2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 9.4電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用（二）（動力學(xué)和能量）限時規(guī)范特訓(xùn)

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1、2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 9.4電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用（二）（動力學(xué)和能量）限時規(guī)范特訓(xùn) 一、選擇題(本題共7小題，每小題8分，共56分) 1. [xx·甘肅天水模擬]如圖所示，邊長為L的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場H高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后，線圈開始做減速運(yùn)動，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時，速度減為ab邊進(jìn)入磁場時的一半，磁場的寬度也為L，則線框穿越勻強(qiáng)磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為 ( 　　) A. 2mgL　　　　　　　　 B. 2mgL＋mgH C. 2mgL＋mgH D. 2mgL＋mgH 解析：設(shè)ab剛進(jìn)入磁場時的速度為v1，cd剛穿出磁場時

2、的速度v2＝，線框自開始進(jìn)入磁場到完全穿出磁場共下落高度為2L，由題意得，mv＝mgH mv＋mg·2L＝mv＋Q，解得，Q＝2mgL＋ mgH，C項正確。 答案：C 2. 如圖所示，足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN與PQ平行且間距為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直導(dǎo)軌所在平面斜向上，導(dǎo)軌電阻不計，金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，棒ab接入電路的電阻為R，當(dāng)流過棒ab某一橫截面的電荷量為q時，棒的速度大小為v，則金屬棒ab在下滑過程中(　　) A. 運(yùn)動的加速度大小為 B. 下滑位移大小為 C

3、. 產(chǎn)生的焦耳熱為qBLv D. 受到的最大安培力大小為sinθ 解析：由牛頓第二定律可知mgsinθ－＝ma，金屬棒做變加速運(yùn)動，選項A錯；由q＝I·Δt＝·Δt＝＝得x＝，選項B對。由動能定理可知mgxsinθ－Q＝mv2，把x代入式中得到Q，選項C錯；安培力最大為mgsinθ，選項D錯。 答案：B 3. [xx·泰安模擬]如圖所示，間距為L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接，導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好。整個裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)使金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動，若金屬棒在

4、整個運(yùn)動過程中通過的電荷量為q。下列說法正確的是(　　) A. 金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動 B. 整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為 C. 整個過程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為 D. 整個過程中金屬棒克服安培力做功為 解析：由牛頓第二定律可得＝ma, 金屬棒做a減小的減速運(yùn)動，A錯。由能量守恒定律可知，克服安培力做功等于電阻R和金屬棒上產(chǎn)生的焦耳熱之和，W安＝mv2＝Q，因此B錯，D正確。整個過程中通過金屬棒的電量q＝＝，得金屬棒位移x＝，C錯。 答案：D 4. [xx·湖北孝感月考]豎直平面內(nèi)有一形狀為拋物線的光滑曲面軌道，如圖所示，軌道下半部分處在兩個水平向里的勻強(qiáng)磁場中，

5、磁場的邊界分別是y＝a、y＝b、y＝c的直線(圖中虛線所示)。一個小金屬環(huán)從拋物線上y＝d處由靜止釋放，金屬環(huán)沿拋物線下滑后環(huán)面總保持與磁場垂直，那么產(chǎn)生的焦耳熱總量是( 　　) A. mgd B. mg(d－a) C. mg(d－b) D. mg(d－c) 解析：小金屬環(huán)進(jìn)入和穿出磁場的過程都要切割磁感線，因此小金屬環(huán)的機(jī)械能不斷地轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；最后小金屬環(huán)在y＝c的直線與x軸的磁場內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，整個過程中機(jī)械能的減小量為ΔE＝mg(d－c)，由能的轉(zhuǎn)化與守恒定律可知，產(chǎn)生的焦耳熱總量為Q＝ΔE＝mg(d－c)，所以D項正確。 答案：D

6、 5. (多選)如圖所示，虛線矩形abcd為勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，圓形閉合金屬線框以一定的速度沿光滑絕緣水平面向磁場區(qū)域運(yùn)動。如圖所示給出的是圓形閉合金屬線框的四個可能到達(dá)的位置，則圓形閉合金屬線框的速度可能為零的位置是(　　) 解析：因為線框在進(jìn)、出磁場時，線框中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，安培力阻礙線框運(yùn)動，使線框的速度可能減為零，故A、D正確。 答案：AD 6. [xx·安徽合肥]如圖所示，光滑斜面的傾角為θ，斜面上放置一矩形導(dǎo)體線框abcd，ab邊的邊長為l1，bc邊的邊長為l2，線框的質(zhì)量為m，電阻為R，線框通過絕緣細(xì)線繞過光滑的滑輪與重物相連，重物

