2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專(zhuān)練 專(zhuān)題9.4 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（含解析）.doc

《2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專(zhuān)練 專(zhuān)題9.4 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（含解析）.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專(zhuān)練 專(zhuān)題9.4 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（含解析）.doc（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

專(zhuān)題9.4 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題 1.(多選)如圖所示，電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F作用在a的中點(diǎn)，使其向上運(yùn)動(dòng)．若b始終保持靜止，則它所受摩擦力可能(　　) A．變?yōu)? B．先減小后增大 C．等于F D．先增大再減小 【答案】　AB 2.如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場(chǎng)H高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，線圈開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，直到其上邊cd剛剛穿出磁場(chǎng)時(shí)，速度減為ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的一半，磁場(chǎng)的寬度也為L(zhǎng)，則線框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)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(chǎng)時(shí)的速度為v1，cd剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度v2＝，線框自開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到完全穿出磁場(chǎng)共下落高度為2L，由題意得，mv＝mgH，mv＋mg2L＝mv＋Q，解得，Q＝2mgL＋mgH，C項(xiàng)正確． 【答案】　C 3.如圖所示，間距為L(zhǎng)、電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)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(gè)裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)使金屬棒以初速度v0沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，若金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)的電荷量為q下列說(shuō)法正確的是(　　) A．金屬棒在導(dǎo)軌上做勻減速運(yùn)動(dòng) B．整個(gè)過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為 C．整個(gè)過(guò)程中金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移為 D．整個(gè)過(guò)程中金屬棒克服安培力做功為 【答案】　D 4.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(gè)水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的邊界分別是y＝a、y＝b、y＝c的直線(圖中虛線所示)．一個(gè)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(chǎng)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(chǎng)的過(guò)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軸之間的磁場(chǎng)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過(guò)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(xiàng)正確． 15(多選)如圖10327所示，在水平光滑絕緣桌面上建立直角坐標(biāo)系xOy，第一象限內(nèi)存在垂直桌面向上的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿x軸正方向均勻增大且＝k，一邊長(zhǎng)為a、電阻為R的單匝正方形線圈ABCD在第一象限內(nèi)以速度v沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中AB邊始終與x軸平行，則下列判斷正確的是(　　) 圖10327 A．線圈中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较? B．線圈中感應(yīng)電流的大小為 C．為保持線圈勻速運(yùn)動(dòng)，可對(duì)線圈施加大小為的水平外力 D．線圈不可能有兩條邊所受安培力大小相等 16．選)如圖所示，MN、PQ是與水平面成θ角的兩條平行光滑且足夠長(zhǎng)的金屬軌道，其電阻忽略不計(jì)．空間存在著垂直于軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.導(dǎo)體棒ab、cd垂直于軌道放置，且與軌道接觸良好，每根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m，電阻均為r，軌道寬度為L(zhǎng)，與軌道平行的絕緣細(xì)線一端固定，另一端與ab棒中點(diǎn)連接，細(xì)線承受的最大拉力Tm＝2mgsin θ.今將cd棒由靜止釋放，則細(xì)線被拉斷時(shí)，cd棒的(　　) A．速度大小是 B．速度大小是 C．加速度大小是2gsin θ D．加速度大小是0 17徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.2 T，磁場(chǎng)方向垂直圓形區(qū)域向里；半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心放置，磁場(chǎng)與環(huán)面垂直，a＝0.4 m，b＝0.6 m．