2019屆高中物理二輪復習 熱點題型專練 專題9.4 電磁感應中的動力學和能量問題（含解析）.doc

專題9.4 電磁感應中的動力學和能量問題1.(多選)如圖所示，電阻不計的平行金屬導軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬導體棒a、b垂直于導軌靜止放置，且與導軌接觸良好，勻強磁場垂直穿過導軌平面現(xiàn)用一平行于導軌的恒力F作用在a的中點，使其向上運動若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】AB2.如圖所示，邊長為L的正方形導線框質量為m，由距磁場H高處自由下落，其下邊ab進入勻強磁場后，線圈開始做減速運動，直到其上邊cd剛剛穿出磁場時，速度減為ab邊進入磁場時的一半，磁場的寬度也為L，則線框穿越勻強磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為()A2mgL B2mgLmgHC2mgLmgH D2mgLmgH【解析】設ab剛進入磁場時的速度為v1，cd剛穿出磁場時的速度v2，線框自開始進入磁場到完全穿出磁場共下落高度為2L，由題意得，mvmgH，mvmg2LmvQ，解得，Q2mgLmgH，C項正確【答案】C3.如圖所示，間距為L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導軌水平放置，導軌左端用一阻值為R的電阻連接，導軌上橫跨一根質量為m、電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導軌接觸良好整個裝置處于豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中現(xiàn)使金屬棒以初速度v0沿導軌向右運動，若金屬棒在整個運動過程中通過的電荷量為q下列說法正確的是()A金屬棒在導軌上做勻減速運動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【答案】D4.豎直平面內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磁場中，磁場的邊界分別是ya、yb、yc的直線(圖中虛線所示)一個小金屬環(huán)從拋物線上yd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()Amgd Bmg(da)Cmg(db) Dmg(dc)【解析】小金屬環(huán)進入和穿出磁場的過程都要切割磁感線，因此小金屬環(huán)的機械能不斷地轉化為電能，電能又轉化為內能；最后小金屬環(huán)在yc的直線與x軸之間的磁場內往復運動，整個過程中機械能的減小量為Emg(dc)，由能的轉化與守恒定律可知，產(chǎn)生的焦耳熱總量為QEmg(dc)，所以D項正確 15(多選)如圖10327所示，在水平光滑絕緣桌面上建立直角坐標系xOy，第一象限內存在垂直桌面向上的磁場，磁場的磁感應強度B沿x軸正方向均勻增大且k，一邊長為a、電阻為R的單匝正方形線圈ABCD在第一象限內以速度v沿x軸正方向勻速運動，運動中AB邊始終與x軸平行，則下列判斷正確的是() 圖10327A線圈中的感應電流沿逆時針方向B線圈中感應電流的大小為C為保持線圈勻速運動，可對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是與水平面成角的兩條平行光滑且足夠長的金屬軌道，其電阻忽略不計空間存在著垂直于軌道平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B.導體棒ab、cd垂直于軌道放置，且與軌道接觸良好，每根導體棒的質量均為m，電阻均為r，軌道寬度為L，與軌道平行的絕緣細線一端固定，另一端與ab棒中點連接，細線承受的最大拉力Tm2mgsin .今將cd棒由靜止釋放，則細線被拉斷時，cd棒的()A速度大小是B速度大小是C加速度大小是2gsin D加速度大小是017徑為a的圓形區(qū)域內有勻強磁場，磁感應強度為B0.2 T，磁場方向垂直圓形區(qū)域向里；半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心放置，磁場與環(huán)面垂直，a0.4 m，b0.6 m金屬環(huán)b上接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R2 ，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 (1)棒以v05 