7、質(zhì)量為M，斜面上ef線(ef平行底邊)的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如果線框從靜止開始運(yùn)動，進(jìn)入磁場的最初一段時間是做勻速運(yùn)動的，且線框的ab邊始終平行底邊，則下列說法正確的是( 　　) A. 線框進(jìn)入磁場前運(yùn)動的加速度為 B. 線框進(jìn)入磁場時勻速運(yùn)動的速度為 C. 線框做勻速運(yùn)動的總時間為 D. 該勻速運(yùn)動過程產(chǎn)生的焦耳熱為(Mg－mgsinθ)l2 解析：對重物和線框系統(tǒng)受力分析，由牛頓第二定律得，Mg－mgsinθ＝(M＋m)a，解得，a＝，A項錯誤；對線框受力分析，由平衡條件得，Mg－mgsinθ－F安＝0，又F安＝BIl1，I＝E/R，E＝Bl1v，聯(lián)立

8、解得，v＝，B項錯誤；線框做勻速運(yùn)動的總時間為t＝＝，C項錯誤；由能量守恒定律得，該勻速運(yùn)動過程產(chǎn)生的焦耳熱等于系統(tǒng)重力勢能的減小，Q＝(Mg－mgsinθ)l2，D項正確。 答案：D 7. 如圖所示的甲、乙、丙圖中，MN、PQ是固定在同一水平面內(nèi)足夠長的平行金屬導(dǎo)軌。導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌都處于垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場中。導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間接觸良好且摩擦不計，導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略，甲圖中的電容器C原來不帶電。今給導(dǎo)體棒ab一個向右的初速度v0，在甲、乙、丙圖中導(dǎo)體棒ab在磁場中的最終運(yùn)動狀態(tài)是(　　) A. 甲、丙中，棒ab最終將以相同速度做勻速運(yùn)動；乙中ab棒

9、最終靜止 B. 甲、丙中，棒ab最終將以不同速度做勻速運(yùn)動；乙中ab棒最終靜止 C. 甲、乙、丙中，棒ab最終均做勻速運(yùn)動 D. 甲、乙、丙中，棒ab最終都靜止 解析：甲圖中ab棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢對電容器C充電，C兩極板間電勢差與感應(yīng)電動勢相同時，電路中沒有電流，ab棒做向右的勻速直線運(yùn)動；乙圖中導(dǎo)體棒在初速度作用下，切割磁感線，產(chǎn)生電動勢，出現(xiàn)安培力，阻礙其向前運(yùn)動，其動能轉(zhuǎn)化為熱能，最終會靜止；而丙圖雖在初速度作用下向右運(yùn)動，但卻受到向左的安培力，則桿向右減速運(yùn)動，然后還要向左運(yùn)動。當(dāng)金屬桿切割磁感線產(chǎn)生電動勢與電源的電動勢相等時，電路中沒有電流，所以金屬桿最終處于向左的勻速直線運(yùn)

10、動。由此得選項B正確，A、C、D錯誤。 答案：B 二、非選擇題(本題共4小題，共44分) 8. (10分)[xx·浙江杭州模擬]如圖所示，電動機(jī)牽引一根原來靜止的、長為1 m、質(zhì)量為0.1 kg的導(dǎo)體棒MN，其電阻R為1 Ω，導(dǎo)體棒架在處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T，豎直放置的框架上，當(dāng)導(dǎo)體棒上升h＝3.8 m時獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量為2 J，電動機(jī)牽引導(dǎo)體棒時，電壓表、電流表計數(shù)分別為7 V、1 A，電動機(jī)的內(nèi)阻r＝1 Ω，不計框架電阻及一切摩擦；若電動機(jī)的輸出功率不變，g取10 m/s2，求： (1)導(dǎo)體棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度為多少？ (2)導(dǎo)體棒從靜止達(dá)到穩(wěn)定所需的時間為多少

11、？ 解析：(1)電動機(jī)的輸出功率為P＝UAIA－Ir＝6 W F安＝BIL＝ 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度穩(wěn)定時，由平衡條件得，＝mg＋ 解得，v＝2 m/s。 (2)由能量守恒定律得，Pt－Q－mgh＝mv2 解得，t＝1 s。 答案：(1)2 m/s　(2)1 s 9. (11分)如圖甲所示，質(zhì)量m＝6.0×10－3 kg、邊長L＝0.20 m、電阻R＝1.0 Ω的正方形單匝金屬線框abcd，置于傾角α＝30°的絕緣斜面上，ab邊沿水平方向，線框的上半部分處在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t按圖乙所示的規(guī)律周期性變化，若線框在斜面上始終保持靜止，取g＝10 m/s2，試求：

