)且間距為L(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌（導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，電阻不計(jì)）；兩根質(zhì)量均為m、內(nèi)阻均為r的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上（導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸良好），t=0時(shí)，ab棒以初速度3v0向右滑動(dòng)，cd棒以初速度v0向左滑動(dòng)，關(guān)于兩棒的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)其中某根棒的速度為零時(shí)，另一根棒的速度大小為v0B．當(dāng)其中某根棒的速度為零時(shí)，另一根棒的加速度大小為C．從初始時(shí)刻到其中某根棒的速度為零過(guò)程中，導(dǎo)體棒ab產(chǎn)生的焦耳熱為D．cd棒的收尾速度大小為v012、如圖所示，MM’、NN’為同一平面（紙面）內(nèi)、間距為d0的兩根平行導(dǎo)軌，中間有寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，金屬棒OO’在導(dǎo)軌上以恒定速率v0來(lái)回運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)區(qū)最左端與磁場(chǎng)左邊界的距離為a。MM’、NN’分別與間距為d的平行金屬板PP’、QQ’相連，左右兩側(cè)分別有勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2（大小均未知，范圍足夠大），方向分別垂直紙面向外、向里。某時(shí)刻，棒OO’向左離開磁場(chǎng)B0（圖示位置），一個(gè)比荷為、帶正電的粒子，以平行于金屬板的速度v1（大小未知）垂直射入磁場(chǎng)B