通用版2020版高考物理大一轮复习考点规范练34电磁感应现象中的动力学动量和能量问题新人教版含答案
11页1、1 考点规范练考点规范练 3434 电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题 一、单项选择题 1 1. 如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和 2L的两只闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,若外力对线框做的功分别为Wa、Wb,则WaWb为( ) A.14B.12C.11D.不能确定 答案 A 解析根据能量守恒可知,外力做的功等于产生的电能,而产生的电能又全部转化为焦耳热,所以 Wa=Qa=,Wb=Qb=,由电阻定律知Rb=2Ra,故WaWb=14,A 项正确。 (BLv)2 Ra L v (B2Lv)2 Rb 2L v 2 2.如图所示,条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置,一半径为R、质量为m的金属球从半圆轨道的一 端沿半圆轨道由静止下滑,重力加速度大小为g。下列说法正确的是( ) A.金属球会运动到半圆轨道的另一端 B.由于金属球没有形成闭合电路,所以金属球中不会产生感应电流 C.金属球受到的安培力做负功 2 D.系统产生的总热量小于mgR 答案 C 解析金属球在运动过程中,穿过金属球的磁通量
2、不断变化,在金属球内形成闭合回路,产生涡流,金属球受到的 安培力做负功,金属球产生的热量不断地增加,机械能不断地减少,直至金属球停在半圆轨道的最低点,C 正确, A、B 错误;根据能量守恒定律得系统产生的总热量为mgR,D 错误。 3 3.两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为l,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定 的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻R 外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( ) A.释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度g B.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为ab C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为F= B2l2v R D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 答案 C 解析金属棒刚释放时,弹簧处于原长,弹力为零,又因此时金属棒速度为零,没有感应电流,金属棒不受安培力作 用,只受到重力作用,其加速度应等于重力加速度,选项 A 错误;金属棒向下运动时,由右手定则可知,流过电阻 R的电流方向为ba,选项 B 错误;金属棒速度为v时,安培力大小为F=BI
3、l,又I=,联立解得F=,选项 C Blv R B2l2v R 正确;金属棒下落过程中,由能量守恒定律知,金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能 (速度不为零时)以及电阻R上产生的热量,选项 D 错误。 4 4. 3 如图所示,水平光滑的平行金属导轨,左端接有电阻R,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一 定的金属棒PQ垂直导轨放置。若使棒以一定的初速度v0向右运动,当其通过位置a、b时,速率分别为va、vb,到 位置c时棒刚好静止。设金属导轨与棒的电阻均不计,a到b和b到c的间距相等,则金属棒在从a到b和从 b到c的两个过程中( ) A.回路中产生的内能相等B.棒运动的加速度相等 C.安培力做功相等D.通过棒横截面的电荷量相等 答案 D 解析金属棒由a到b再到c的过程中,速度逐渐减小,根据E=Blv知,E减小,故I减小,再根据F=BIl知,安培 力减小,由F=ma知,加速度减小,B 错误;由于a与b、b与c间距相等,安培力由ac是逐渐渐小的,故从a到 b安培力做的功大于从b到c安培力做的功,又由于安培力做的功等于回路中产生的内能,所以 A、C 错误;根 据平
4、均感应电动势E=,I=和q=It,得q=,所以 D 正确。 t = BS t E R BS R 二、多项选择题 5 5. 如图所示,光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内,并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中。有一质量为 m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动,最终恰好静止在A点。在运动过程中,导体棒与 导轨始终构成等边三角形回路,且通过A点的总电荷量为Q。已知导体棒与导轨间的接触电阻值恒为R,其余电 阻不计,则( ) 4 A.该过程中导体棒做匀减速运动 B.当导体棒的速度为 时,回路中感应电流小于初始时的一半 v0 2 C.开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面积为S= QR B D.该过程中接触电阻产生的焦耳热为 mv02 8 答案 BC 解析导体切割磁感线产生的感应电动势为E=Blv,电流为I=,安培力为F=BIl=,l、v都在减小,根据牛顿 Blv R B2l2v R 第二定律知,加速度也在减小,A 错误;当导体棒的速度为v0时,导体棒的长度也减小了,所以回路中感应电流大 1 2 小小于初始时的一半,B 正确;该过程中,通过的总电荷量为Q=,也就是开始运动时,
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