（課標通用）高考物理一輪復習 10 電磁感應 專題四 電磁感應中的動力學和能量綜合問題針對訓練（含解析）-人教版高三全冊物理試題

專題四 電磁感應中的動力學和能量綜合問題1如圖410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磁場，兩個閉合線圈、分別用同種導線繞制而成，其中為邊長為L的正方形，是長為2L、寬為L的矩形，將兩個線圈同時從圖示位置由靜止釋放線圈下邊進入磁場時，立即做了一段時間的勻速運動，已知兩線圈在整個下落過程中，下邊始終平行于磁場上邊界，不計空氣阻力，則()圖410A下邊進入磁場時，也立即做勻速運動B從下邊進入磁場開始的一段時間內(nèi)，線圈做加速度不斷減小的加速運動C從下邊進入磁場開始的一段時間內(nèi)，線圈做加速度不斷減小的減速運動D線圈先到達地面解析：線圈的電阻是的倍，線圈進入磁場時產(chǎn)生的感應電動勢是的2倍，即RR，E2E，由I得，II；由F安BIL，F(xiàn)BI·2L，F(xiàn)BI·L，則FF，但GG，由于進入磁場做勻速運動，即FG，則F>G，所以進入磁場立即做加速度不斷減小的減速運動，A、B錯誤，C正確；因線圈、進入磁場時速度相同，但此后勻速，減速，故后到達地面，D錯誤答案：C2(湖北重點中學聯(lián)考)如圖411所示，足夠長的光滑金屬導軌MN、PQ平行放置，兩導軌的平面與水平方向的夾角為.在導軌的最上端M、P之間接有電阻R，不計其他電阻導體棒ab從導軌的最底端沖上導軌，當沒有磁場時，ab棒上升的最大高度為H；若存在垂直導軌平面的勻強磁場時，ab棒上升的最大高度為h.在兩次運動過程中ab棒都與導軌保持垂直，且初速度都相等則下列說法正確的是()圖411A兩次上升的最大高度有H<hB有磁場時ab棒所受合力的功大于無磁場時合力的功C有磁場時，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為mvD有磁場時，ab棒上升過程的最小加速度為gsin解析：沒加磁場時，機械能守恒，動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能加有磁場時，動能的一部分轉(zhuǎn)化為重力勢能，還有一部分轉(zhuǎn)化為整個回路的內(nèi)能，則加有磁場時的重力勢能小于沒加磁場時的重力勢能，即h<H，故A錯誤；由動能定理知，合力的功等于導體棒動能的變化量，有、無磁場時，棒的初速度相等，末速度都為零，則知ab棒所受合力的功相等，故B錯誤；設電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q，根據(jù)能量守恒知有mvQmgh，則Q<mv，故C錯誤；有磁場時，導體棒上升時受重力、支持力、沿斜面向下的安培力，當上升到最高點時，安培力為零，所以ab上升過程的最小加速度為gsin，故D正確答案：D3(多選)水平固定放置的足夠長的U形金屬導軌處于豎直向上的勻強磁場中，在導軌上放著金屬棒ab，開始時，ab棒以水平初速度v0向右運動，最后靜止在導軌上，就導軌光滑和粗糙兩種情況比較，這個過程 ()圖412A安培力對ab棒所做的功不相等B電流所做的功相等C產(chǎn)生的總內(nèi)能相等D通過ab棒的電荷量相等解析：導軌光滑時，只有安培力做功，安培力做功等于動能變化量，導軌粗糙時，安培力與摩擦力做功之和等于動能的變化量，所以兩種情況中動能變化量相等，故A正確、B錯誤兩種情況中金屬棒的動能最終全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C正確通過ab棒的電荷量Q，光滑時比粗糙時ab棒運動的路程長，故S大，通過的電荷量Q多，故D錯誤答案：AC4(濟南針對訓練)(多選)如圖413所示的豎直平面內(nèi)，水平條形區(qū)域和內(nèi)有大小相等，方向垂直豎直面向里的勻強磁場，其寬度均為d，和之間有一寬度為h的無磁場區(qū)域，h>d.