高考物理一轮复习第10章电磁感应第四节电磁感应中的动力学和能量问题达标诊断高效诊断.doc

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1、1 / 10【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第精选高考物理一轮复习第 1010 章电磁感应第四章电磁感应第四节电磁感应中的动力学和能量问题达标诊断高效诊断节电磁感应中的动力学和能量问题达标诊断高效诊断(建议用时：60 分钟)一、单项选择题1.如图所示，在一匀强磁场中有一 U 形导线框 abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻，ef 为垂直于 ab 的一根导体杆，它可在 ab、cd 上无摩擦地滑动杆 ef 及线框中导线的电阻都可不计开始时，给 ef 一个向右的初速度，则( )Aef 将减速向右运动，但不是匀减速Bef 将匀减速向右运动，最后停止Cef 将匀

2、速向右运动Def 将往返运动解析：选 A.ef 向右运动，切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，会受到向左的安培力而做减速运动，直到停止，但不是匀减速，由FBILma 知，ef 做的是加速度减小的减速运动，故 A 正确2(2018苏州模拟)如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个闭合线圈、分别用同种导线绕制而成，其中为边长为 L 的正方形，是长 2L、宽为 L 的矩形，将两个线圈同时从图示位置由静止释放线圈下边进入磁场时，立即做了一段时间的匀速运动，2 / 10已知两线圈在整个下落过程中，下边始终平行于磁场上边界，不计空气阻力，则( )A下边进入磁场时，也立即做匀速运动

3、 B从下边进入磁场开始的一段时间内，线圈做加速度不断减小的加速运动C从下边进入磁场开始的一段时间内，线圈做加速度不断减小的减速运动D线圈先到达地面解析：选 C.线圈的电阻是的倍，线圈进入磁场时产生的感应电动势是的 2 倍，即 RR，E2E.由 I得，II；由 F 安BIL，FBI2L，FBIL，则FF，但 GG.由于进入磁场做匀速运动，即FG，则 FG，所以进入磁场立即做加速度不断减小的减速运动，A、B 错误，C 正确；因线圈、进入磁场时速度相同，但此后匀速，减速，故后到达地面，D 错误3CD、EF 是两条水平放置的电阻可忽略的平行金属导轨，导轨间距为 L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂

4、直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，磁场区域的长度为 d，如图所示导轨的右端接有一电阻 R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接将一阻值也为 R 的导体棒从弯曲轨道上 h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为 ，则下列说法中正确的是( )A电阻 R 的最大电流为Bd 2ghRB流过电阻 R 的电荷量为BdL RC整个电路中产生的焦耳热为 mgh3 / 10D电阻 R 中产生的焦耳热为 mg(hd)解析：选 D.由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电流最大，由机械能守恒有 mghmv2，所以 I，A 错；流过 R 的

5、电荷量为 qIt，B 错；由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为 Qmghmgd，C 错；由于导体棒的电阻也为R，则电阻 R 中产生的焦耳热为 Qmg(hd)，D 对4.如图所示，有两根和水平方向成 角的光滑平行金属轨道，上端接有可变电阻 R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为 B，一根质量为 m 的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度 vm，则( )A如果 B 增大，vm 将变大 B如果 增大，vm 将变大C如果 R 变小，vm 将变大D如果 m 变小，vm 将变大解析：选 B.金属杆从轨道上由静止滑下，经足

6、够长时间后，速度达最大值 vm，此后金属杆做匀速运动杆受重力、轨道的支持力和安培力如图所示安培力 FLB，对金属杆列平衡方程式：mgsin ，则 vm.由此式可知，B 增大，vm 减小； 增大，vm 增大；R 变小，vm 变小；m 变小，vm 变小，因此A、C、D 错误，B 正确5(2018重庆高三模拟)如图所示，电阻不计的竖直光滑金属轨道PMNQ，其 PMN 部分是半径为 r 的圆弧，NQ 部分水平且足够长，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于 PMNQ 平面指向纸面内一粗细均匀的金属杆质量为 m，电阻为 R，长为 r.从图示位置由静止释放，4 / 10若当地的重力加速度为 g，金属杆与轨