12、 (1)在0～2.0×10－2 s內(nèi)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小。 (2)在t＝1.0×10－2 s時線框受到斜面的摩擦力。 解析：(1)設(shè)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1，感應(yīng)電流為I1，則 E1＝＝ I1＝ 代入數(shù)據(jù)解得E1＝0.20 V，I1＝0.20 A。 (2)此時線框受到的安培力F1＝B1I1L 代入數(shù)據(jù)得F1＝4.0×10－3 N 設(shè)此時線框受到的摩擦力大小為Ff，則 mgsinα＋F1－Ff＝0 代入數(shù)據(jù)得Ff＝3.4×10－2 N 摩擦力方向沿斜面向上。 答案：(1)0.20 A　(2)3.4×10－2 N，方向沿斜面向上 10. (11分)[x

13、x·安徽安慶檢測]如圖所示，相距L＝1 m、電阻不計的平行光滑長金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，兩導(dǎo)軌左端間接有阻值R＝2 Ω的電阻，導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)加上與導(dǎo)軌所在平面垂直、方向相反的勻強(qiáng)磁場，磁場寬度d均為0.6 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1＝ T、B2＝0.8 T?，F(xiàn)有電阻r＝1 Ω的導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置且接觸良好，當(dāng)導(dǎo)體棒ab從邊界MN進(jìn)入磁場后始終以速度v＝5 m/s做勻速運(yùn)動，求： (1)棒ab在磁場B1中時克服安培力做功的功率； (2)棒ab經(jīng)過任意一個磁場B2區(qū)域過程中通過電阻R的電荷量。 解析：(1)在磁場B1中，棒ab切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E1＝B1Lv 感應(yīng)電流I1＝ 安培

14、力F＝B1I1L 克服安培力做功的功率P＝Fv＝＝0.67 W (2)在磁場B2中，棒ab切割磁感線產(chǎn)生的電動勢E2＝B2Lv 感應(yīng)電流I2＝ 棒ab經(jīng)過任意一個磁場B2區(qū)域過程中通過電阻R的電荷量q＝I2Δt2＝＝＝0.16 C。 答案：(1)0.67 W　(2)0.16 C 11. (12分)[xx·黃岡聯(lián)考]如圖所示，豎直面內(nèi)的正方形導(dǎo)線框ABCD和abcd的邊長均為l、電阻均為R，質(zhì)量分別為2m和m，它們分別系在一跨過兩個定滑輪的絕緣輕繩兩端，在兩導(dǎo)線框之間有一寬度為2l、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直豎直面向里的勻強(qiáng)磁場。開始時ABCD的下邊與勻強(qiáng)磁場的上邊界重合，abcd的上

15、邊到勻強(qiáng)磁場的下邊界的距離為l?，F(xiàn)將系統(tǒng)由靜止釋放，當(dāng)ABCD剛?cè)窟M(jìn)入磁場時，系統(tǒng)開始做勻速運(yùn)動。不計摩擦和空氣阻力，求： (1)系統(tǒng)勻速運(yùn)動的速度大??； (2)兩導(dǎo)線框在從開始運(yùn)動至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱； (3)導(dǎo)線框abcd通過磁場的時間。 解析：(1)如圖所示，設(shè)兩導(dǎo)線框剛勻速運(yùn)動的速度為v、此時輕繩上的張力為T，則對ABCD有： T＝2mg ① 對abcd有：T＝mg＋BIl② I＝③ E＝Blv④ 則v＝。⑤ (2)設(shè)兩導(dǎo)線框在從開始運(yùn)動至等高的過程中所產(chǎn)生的總焦耳熱為Q，當(dāng)左、右兩導(dǎo)線框分別向上、向下運(yùn)動2l的距離時，兩導(dǎo)線框等高，對這一過程，由能量守恒定律有： 4mgl＝2mgl＋×3mv2＋Q⑥ 聯(lián)立⑤⑥解得Q＝2mgl－。 (3)導(dǎo)線框abcd通過磁場時以速度v勻速運(yùn)動，設(shè)導(dǎo)線框abcd通過磁場的時間為t，則 t＝⑦ 聯(lián)立⑤⑦解得：t＝。 答案：(1)　(2)2mgl－　(3)