一質(zhì)量為m、邊長為d的正方形線框由距區(qū)域上邊界某一高度處靜止釋放，在穿過兩磁場區(qū)域的過程中，通過線框的電流及其變化情況相同重力加速度為g，空氣阻力忽略不計則下列說法正確的是 ()圖413A線框進入?yún)^(qū)域時與離開區(qū)域時的電流方向相同B線框進入?yún)^(qū)域時與離開區(qū)域時所受安培力的方向相同C線框有可能勻速通過磁場區(qū)域D線框通過區(qū)域和區(qū)域產(chǎn)生的總熱量為Q2mg(dh)解析：由楞次定律可知，線框進入?yún)^(qū)域時感應電流為逆時針方向，而離開區(qū)域時的電流方向為順時針方向，故選項A錯誤；由楞次定律可知，線框進入?yún)^(qū)域時與離開區(qū)域時所受安培力的方向相同，均向上，選項B正確；因穿過兩磁場區(qū)域的過程中，通過線框的電流及其變化情況相同，則可知線框進入?yún)^(qū)域時一定是做減速運動，選項C錯誤；線框離開磁場區(qū)域的速度應等于離開磁場區(qū)域的速度，則在此過程中，線圈的機械能的減小量等于線框通過區(qū)域產(chǎn)生的電能，即Q2mg(dh)，則線框通過區(qū)域和區(qū)域產(chǎn)生的總熱量為Q2Q22mg(dh)，選項D正確答案：BD5(多選)如圖414所示，質(zhì)量為3m的重物與一質(zhì)量為m的線框用一根絕緣細線連接起來，掛在兩個高度相同的定滑輪上，已知線框的橫邊邊長為L，水平方向勻強磁場的磁感應強度為B，磁場上下邊界的距離、線框豎直邊長均為h.初始時刻，磁場的下邊緣和線框上邊緣的高度差為2h，將重物從靜止開始釋放，線框上邊緣剛進磁場時，恰好做勻速直線運動，滑輪質(zhì)量、摩擦阻力均不計則下列說法中正確的是()圖414A線框進入磁場時的速度為B線框的電阻為C線框通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量Q2mghD線框通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量Q4mgh解析：從初始時刻到線框上邊緣剛進入磁場，由機械能守恒定律得3mg×2hmg×2h4m，解得線框剛進入磁場時的速度v，故A對；線框上邊緣剛進磁場時，恰好做勻速直線運動，故受合力為零，3mgBILmg，I，解得線框的電阻R，故B對；線框勻速通過磁場的距離為2h，產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)重力勢能的減少量，即Q3mg×2hmg×2h4mgh，故C錯，D對答案：ABD6兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于同一水平面內(nèi)，兩導軌間的距離為L.導軌上面垂直放置兩根導體棒ab和cd，構成矩形回路，如圖415所示兩根導體棒的質(zhì)量皆為m，電阻均為R，回路中其余部分的電阻可不計，在整個導軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B.設兩導體棒均可沿導軌無摩擦地滑行開始時，棒cd靜止，棒ab有指向棒cd的初速度v0.若兩導體棒在運動中始終不接觸，則：圖415(1)在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少？(2)當ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r，cd棒的加速度是多少？解析：(1)兩棒速度相同時產(chǎn)生的焦耳熱最多從開始到兩棒達到相同速度v的過程中，兩棒的總動量守恒，有mv02mv根據(jù)能量守恒定律，整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱Qmv(2m)v2mv.(2)設ab棒的速度變?yōu)関0時，cd棒的速度為v，則由動量守恒定律可知mv0mv0mv解得vv0，回路中的電動勢EBLv0BLv0BLv0此時cd棒所受的安培力FBIL.由牛頓第二定律可得，cd棒的加速度a.答案：(1)mv(2)