7、道始终保持良好接触，则下列说法中正确的是( )A杆在下滑过程中机械能守恒B杆最终不可能沿 NQ 匀速运动C杆从释放到全部滑至水平轨道过程中，产生的电能等于mgr 2D杆从释放到全部滑至水平轨道过程中，通过杆的电荷量等于Br2（2） 4R解析：选 D.杆在下滑过程中，杆与金属导轨组成闭合回路，磁通量在改变，会产生感应电流，杆将受到安培力作用，则杆的机械能不守恒，故 A 错误；杆最终沿水平面运动时，不产生感应电流，不受安培力作用而做匀速运动，故 B 错误；杆从释放到全部滑至水平轨道过程中，重力势能减小，产生电能和杆的动能，由能量守恒定律知：杆上产生的电能小于，故 C 错误；通过杆与金属导轨所组成的

8、闭合回路的磁通量的变化量为 B，根据推论 q，得到通过杆的电荷量为 q，故 D 正确二、多项选择题6.如图所示为一圆环发电装置，用电阻 R4 的导体棒弯成半径 L0.2 m 的闭合圆环，圆心为 O，COD是一条直径，在 O、D 间接有负载电阻 R11 .整个圆环中均有B0.5 T 的匀强磁场垂直环面穿过电阻 r1 的导体棒 OA 贴着圆环做匀速圆周运动，角速度 300 rad/s，则( )A当 OA 到达 OC 处时，圆环的电功率为 1 WB当 OA 到达 OC 处时，圆环的电功率为 2 WC全电路最大功率为 3 WD全电路最大功率为 4.5 W5 / 10解析：选 AD.当 OA 到达 OC

9、 处时，圆环被分成两段，并联在电路中，电阻为 1 ，再与 R1 串联接入电源，则外电阻为 2 ，棒转动过程中产生的感应电动势 EBL23 V，圆环上分压为 1 V，所以圆环上的电功率为 1 W，A 正确，B 错误；当 OA 到达 OD 处时，圆环中的电阻为零，此时电路中总电阻最小，而电动势不变，所以电功率最大为 P4.5 W，C 错误，D 正确7(2018河北定州中学模拟)如图所示，一质量为 m、长为 L 的金属杆 ab，以一定的初速度 v0 从一光滑平行金属轨道的底端向上滑行，轨道平面与水平面成 角，轨道平面处于磁感应强度为 B、方向垂直轨道平面向上的磁场中，两导轨上端用一阻值为 R 的电阻

10、相连，轨道与金属杆 ab 的电阻均不计，金属杆向上滑行到某一高度后又返回到底端，则金属杆( )A在上滑过程中的平均速度小于v0 2B在上滑过程中克服安培力做的功大于下滑过程中克服安培力做的功C在上滑过程中电阻 R 上产生的焦耳热等于减少的动能D在上滑过程中通过电阻 R 的电荷量大于下滑过程中流过电阻 R 的电荷量解析：选 AB.由于上滑过程中，杆做加速度减小的变减速直线运动，故平均速度小于，故 A 正确；经过同一位置时：下滑的速度小于上滑的速度，下滑时杆受到的安培力小于上滑所受的安培力，则下滑过程安培力的平均值小于上滑过程安培力的平均值，所以上滑过程杆克服安培力做功大于下滑过程克服安培力做功，

11、故 B 正确；上滑过程中，减小的动能转化为焦耳热和杆的重力势能，故上滑过程中电阻 R 上产生的焦耳热小于减小的动能，故 C 错误；根据感应电量6 / 10经验公式 q知，上滑过程和下滑过程磁通量的变化量相等，则通过电阻 R 的电量相等，故 D 错误8.如图所示，足够长的金属导轨竖直放置，金属棒 ab、cd均通过棒两端的环套在金属导轨上虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，虚线下方有竖直向下的匀强磁场，两匀强磁场的磁感应强度大小均为 B.ab、cd 棒与导轨间动摩擦因数均为，两棒总电阻为 R，导轨电阻不计开始两棒静止在图示位置，当 cd 棒无初速释放时，对 ab 棒施加竖直向上的力 F，沿导轨向上做

12、匀加速运动则( )Aab 棒中的电流方向由 b 到 aBcd 棒先加速运动后匀速运动Ccd 棒所受摩擦力的最大值大于 cd 棒的重力D力 F 做的功等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和解析：选 ACD.ab 向上运动的过程中，穿过闭合回路 abdc 的磁通量增大，根据楞次定律可得 ab 棒中的感应电流方向为 ba，故 A 正确；cd 棒中感应电流由 c 到 d，其所在的区域有向下磁场，所受的安培力向里，cd 棒所受的摩擦力向上ab 棒做加速直线运动，速度增大，产生的感应电流增加，cd 棒所受的安培力增大，对导轨的压力增大，则滑动摩擦力增大，摩擦力先小于重力，后大于重力，所以 cd 棒

