《新高考物理一轮复习专题13.4 电磁感应中的动力学问题、能量问题和动量观点在电磁感应中的应用 精品练习（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习专题13.4 电磁感应中的动力学问题、能量问题和动量观点在电磁感应中的应用 精品练习（含解析）（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题13.4电磁感应中的动力学问题、能量问题和动量观点在电磁感应中的应用【练】1、（2022北京高三专题练习）如图，边长、材料相同，粗细不同的单匝正方形金属线框甲、乙。乙线框导线的横截面积是甲的2倍。在竖直平面内距磁场相同高度由静止开始同时下落，一段时间后进入方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，则在甲、乙线框进入磁场的过程中（）A感应电流的方向均一定为顺时针方向B甲、乙线框的加速度时时相同C甲线框的焦耳热是乙线框的2倍D通过甲线框的电荷量是乙线框的2倍【答案】 B【解析】A根据楞次定律可知，感应电流的方向均一定为逆时针方向，选项A错误；B甲乙同时进入磁场，设
2、此时的速度为v0，则E=BLv0由牛顿定律联立解得则进入磁场时两线框的加速度相同，进入磁场的过程加速度也相同，完全进入时加速度也都是为g，可知甲、乙线框的加速度时时相同，选项B正确；C因加速度相同，则线框进入磁场时任意时刻的速度相同，则由可知，乙线框的焦耳热是甲线框的2倍，选项C错误；D根据可知通过乙线框的电荷量是甲线框的2倍，选项D错误。故选B。2、（2022上海市南洋模范中学模拟预测）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，导轨上垂直放置两根导体棒a和b，俯视图如图所示。在整个导轨平面内有竖直向上匀强磁场，导体棒与导轨接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，若给a棒一初速度的同时释放b棒
3、，在一段时间内a棒动能的减小量为，b棒动能的增加量为，a棒克服磁场做功为，ab棒上产生总热量为Q，（不计ab棒间相互作用）则（）A+QBQ+CQDQ【答案】 B【解析】设导体棒a的初动能为、末动能为，由题意可知导体棒b的初动能为0，设导体棒b的末动能为，对a、b棒组成的系统，由能量守恒定律可得由题意可知因此可得由于导体棒与导轨间无摩擦，对导体棒a，根据动能定理可得联合可得故ACD错误，B正确。故选B。3、（2022北京通州模拟预测）如图所示，宽为L的足够长U形光滑导轨放置在绝缘水平面上，整个导轨处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，将一质量为m、有效电阻为R、长度略大于L的导体棒垂直于
4、导轨放置。某时刻给导体棒一沿导轨向右、大小为v0的水平速度，不计导轨电阻，棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，则下列说法正确的是（）A导体棒中感应电流方向为由a到bB导体棒的加速度始终不变C导体棒中的最大发热量为D通过导体棒的电荷量最大值为【答案】 C【解析】A由右手定则可知导体棒中感应电流方向为由b到a，故A错误；B由牛顿第二定律可得与导体棒的运动方向相反，速度减小，加速度减小，所以导体棒做加速度减小的减速运动，直至速度减为零，故B错误；C由能量守恒可知故C正确；D全程由动量定理可得解得故D错误。故选C。4、（多选）（2022山东青岛高三开学考试）如图，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应
5、强度大小为B。有两根完全相同的金属棒a和b垂直静置于水平光滑平行金属导轨上。导轨间距为L，电阻不计，金属棒与导轨接触良好，两根金属棒质量均为m，电阻均为R。某时刻给a施加一个水平向右的恒力F，关于a、b棒最终的状态，下列说法正确的是（）Aa、b棒处于相对静止的状态Ba棒受到的安培力与F是一对平衡力Cb棒的加速度为D回路中的电功率为【答案】 CD【解析】A开始时a棒在拉力和安培力作用下加速运动，此时速度较小，安培力较小，加速度较大，b棒在安培力作用下做加速运动，此时安培力较小，加速度较小，a速度增加的比b快，则根据回路电动势增加，安培力增加，则a加速度减小，b加速度增加，最终稳定时，两棒的速度差
6、恒定即加速度相同，安培力不再变化，故a相对于b向右运动，故A错误；B由上分析可知，拉力F大于a受到的安培力，故B错误；C最终稳定时，两棒受到的安培力等大反向，对整体根据牛顿第二定律解得故C正确；D对a，根据牛顿第二定律对b，根据牛顿第二定律解得回路中的电功率故D正确。故选CD。5、（多选）（2022内蒙古达拉特旗第一中学高三开学考试）如图所示，两水平虚线间存在垂直于纸面方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，边长为h的正方形导体框由虚线1上方无初速度释放，在释放瞬间边与虚线1平行且相距。已知导体框的质量为m，总电阻为，重力加速度为边与两虚线重合时的速度大小均为，忽略空气阻力，导体框在运动过程中不会
7、发生转动，则（）A两虚线的距离为B导体框在穿越磁场的过程中，产生的焦耳热为C导体框的边与虚线1重合时，其克服安培力做功的功率大小为D导体框从边与虚线1重合到边与虚线1重合时所用的时间为【答案】 AD【解析】A由题意，根据导体框进出磁场过程中运动的对称性可知，边刚好进入磁场和刚好离开磁场时的速度大小均为，设两虚线之间的距离为H，导体框全部位于磁场中时下落的加速度大小为g，根据运动学公式有解得故A正确；B设导体框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为Q，对导体框从开始下落到穿过磁场的过程，根据能量守恒定律有解得故B错误；C导体框的边与虚线1重合时的速度大小为此时边产生的感应电动势大小为导体框中的感应电流为
