高考物理二輪復習專項訓練模型62 電磁感應+能量守恒定律模型（原卷版）

模型62電磁感應+能量守恒定律模型1．（11分）（2023年6月高考浙江選考科目）某興趣小組設計了一種火箭落停裝置，簡化原理如圖所示，它由兩根豎直導軌、承載火箭裝置（簡化為與火箭絕緣的導電桿MN）和裝置A組成，并形成團合回路。裝置A能自動調節(jié)其輸出電壓確保回路電流I恒定，方向如圖所示。導軌長度遠大于導軌間距，不論導電桿運動到什么位置，電流I在導電桿以上空間產生的磁場近似為零：在導電桿所在處產生的磁場近似為勻強磁場，大小SKIPIF1<0（其中k為常量），方向垂直導軌平面向里；在導電桿以下的兩導軌間產生的磁場近似為勻強磁場，大小SKIPIF1<0，方向與B1相同?；鸺裏o動力下降到導軌頂端時與導電桿粘接，以速度v0進入導軌，到達絕緣?？科脚_時速度恰好為零，完成火箭落停。已知火箭與導電桿的總質量為M，導軌間距SKIPIF1<0，導電桿電阻為R。導電桿與導軌保持良好接觸滑行，不計空氣阻力和摩擦力，不計導軌電阻和裝置A的內阻。在火箭落停過程中，（1）求導電桿所受安培力的大小F和運動的距離L；（2）求回路感應電動勢E與運動時間t的關系；（3）求裝置A輸出電壓U與運動時間t的關系和輸出的能量W；（4）若R的阻值視為0，裝置A用于回收能量，給出裝置A可回收能量的來源和大小。SKIPIF1<0最新模擬題1.（2024山西三重教育聯(lián)盟9月聯(lián)考）如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌M、N被固定在水平面上，導軌間距L=1m，其左端并聯(lián)接入R1和R2的電阻，其中R1=R2=2Ω。整個裝置處在垂直紙面向里，磁感應強度大小為B=2T的勻強磁場中。一質量：m=4kg、電阻r=1Ω的導體棒ab在恒力F=5N的作用力下從靜止開始沿導軌向右運動，運動了L0=4m時導體棒ab恰好勻速運動，導體棒垂直于導軌放置且與兩導軌保持良好接觸，導軌電阻不計。求：（1）導體棒的最大速度；（2）電阻R1上產生的焦耳熱；（3）此過程中通過R2的電荷量。.2（16分）（2023年7月湖南部分重點高中期末）如圖所示，足夠長的絕緣運輸帶沿傾角α=30°的方向固定，以v0的速度順時針勻速傳動，兩虛線1、2間存在垂直運輸帶向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B．質量為m、阻值為R、邊長為d的正方形導線框abcd隨運輸帶一起勻速向上運動，當ab邊越過虛線1時導線框相對運輸帶發(fā)生運動，當ab邊到達虛線2時導線框的速度恰好恢復到v0，已知兩虛線間的距離為L（L>2d），導線框與運輸帶之間的動摩擦因數(shù)μ=32，重力加速度大小為（1）ab邊剛越過虛線1瞬間的加速度大?。唬?）導線框的ab邊由虛線1運動到虛線2的過程中，導線框中產生的焦耳熱Q；（3）導線框的ab邊由虛線1運動到虛線2的時間t。3.(2023重慶江津七校期末)光滑水平面上存在垂直桌面向下的勻強磁場，磁場邊界如圖所示。正方形單匝線框abcd的邊長L=0.2m、回路電阻R=1.6×10-3Ω、質量m=0.2kg。線框平面與磁場方向垂直，線框的ad邊與磁場左邊界平齊，ab邊與磁場SP邊界平行且距離為L?，F(xiàn)對線框施加與水平向右方向成θ=45°角、大小為SKIPIF1<0N的恒力F，使其在圖示水平桌面上由靜止開始運動。從ab邊進入磁場開始，在垂直于SP方向線框做勻速運動；dc邊進入磁場時，bc邊恰好到達磁場右邊界。重力加速度大小取g=10m/s2，從線框開始運動到線框全部進入磁場中，下列說法正確的是（）A.勻強磁場磁感應強度的大小為0.2T B.全過程線框產生焦耳熱0.04JC.整個回路通過的電荷量為5C D.磁場區(qū)域的SP邊寬度為0.65m4.(2023重慶巴蜀中學期末)某航空愛好者利用所學知識設計了一個在地球上回收返回艙的電磁緩沖裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩返回艙和地面間的沖擊力。如圖甲所示，在返回艙的底盤安裝有均勻對稱的4臺電磁緩沖裝置，每臺電磁緩沖結構示意圖如圖乙所示。在緩沖裝置的底板上，沿豎直方向固定著兩個光滑絕緣導軌SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。導軌內側，安裝電磁鐵（圖中未畫出），能產生垂直于導軌平面的勻強磁場，磁場的磁感應強度為B。導軌內的緩沖滑塊K由高強度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈SKIPIF1<0，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長為L。假設整個返回艙以速度SKIPIF1<0與地面碰撞后，滑塊K立即停下，不反彈。此后在線圈與軌道的磁場作用下使艙體減速，從而實現(xiàn)緩沖。返回艙質量為m，地球表面的重力加速度為g，一切摩擦阻力不計，緩沖裝置質量忽略不計。則以下說法正確的是（）A.