13、先加速运动后减速运动，最后停止运动，故 B 错误；因安培力增加，cd 棒受摩擦力的作用一直增加，会大于重力，故 C 正确；根据动能定理可得 WFWfW 安培WGmv20，力 F 所做的功应等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和，故 D 正确三、非选择题9.如图所示，间距为 L、电阻可以忽略不计的 U 形金属竖直轨道，7 / 10固定放置在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里竖直轨道上部套有一金属条 bc，bc 的电阻为 R，质量为 2m，可以在轨道上无摩擦滑动，开始时金属条被卡环卡在竖直轨道上处于静止状态在金属条正上方高 H 处自由落下一质量为 m 的绝缘物体，在物体撞

14、到金属条前的瞬间卡环立即释放，物体与金属条相撞后两者一起以相撞前物体速度大小的继续下落，竖直轨道足够长，当金属条下落高度 h 后开始做匀速运动求金属条下落高度 h 过程中感应电流产生的热量解析：求解物理综合试题的基本策略是“化大为小、各个击破” 通过分析可以看出，题中的物理情境可分为四个部分：(1)物体先做自由落体运动，与金属条相撞前的速度为 v1. (2)物体与金属条相撞后瞬间的共同速度为 v2v1.(3)金属条下落 h 后做匀速运动，设金属条与物体一起匀速下落时的速度为 v3，由力的平衡知识得：3mgBLI，解得 v3.(4)金属条下落高度 h 过程中，由能量守恒可得Q3mv3mgh3mv

15、2 3解得热量 Q.答案：27m3g2R2 2B4L410如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为 L，长为 3d，导轨平面与水平面的夹角为 ，在导轨的中部刷有一段长为 d 的薄绝缘涂层匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面垂直质量为 m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放， 在滑上涂层之前已经做匀速运动， 并一直匀速滑到导轨底端导体8 / 10棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为 R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为 g.求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数 ； (2)导体棒匀速运动的速度大小 v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热 Q.解析：

16、(1)在绝缘涂层上导体棒受力平衡：mgsin mgcos 解得导体棒与涂层间的动摩擦因数 tan .(2)在光滑导轨上感应电动势：EBLv，感应电流：IE R安培力：F 安BIL，受力平衡的条件是：F 安mgsin 解得导体棒匀速运动的速度 v.(3)摩擦生热：Qfmgdcos 根据能量守恒定律知：3mgdsin QQfmv2解得电阻产生的焦耳热 Q2mgdsin .答案：(1)tan (2)mgRsin B2L2(3)2mgdsin m3g2R2sin2 2B4L411(2018内蒙古模拟)如图甲所示，弯折成 90的两根足够长金属导轨平行放置，形成左、右两导轨平面，左导轨平面与水平面成53，

17、右导轨平面与水平面成 37，两导轨相距 L0.2 m，导轨电阻不计质量均为 m0.1 kg、电阻均为 R0.1 的金属杆ab、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为 0.5，整个装置处于磁感应强度大小为 B1.0 T、方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中t0 时刻9 / 10开始，ab 杆以初速度 v1 沿右导轨平面下滑t1 s 时刻开始，对ab 杆施加一垂直 ab 杆且平行右导轨平面向下的力 F，使 ab 开始做匀加速直线运动cd 杆运动的 vt 图象如图乙所示(其中第 1 s、第 3 s 内图线为直线)若两杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好，g

18、取 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)在第 1 s 内 cd 杆受到的安培力的大小；(2)ab 杆的初速度 v1；(3)若第 2 s 内力 F 所做的功为 9 J，求第 2 s 内 cd 杆所产生的焦耳热解析：(1)对 cd 杆，由题 vt 图象得a1 m/s24 m/s2，由牛顿第二定律得mgsin 53(mgcos 53F 安)ma1，解得 F 安0.2 N.(2)对 ab 杆，感应电动势 EBLv1，电流 I，cd 杆所受的安培力 F 安BIL，解得 v11 m/s.(3)由题意得第 3 s 内 cd 杆的加速度 a24 m/s2，设 2 s 时 ab 杆的速度为 v2，对 cd 杆，由牛顿第二定律得mgsin 53ma2，解得 v29 m/s，由运动学知识得第 2 s 内 ab 杆的位移x2t5 m，由动能定理得10 / 10WFWGWfW 安mvmv，又 WF9 J，WGmgx2sin 37，Wfmgx2cos 37，W 安2Qcd，解得 Qcd3 J.答案：(1)0.2 N (2)1 m/s (3)3 J