金屬環(huán)b上接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R＝2 Ω，一金屬棒與金屬環(huán)b接觸良好，棒與金屬環(huán)b的電阻忽略不計(jì)． (1)棒以v0＝5 m/s的速度在環(huán)上向右勻速滑動(dòng)，求棒滑過(guò)圓環(huán)直徑OO′的瞬間流過(guò)燈L1的電流； (2)撤去金屬棒而將右側(cè)的半圓環(huán)O L2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90后，磁場(chǎng)開(kāi)始隨時(shí)間均勻變化，其變化率為＝ T/s，求L1的功率． 【解析】解析(1)棒滑過(guò)圓環(huán)直徑OO′的瞬時(shí)，電動(dòng)勢(shì)：E1＝B2av0＝0.20.85V＝0.8 V 等效電路如圖所示： 流過(guò)燈L1的電流：I1＝＝ A＝0.4 A 故流過(guò)燈L1的電流為0.4 A. (2)撤去中間的金屬棒，將右面的半圓環(huán)OL2O′以O(shè)O′為軸向上翻轉(zhuǎn)90后，磁場(chǎng)開(kāi)始隨時(shí)間均勻變化，半圓環(huán)OL1O′中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，燈L2與L1串聯(lián)為外電路，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： E2＝＝＝ V＝0.32 V L1的功率為：P1＝2R＝22 W＝1.2810－2 W. 【答案】 (1)0.4 A　(2)1.2810－2 W 18如圖甲所示，在豎直方向上有四條間距相等的水平虛線L1、L2、L3、L4，在L1、L2之間和L3、L4之間均存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小均為1 T，方向垂直于虛線所在的平面．現(xiàn)有一矩形線圈abcd，寬度cd＝L＝0.5 m，質(zhì)量為0.1 kg，電阻為2 Ω，將其從圖示位置由靜止釋放(cd邊與L1重合)，速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，t1時(shí)刻cd邊與 L2重合，t2時(shí)刻ab邊與L3重合，t3時(shí)刻ab邊與L4重合，已知t1～t2的時(shí)間間隔為0.6 s，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面始終處于豎直方向，重力加速度g取10 m/s2.求： 甲　　　　　　乙 (1)線圈的長(zhǎng)度； (2)在0～t1時(shí)間內(nèi)，通過(guò)線圈的電荷量； (3)0～t3時(shí)間內(nèi)，線圈產(chǎn)生的熱量． 【答案】 (1)2 m　(2)0.25 C　(3)1.8 J 19如圖1甲所示，光滑導(dǎo)體軌道PMN和P′M′N(xiāo)′是兩個(gè)完全一樣的軌道，是由半徑為r的四分之一圓弧軌道和水平軌道組成，圓弧軌道與水平軌道在M和M′點(diǎn)相切，兩軌道并列平行放置，MN和M′N(xiāo)′位于同一水平面上，兩軌道之間的距離為L(zhǎng)，PP′之間有一個(gè)阻值為R的電阻，開(kāi)關(guān)K是一個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)(開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的)，MNN′M′是一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，水平軌道MN離水平地面的高度為h，其截面圖如圖乙所示．金屬棒a和b質(zhì)量均為m、電阻均為R.在水平軌道某位置放上金屬棒b，靜止不動(dòng)，a棒從圓弧頂端PP′處?kù)o止釋放后，沿圓弧軌道下滑，若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，當(dāng)兩棒的速度穩(wěn)定時(shí)，兩棒距離x＝，兩棒速度穩(wěn)定之后，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，b棒離開(kāi)軌道做平拋運(yùn)動(dòng)，在b棒離開(kāi)軌道瞬間，開(kāi)關(guān)K閉合．不計(jì)一切摩擦和導(dǎo)軌電阻，已知重力加速度為g.求： 甲 乙 (1)兩棒速度穩(wěn)定時(shí)，兩棒的速度是多少？ (2)兩棒落到地面后的距離是多少？ (3)整個(gè)過(guò)程中，兩棒產(chǎn)生的焦耳熱分別是多少？ (2)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，b棒離開(kāi)軌道后，a棒與電阻R組成回路，從b棒離開(kāi)軌道到a棒離開(kāi)軌道過(guò)程中a棒受到安培力的沖量 IA＝LBt＝BLt＝ 由動(dòng)量定理：IA＝－mv2＋mv1 解得v2＝ 由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：兩棒落到地面后的距離Δx＝(v1－v2)＝. 【答案】(1)　(2)　(3)mgr　mgr 20如圖所示，電動(dòng)機(jī)牽引一根原來(lái)靜止的、長(zhǎng)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(shí)獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量為2 J，電動(dòng)機(jī)牽引導(dǎo)體棒時(shí)，電壓表、電流表計(jì)數(shù)分別為7 V、1 A，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r＝1 Ω，不計(jì)框架電阻及一切摩擦；若電動(dòng)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(shí)間為多少？ 【解析】　(1)電動(dòng)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(shí)，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 21．如圖所示，相距L＝1 m、電阻不計(jì)的平行光滑長(zhǎng)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(chǎng)，磁場(chǎng)寬度d均為0.6 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1＝ T、B2＝0.8 T．現(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(chǎng)后始終以速度v＝5 m/s做勻速運(yùn)動(dòng)，求： (1)棒ab在磁場(chǎng)B1中運(yùn)動(dòng)時(shí)克服安培力做功的功率； (2)棒ab經(jīng)過(guò)任意一個(gè)磁場(chǎng)B2區(qū)域過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量． 【答案】　(1)0.67 W　(2)0.16 C