滑塊K的線圈中最大感應電流的大小SKIPIF1<0B.若緩沖裝置向下移動距離H后速度減為v，則此過程中每個緩沖線圈SKIPIF1<0中通過的電量SKIPIF1<0C.若緩沖裝置向下移動距離H后速度減為v，則此過程中每個緩沖線圈SKIPIF1<0中產生的焦耳熱是SKIPIF1<0D.若要使緩沖滑塊K和返回艙不相碰，且緩沖時間為t，則緩沖裝置中的光滑導軌PQ和MN長度至少SKIPIF1<05.(2023河南名校聯(lián)考)如圖甲所示，左側接有定值電阻R＝2Ω的水平粗糙導軌處于垂直紙面向外的勻強磁場中，磁感應強度B＝1T，導軌間距L＝1m．－質量m＝2kg，阻值r＝2Ω的金屬棒在水平拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導軌向右加速運動，金屬棒的v－x圖象如圖乙所示，若金屬棒與導軌間動摩擦因數(shù)μ＝0.25，則從起點發(fā)生x＝1m位移的過程中(g＝10m/s2)()A．金屬棒克服安培力做的功W1＝0.5JB．金屬棒克服摩擦力做的功W2＝4JC．整個系統(tǒng)產生的總熱量Q＝5.25JD．拉力做的功W＝9.25J6.（2023石家莊三模）如圖所示，一空心鋁管與水平面成SKIPIF1<0角傾斜固定放置?，F(xiàn)把一枚質量為m、直徑略小于鋁管直徑的圓柱形小磁塊從上端管口無初速度放入管中，小磁塊從下端口落出時的速度為v，已知該鋁管長度為l，小磁塊和管間的摩擦力是小磁塊重力的k倍，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.小磁塊做勻加速直線運動B.小磁塊在運動過程中，鋁管和小磁塊產生的熱量為SKIPIF1<0C.小磁塊在運動過程中，小磁塊產生的熱量為SKIPIF1<0D.小磁塊在運動過程中，小磁塊受到的重力和摩擦力的總沖量為mv7.（2023河南洛陽等4市三模）如圖所示，在水平面內的平面直角坐標系Oxy中，有兩個光滑金屬固定導軌OA和OC，二者相交于坐標原點O，導軌OC與x軸重合，導軌OA是一條拋物線，該拋物線的方程為y2=kx（k為常數(shù)、且k>0），兩條導軌的電阻不計。在兩條導軌之間存在磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于導軌所在平面豎直向上，AC為磁場的右邊界，AC與y軸平行，距y軸間距為L。一質量為m、足夠長的金屬棒ab在水平向右的拉力作用下，以恒定的加速度a在導軌上從y軸由靜止開始水平向右滑動（此時為t=0時刻），金屬棒ab與兩導軌接觸良好且始終保持與OC導軌垂直。已知金屬棒ab單位長度的電阻為r。求：（1）當金屬棒ab經過磁場邊界AC前的瞬間，作用在金屬棒ab上拉力的大??；（2）金屬棒ab從開始滑動到磁場邊界AC的過程中，金屬棒ab上產生的焦耳熱和拉力做的功。8.（2023湖北鄂東南教學聯(lián)盟5月模擬）如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導軌固定在絕緣水平面上，導軌間距為L，電阻不計，導軌最右端接有阻值為R的定值電阻；整個裝置處于兩種磁感應強度大小均為B、方向相反的豎直勻強磁場中，虛線為兩磁場的分界線。質量均為m的兩根金屬棒MN、PQ靜止于導軌上，兩金屬棒接入電路的電阻均為R，與導軌間的動摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0（設金屬棒的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），兩棒始終與導軌垂直且接觸良好。某時刻，用水平向左的恒力F拉MN棒，使其由靜止開始運動，直到PQ剛好要滑動的過程中，通過金屬棒PQ的電荷量為q，重力加速度為g，試求：（1）PQ剛好要滑動時，金屬棒MN的速度大??；（2）上述過程中金屬棒MN在導軌上運動的距離；（3）上述過程中金屬棒MN產生的焦耳熱為多少？9.(15分)（2023江蘇常州名校聯(lián)考）如圖所示，豎直固定的足夠長的光滑金屬導軌MV、PQ，間距L＝0.2m，其電阻不計．完全相同的兩根金屬棒ab、cd垂直導軌放置，每棒兩端都與導軌始終良好接觸．已知兩棒質量均為m＝0.01kg，電阻均為R＝0.2Ω，棒cd放置在水平絕緣平臺上，整個裝置處在垂直于導軌平面向里的勻強磁場中，磁感應強度B＝1.0T．棒ab在豎直向上的恒力F作用下由靜止開始向上運動，當ab棒運動位移x＝0.1m時達到最大速度，此時cd棒對絕緣平臺的壓力恰好為零，重力加速度g取10m/s2.求：(1)恒力F的大??；(2)ab棒由靜止到最大速度通過ab棒的電荷量q；(3)ab棒由靜止到達到最大速度過程中回路產生的焦耳熱Q.10（2023江蘇名校質檢）15．（12分）如圖所示，間距L=1m的U形金屬導軌固定在絕緣水平桌面上，其一端接有阻值為0.2Ω的定值電阻R，導軌電阻忽略不計．質量均為m=0.2kg的勻質導體棒a和b靜止在導軌上，兩導體棒與導軌接觸良好且始終與導軌垂直，接入電路的阻值Ra=Rb=0.2Ω，與導軌間的動摩擦因數(shù)均為SKIPIF