小初高学习高考物理一轮复习 专题九 电磁感应中的动力学和能量问题高效演练.docx

1、小初高学习高考物理一轮复习 专题九 电磁感应中的动力学和能量问题高效演练专题九 电磁感应中的动力学和能量问题1如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()APQ中电流先增大后减小BPQ两端电压先减小后增大CPQ上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大【答案】C.2CD、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

2、存在磁感应强度方向垂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B流过电阻R的电荷量为C整个电路中产生的焦耳热为mghD电阻R中产生的焦耳热为mg(hd)【答案】D.3(多选)如图所示，足够长的“U”形光滑金属导轨平面与水平面成角(090)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静

3、止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒接入电路的部分的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中()Aa点的电势高于b点的电势Bab棒中产生的焦耳热小于ab棒重力势能的减少量C下滑的位移大小为D受到的最大安培力大小为sin 【答案】ABC.【解析】由右手定则可知a点相当于电源的正极，b点相当于电源的负极，故A正确；由能量守恒可知ab棒重力势能的减少量等于ab棒中产生的焦耳热与ab棒的动能之和，故B正确；由q可得，下滑的位移大小为x，故C正确；金属棒ab在这一过程中受到的安培力大小为FBIL，I最大为，故最大安培力大小为，故D错

4、误4如图所示，两根光滑、足够长的平行金属导轨固定在水平面上滑动变阻器接入电路的电阻值为R(最大阻值足够大)，导轨的宽度L0.5 m，空间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小B1 T内阻r1 的金属杆在F5 N的水平恒力作用下由静止开始运动经过一段时间后，金属杆的速度达到最大速度vm，不计导轨电阻，则有()AR越小，vm越大B金属杆的最大速度大于或等于20 m/sC在金属杆达到最大速度之前，恒力F所做的功等于电路中消耗的电能D金属杆达到最大速度后，金属杆中电荷沿杆长度方向定向移动的平均速率ve与恒力F成正比【答案】BD.5.如图所示，平行金属导轨宽度为d，一部分轨道水平，左端接电阻R，倾

5、斜部分与水平面成角，且置于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，现将一质量为m、长度也为d的导体棒从导轨顶端由静止释放，直至滑到水平部分(导体棒下滑到水平部分之前已经匀速，滑动过程中与导轨保持良好接触，重力加速度为g)不计一切摩擦力，导体棒接入回路电阻为r，则整个下滑过程中()A导体棒匀速运动时速度大小为B匀速运动时导体棒两端电压为C导体棒下滑距离为s时，通过R的总电荷量为D重力和安培力对导体棒所做的功大于导体棒获得的动能【答案】A.【解析】导体棒下滑过程中受到沿斜面向下重力的分力和沿斜面向上的安培力，当匀速运动时，有mgsin BId，根据欧姆定律可得I，根据法拉第电磁感应定律可得EBd

6、v，联立解得vsin ，Esin ，故导体棒两端的电压为URsin ，A正确，B错误根据法拉第电磁感应定律E，故qItt，根据动能定理可得重力和安培力对导体棒所做的功等于导体棒获得的动能，C、D错误6很多人喜欢到健身房骑车锻炼，某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动已知磁感应强度B0.5 T，圆盘半径l0.3 m，圆盘电阻不计导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值R10 的小灯泡后轮匀速转动时，用电压表测得a、b间电压U0.6 V.(1)与a连接的是

7、电压表的正接线柱还是负接线柱？(2)圆盘匀速转动10分钟，则此过程中产生了多少电能 ?(3)自行车车轮边缘线速度是多少？【答案】(1)负(2)Q21.6 J (3)v8 m/s7如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角37的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R3 的定值电阻，下端开口，轨道间距L1 m整个装置处于磁感应强度B2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上质量m1 kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r1 ，电路中其余电阻不计金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好不计空气阻力影响已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数0.5，sin 370.6，co

8、s 370.8，取g10 m/s2.(1)求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm；(2)求金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率PR；(3)若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5 J，求流过电阻R的总电荷量q.【答案】(1)2 m/s(2)3 W(3)1.0 C8如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距L，导轨平面与水平面的夹角30，导轨电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上长为L的金属棒垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接一个灯泡，灯泡的电阻也为R.