8、边所受的安培力大小为导体框的与虚线1重合时克服安培力做功的功率大小为整理得故C错误；D设导体框通过磁场上边界所用时间为t，线框中的平均感应电流为，则由动量定理可得根据电流的定义可知t时间内通过线框某一截面的电荷量为根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律综合分析可知联立解得故D正确。故选AD。6、（2022内蒙古赤峰高三开学考试）质量为m、边长为L的均匀导线首尾相接制成的单匝正方形闭合导线框abcd，总电阻为R。将其置于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场上方h处，磁场的上边界水平，方向垂直纸面向外，如图所示。将导线框由静止释放，当导线框一半面积进入磁场时，恰好处于平衡状态，导线框平面保持在竖直平
9、面内，且b、d两点的连线始终水平，已知重力加速度大小为g，不计空气阻力。求：（1）导线框一半面积进入磁场时，导线框的速度大小v；（2）导线框从静止下落到一半面积进入磁场时，导线产生的热量Q；（3）导线框从静止下落到完全进入磁场时，通过导线框某一横截面的电荷量q。【答案】 （1）；（2）；（3）【解析】（1）导线框一半面积进入磁场时，线框切割磁感线的有效长度为，则线框产生的感应电动势为根据闭合电路的欧姆定律可知线框中的感应电流为根据平衡条件有解得（2）导线框从静止下落到一半面积进入磁场的过程中，根据能量守恒定律有解得（3）导线框进入磁场过程中的平均感应电动势平均感应电流为根据电流的定义有解得7、
10、（2022安徽高三开学考试）如图甲，足够长光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜固定放置，斜面与水平面夹角，导轨间距，导轨顶端与的定值电阻连接，整个导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。质量为、长为、电阻的金属棒放在导轨上，与导轨顶端相距，内，给金属棒施加一个平行导轨平面向上的拉力，使金属棒刚好不滑动，撤去拉力，金属棒滑动时与导轨接触良好且始终与导轨垂直。已知，重力加速度大小取，导轨电阻不计，求：（1）作用在金属棒上拉力的最小值；（2）若金属棒沿导轨下滑时加速度已为零，则从撤去拉力至金属棒沿导轨下滑时，回路中产生的焦耳热为多少。【答案】 （1）；（2）【解
11、析】（1）内，回路中的感应电动势回路中电流时，拉力最小，根据力的平衡有最小拉力（2）设当金属棒加速度为零时，速度为v，则解得金属棒运动的过程中，设回路中产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律有产生的焦耳热8、（2022云南省玉溪第三中学高三开学考试）如图所示，竖直放置的光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场、的高及间距均为d，磁感应强度大小均为B。质量为m的水平金属杆由静止释放，先后通过磁场和。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g。（1）若金属杆匀速进入磁场，求释放时金属杆距磁场上边界的高度h；（2）若金属杆进入磁场和时的速度相等，求金属杆穿过两磁场产生的总热量Q。【答案】
12、 （1）；（2）【解析】（1）若金属杆匀速进入磁场，对金属杆受力分析知其中又联立得（2）若金属杆进入磁场和时的速度相等，则对金属杆从刚进入磁场到刚进入磁场，由能量守恒得又因为两磁场宽度相等，则金属杆在两磁场中产生的热量相等，故金属杆穿过两磁场产生的总热量Q为9、（2022浙江高三开学考试）如图所示，水平面内固定有一光滑且电阻不计的金属导轨和，平行于，两导轨在O点用阻值连接，电阻不计的长导体棒垂直放置在导轨上，初始时与导轨交点分别为a、b，间导轨长度，导体棒质量。空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度。给导体棒一初速度，同时给导体棒施加一水平方向的外力F，使导体棒运动过程中通过电阻R的
13、电流不变，导体棒向右运动到与导轨交点为位置，己知，求：（1）此时导体棒的速度v大小；（2）导体棒运动至处所用时间t；（3）外力F所做的功W；（4）导体棒在位置时，撤去外力F，导体棒还能运动多远。【答案】 （1）；（2）；（3）；（4）【解析】（1）设在间导轨长度感应电流不变解得（2）电动势不变，从到位置则（3）根据由能量守恒则（4）位置后导轨长度不变，速度减小，由动量定理则10、（2022湖北模拟预测）如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁场感应强度的大小分别为、，为两磁场的边界，磁场范围足够大，一个水平放置的桌面上的边长为，质量为，电阻为的单匝正方形金属线框，以初速度垂直磁场
14、方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时速度为，则下列判断正确的是（）AB此时线框的加速度大小为C此过程中通过线框截面的电量为D此时线框的电功率为【答案】 D【解析】A磁通量的变化量由感应电动势感应电流由冲量定律可得计算可得故A错误；B此时切割磁感线产生的感应电动势线框中电流为由牛顿第二定律得联立两式可得故B错误；C由电荷量公式得故C错误；D此时线框的电功率为故D正确。故选D。11、（2022四川 模拟预测）如图，水平面上固定有间距为L 的两根平行光滑金属导轨P、Q。矩形区域EFGH内有一方向垂直导轨平面向上、感应强度大小为B的匀强磁场。在t= t1时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH以相同速率v0进入磁场，一段时间后，t= t2时，流经a棒的电流为0，此时a、b棒仍位于磁场区域内。已知a、b由相同材料制成，长度均为L，电阻分别为R和2R（其他电阻不计），a棒的质量为m。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰，则 （）At1时刻a棒加速度大小为Bt2时刻b棒的速度为0Ct