m/s的速度在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬間流過燈L1的電流；(2)撤去金屬棒而將右側的半圓環(huán)O L2O以OO為軸向上翻轉90后，磁場開始隨時間均勻變化，其變化率為 T/s，求L1的功率【解析】解析(1)棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬時，電動勢：E1B2av00.20.85V0.8 V等效電路如圖所示：流過燈L1的電流：I1 A0.4 A故流過燈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OO為軸向上翻轉90后，磁場開始隨時間均勻變化，半圓環(huán)OL1O中產(chǎn)生感應電動勢，相當于電源，燈L2與L1串聯(lián)為外電路，感應電動勢為：E2 V0.32 VL1的功率為：P12R22 W1.28102 W.【答案】 (1)0.4 A(2)1.28102 W18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之間均存在勻強磁場，磁感應強度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cdL0.5 m，質量為0.1 kg，電阻為2 ，將其從圖示位置由靜止釋放(cd邊與L1重合)，速度隨時間的變化關系如圖乙所示，t1時刻cd邊與 L2重合，t2時刻ab邊與L3重合，t3時刻ab邊與L4重合，已知t1t2的時間間隔為0.6 s，整個運動過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)線圈的長度；(2)在0t1時間內，通過線圈的電荷量；(3)0t3時間內，線圈產(chǎn)生的熱量【答案】 (1)2 m(2)0.25 C(3)1.8 J19如圖1甲所示，光滑導體軌道PMN和PMN是兩個完全一樣的軌道，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點相切，兩軌道并列平行放置，MN和MN位于同一水平面上，兩軌道之間的距離為L，PP之間有一個阻值為R的電阻，開關K是一個感應開關(開始時開關是斷開的)，MNNM是一個矩形區(qū)域內有豎直向上的磁感應強度為B的勻強磁場，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，a棒從圓弧頂端PP處靜止釋放后，沿圓弧軌道下滑，若兩導體棒在運動中始終不接觸，當兩棒的速度穩(wěn)定時，兩棒距離x，兩棒速度穩(wěn)定之后，再經(jīng)過一段時間，b棒離開軌道做平拋運動，在b棒離開軌道瞬間，開關K閉合不計一切摩擦和導軌電阻，已知重力加速度為g.求：甲乙 (1)兩棒速度穩(wěn)定時，兩棒的速度是多少？(2)兩棒落到地面后的距離是多少？(3)整個過程中，兩棒產(chǎn)生的焦耳熱分別是多少？ (2)經(jīng)過一段時間，b棒離開軌道后，a棒與電阻R組成回路，從b棒離開軌道到a棒離開軌道過程中a棒受到安培力的沖量IALBtBLt由動量定理：IAmv2mv1解得v2由平拋運動規(guī)律得：兩棒落到地面后的距離x(v1v2).【答案】(1)(2)(3)mgrmgr20如圖所示，電動機牽引一根原來靜止的、長為1 m、質量為0.1 kg的導體棒MN，其電阻R為1 ，導體棒架在處于磁感應強度B1 T，豎直放置的框架上，當導體棒上升h3.8 m時獲得穩(wěn)定的速度，導體產(chǎn)生的熱量為2 J，電動機牽引導體棒時，電壓表、電流表計數(shù)分別為7 V、1 A，電動機的內阻r1 ，不計框架電阻及一切摩擦；若電動機的輸出功率不變，g取10 m/s2，求：(1)導體棒能達到的穩(wěn)定速度為多少？(2)導體棒從靜止達到穩(wěn)定所需的時間為多少？【解析】(1)電動機的輸出功率為PUAIAIr6 WF安BIL當導體棒的速度穩(wěn)定時，由平衡條件得，mg解得，v2 m/s.(2)由能量守恒定律得，PtQmghmv2解得，t1 s. 【答案】(1)2 m/s(2)1 s21如圖所示，相距L1 m、電阻不計的平行光滑長金屬導軌固定在絕緣水平面上，兩導軌左端間接有阻值R2 的電阻，導軌所在區(qū)域內加上與導軌所在平面垂直、方向相反的勻強磁場，磁場寬度d均為0.6 m，磁感應強度大小B1 T、B20.8 T現(xiàn)有電阻r1 的導體棒ab垂直導軌放置且接觸良好，當導體棒ab從邊界MN進入磁場后始終以速度v5 m/s做勻速運動，求：(1)棒ab在磁場B1中運動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【答案】(1)0.67 W(2)0.16 C