9、现闭合开关K，给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为F2mg的恒力，使金属棒由静止开始运动，当金属棒达到最大速度时，灯泡恰能达到它的额定功率重力加速度为g，求：(1)金属棒能达到的最大速度vm；(2)灯泡的额定功率PL；(3)若金属棒上滑距离为s时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始上滑2s的过程中，金属棒上产生的电热Q1.【答案】(1)(2)(3) mgs【解析】(1)金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，金属棒达到最大速度，此后开始做匀速直线运动，设最大速度为vm，则速度达到最大时有EBLvm，I，FBILmgsin ，解得vm，(2)PLI2R，解得PL.

10、(3)设整个电路放出的电热为Q，由能量守恒定律有F2sQmgsin 2smv，由题意可知Q1，解得Q1mgs. 9如图1所示，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑求：图1(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金

11、属棒运动速度的大小【答案】(1)mg(sin 3cos )(2)(sin 3cos ) (2)设金属棒运动速度大小为v，ab棒上的感应电动势为EBLv回路中电流I安培力FBIL联立得：v(sin 3cos ).10如图2所示，两平行光滑金属导轨倾斜放置且固定，两导轨间距为L，与水平面间的夹角为，导轨下端有垂直于轨道的挡板，上端连接一个阻值R2r的电阻，整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直导轨向上的匀强磁场中，两根相同的金属棒ab、cd放在导轨下端，其中棒ab靠在挡板上，棒cd在沿导轨平面向上的拉力作用下，由静止开始沿导轨向上做加速度为a的匀加速运动已知每根金属棒质量为m、电阻为r，导轨电阻不计

12、，棒与导轨始终接触良好求：图2(1)经多长时间棒ab对挡板的压力变为零；(2)棒ab对挡板压力为零时，电阻R的电功率；(3)棒ab运动前，拉力F随时间t的变化关系【答案】(1)(2) (3)Fm(gsin a)tUcdEIr11如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d1 m，导轨ac间横跨一质量为m1 kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触棒的总电阻r2 ，导轨的电阻忽略不计. 在导轨bc间接一电阻为R2 的灯泡，导轨ac间接一理想电压表整个装置放在磁感应强度B2 T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，已知施加的水平外

13、力功率恒定，经过t1 s时间棒达到稳定时速度3 m/s.试求：(1)金属棒达到稳定时施加水平恒力F为多大？水平外力F的功率为多少？(2)金属棒达到稳定时电压表的读数为多少？(3)此过程中灯泡产生的热量是多少？【答案】(1)F4 NP12 W (2)U10 V (3)Q15 J【解析】(1)当FF安时，金属棒速度达到稳定，则F安BIdI，联立得F4 N，PFv12 W.(2)设电压表的读数为U，则有UBdvULULR，代入数据得U10 V.(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q1、Q2，根据焦耳定律得知：.由功能关系得：PtQ1Q2mv2，代入数据得Q15 J.12如图3所示，两根相距L1 m

14、的足够长的光滑金属导轨，一组导轨水平，另一组导轨与水平面成37角，拐角处连接一阻值R1 的电阻质量均为m2 kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨电阻不计，两杆的电阻均为R1 .整个装置处于磁感应强度大小B1 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆静止g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：图3(1)水平拉力的功率；(2)现让cd杆静止，求撤去拉力后ab杆产生的焦耳热【答案】(1)864 W(2)864 J13. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B0.5 T在区域中，将质量m10.1 kg，电阻R10.1 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑然后，在区域中将质量m20.4 kg、电阻R20.1 的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g10 m/s2.问