2020届高考物理人教版(天津专用)一轮复习考点规范练:51 电磁感应中的动力学与能量问题 Word版含解析.pdf
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1、考点规范练考点规范练 51 电磁感应中的动力学与能量问题电磁感应中的动力学与能量问题 一、单项选择题 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,若外力对环做的功分别为 Wa、Wb,则 WaWb为 ( ) A.14B.12 C.11D.不能确定 2.(2018山东潍坊质检)如图所示,间距为 l 的光滑平行金属导轨弯成“”形,底部导轨面水平,倾斜部 分与水平面成 角,导轨与固定电阻相连,整个装置处于竖直向上的磁感应强度大小为 B 的匀强磁场 中,导体棒 ab 和 cd 均垂直于导轨放置
2、,且与导轨间接触良好,两根导体棒的电阻皆与阻值为 R 的固定 电阻相等,其余部分电阻不计,当导体棒 cd 沿底部导轨向右以速度 v 匀速滑动时,导体棒 ab 恰好在倾 斜导轨上处于静止状态。导体棒 ab 的重力为 mg,则( ) A.导体棒 cd 两端电压为 Blv B.t时间内通过导体棒 cd横截面的电荷量为 2 3 C.cd 棒克服安培力做功的功率为 222 D.导体棒 ab所受安培力为 mgsin 3.一半径为 r、质量为 m、电阻为 R 的金属圆环用一根长为 l 的绝缘轻细杆悬挂于 O1点,杆所在直线 过圆环圆心,在 O1点的正下方有一半径为 l+2r 的圆形匀强磁场区域,其圆心 O2
3、与 O1点在同一竖直 线上,O1点在圆形磁场区域边界上,如图所示。现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放,下摆过程中金 属圆环所在平面始终与磁场垂直,已知重力加速度为 g,不计空气阻力及其他摩擦阻力,则下列说法正 确的是( ) A.金属圆环最终会静止在 O1点的正下方 B.金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为 mgl C.金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为 mg(l+2r) 1 2 D.金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为 mg(l+r) 1 2 4.如图所示,足够长金属导轨竖直放置,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。
4、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。开始两棒均静止在图示位置,当 cd 棒无初速释放时,对 ab 棒施加 竖直向上的力 F,沿导轨向上做匀加速运动。则( ) A.ab棒中的电流方向由 b 到 a B.cd 棒先加速运动后匀速运动 C.cd 棒所受摩擦力的最大值等于 cd 棒的重力 D.力 F 做的功等于两金属棒产生的电热与增加的机械能之和 5.如图所示,竖直平面内有足够长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨,宽度均为 l,上方连接一个阻 值为 R 的定值电阻,虚线下方的区域内存在磁感应强度为 B 的匀强磁场。两根完全相同的金属杆 1 和 2靠在导轨上,金属杆长度
5、与导轨宽度相等且与导轨接触良好,电阻均为 r、质量均为 m;将金属杆 1固定在磁场的上边缘,且仍在磁场内,金属杆 2 从磁场边界上方 h0处由静止释放,进入磁场后恰好做 匀速运动。现将金属杆 2 从离开磁场边界 h(h0)变化,C2中 磁场的磁感应强度恒为 B2,一质量为 m、电阻为 r、长度为 l 的金属杆 AB 穿过区域 C2的圆心垂直地 跨放在两导轨上,且与导轨接触良好,并恰能保持静止。则( ) A.通过金属杆的电流大小为 2 B.通过金属杆的电流方向为从 B 到 A C.定值电阻的阻值为 R=-r 223 D.整个电路的热功率 P= 22 7.(2018天津西青区月考)如图甲所示,水平
6、面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为 l,一端 通过导线与阻值为 R 的电阻连接。导轨上放一质量为 m 的金属杆,金属杆、导轨的电阻均忽略不计, 匀强磁场垂直导轨平面向下。用与导轨平行的恒定拉力 F 作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动。 当改变拉力的大小时,金属杆做匀速运动时的速度 v 也会变化,v 和 F的关系如图乙所示。下列说法 正确的是( ) A.金属杆在匀速运动之前做匀加速直线运动 B.流过电阻 R的电流方向为 aRb C.由图像可以得出 B、l、R三者的关系式为 22 = 2 3 D.当恒力 F=3 N 时,电阻 R消耗的最大电功率为 8 W 8.有一半径为 R、电阻率为 、
7、密度为 d 的均匀圆环落入磁感应强度为 B 的径向磁场中,圆环的截面 半径为 r(rR)。如图所示,当圆环在加速下落时某一时刻的速度为 v,则( ) A.此时整个圆环的电动势 E=2Bvr B.忽略电感的影响,此时圆环中的电流 I= 2 C.此时圆环的加速度 a= 2 D.如果径向磁场足够长,则圆环的最大速度 vm= 2 9.(2018湖南十三校联考)如图所示,虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图,其主要部件为缓冲滑 块 K和质量为 m 的缓冲车厢。在缓冲车的底板上,沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨 PQ、 MN。缓冲车的底部安装电磁铁(图中未画出),能产生垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁
8、场的磁感应 强度大小为 B。导轨内的缓冲滑块 K 由高强度绝缘材料制成,滑块 K 上绕有闭合矩形线圈 abcd,线圈 的总电阻为 R,匝数为 n,ab 边长为 l。假设缓冲车以速度 v0与障碍物 C 碰撞后,滑块 K 立即停下,而缓 冲车厢继续向前移动距离 l后速度为零。已知缓冲车厢与障碍物和线圈的 ab 边均没有接触,不计一 切摩擦阻力。在这个缓冲过程中,下列说法正确的是( ) A.线圈中的感应电流沿逆时针方向(俯视),最大感应电流为 0 B.线圈对电磁铁的作用力使缓冲车厢减速运动,从而实现缓冲 C.此过程中,线圈 abcd 产生的焦耳热为 Q= 1 2 m 02 D.此过程中,通过线圈 a
9、bcd的电荷量为 q= 2 三、非选择题 10.如图所示,足够长的固定平行粗糙金属双轨 MN、PQ 相距 d=0.5 m,导轨平面与水平面夹角 =30, 处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小 B=0.5 T的匀强磁场中。长也为 d 的金属棒 ab 垂直 于导轨 MN、PQ 放置,且始终与导轨接触良好,棒的质量 m=0.1 kg,电阻 R=0.1 ,与导轨之间的动摩 擦因数 =,导轨上端连接电路如图所示。已知电阻 R1与灯泡电阻 RL的阻值均为 0.2 ,导轨电阻 3 6 不计,重力加速度大小 g 取 10 m/s2。 (1)求棒由静止刚释放瞬间下滑的加速度大小 a; (2)假若棒由静止释放
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