《(課標(biāo)通用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 10 電磁感應(yīng) 專題四 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量綜合問題針對訓(xùn)練(含解析)-人教版高三全冊物理試題》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(課標(biāo)通用)高考物理一輪復(fù)習(xí) 10 電磁感應(yīng) 專題四 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量綜合問題針對訓(xùn)練(含解析)-人教版高三全冊物理試題(6頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題四 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量綜合問題
1.如圖4-10所示,水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,兩個閉合線圈Ⅰ、Ⅱ分別用同種導(dǎo)線繞制而成,其中Ⅰ為邊長為L的正方形,Ⅱ是長為2L、寬為L的矩形,將兩個線圈同時從圖示位置由靜止釋放.線圈下邊進(jìn)入磁場時,Ⅰ立即做了一段時間的勻速運(yùn)動,已知兩線圈在整個下落過程中,下邊始終平行于磁場上邊界,不計空氣阻力,則( )
圖4-10
A.下邊進(jìn)入磁場時,Ⅱ也立即做勻速運(yùn)動
B.從下邊進(jìn)入磁場開始的一段時間內(nèi),線圈Ⅱ做加速度不斷減小的加速運(yùn)動
C.從下邊進(jìn)入磁場開始的一段時間內(nèi),線圈Ⅱ做加速度不斷減小的減速運(yùn)動
D.線圈Ⅱ先到達(dá)
2、地面
解析:線圈Ⅱ的電阻是Ⅰ的倍,線圈Ⅱ進(jìn)入磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是Ⅰ的2倍,即RⅡ=RⅠ,EⅡ=2EⅠ,由I=得,IⅡ=IⅠ;由F安=BIL,F(xiàn)Ⅱ=BIⅡ·2L,F(xiàn)Ⅰ=BIⅠ·L,則FⅡ=FⅠ,但GⅡ=GⅠ,由于Ⅰ進(jìn)入磁場做勻速運(yùn)動,即FⅠ=GⅠ,則FⅡ>GⅡ,所以Ⅱ進(jìn)入磁場立即做加速度不斷減小的減速運(yùn)動,A、B錯誤,C正確;因線圈Ⅰ、Ⅱ進(jìn)入磁場時速度相同,但此后Ⅰ勻速,Ⅱ減速,故Ⅱ后到達(dá)地面,D錯誤.
答案:C
2.(湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖4-11所示,足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置,兩導(dǎo)軌的平面與水平方向的夾角為θ.在導(dǎo)軌的最上端M、P之間接有電阻R,不計其他電阻.導(dǎo)體棒a
3、b從導(dǎo)軌的最底端沖上導(dǎo)軌,當(dāng)沒有磁場時,ab棒上升的最大高度為H;若存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場時,ab棒上升的最大高度為h.在兩次運(yùn)動過程中ab棒都與導(dǎo)軌保持垂直,且初速度都相等.則下列說法正確的是( )
圖4-11
A.兩次上升的最大高度有H
4、A錯誤;由動能定理知,合力的功等于導(dǎo)體棒動能的變化量,有、無磁場時,棒的初速度相等,末速度都為零,則知ab棒所受合力的功相等,故B錯誤;設(shè)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q,根據(jù)能量守恒知有mv=Q+mgh,則Q
5、.安培力對ab棒所做的功不相等
B.電流所做的功相等
C.產(chǎn)生的總內(nèi)能相等
D.通過ab棒的電荷量相等
解析:導(dǎo)軌光滑時,只有安培力做功,安培力做功等于動能變化量,導(dǎo)軌粗糙時,安培力與摩擦力做功之和等于動能的變化量,所以兩種情況中動能變化量相等,故A正確、B錯誤.兩種情況中金屬棒的動能最終全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,C正確.通過ab棒的電荷量Q==,光滑時比粗糙時ab棒運(yùn)動的路程長,故ΔS大,通過的電荷量Q多,故D錯誤.
答案:AC
4.(濟(jì)南針對訓(xùn)練)(多選)如圖4-13所示的豎直平面內(nèi),水平條形區(qū)域Ⅰ和Ⅱ內(nèi)有大小相等,方向垂直豎直面向里的勻強(qiáng)磁場,其寬度均為d,Ⅰ和Ⅱ之間有一寬度為h的無磁
6、場區(qū)域,h>d.一質(zhì)量為m、邊長為d的正方形線框由距區(qū)域Ⅰ上邊界某一高度處靜止釋放,在穿過兩磁場區(qū)域的過程中,通過線框的電流及其變化情況相同.重力加速度為g,空氣阻力忽略不計.則下列說法正確的是 ( )
圖4-13
A.線框進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ時與離開區(qū)域Ⅰ時的電流方向相同
B.線框進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時與離開區(qū)域Ⅱ時所受安培力的方向相同
C.線框有可能勻速通過磁場區(qū)域Ⅰ
D.線框通過區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ產(chǎn)生的總熱量為Q=2mg(d+h)
解析:由楞次定律可知,線框進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ時感應(yīng)電流為逆時針方向,而離開區(qū)域Ⅰ時的電流方向?yàn)轫槙r針方向,故選項(xiàng)A錯誤;由楞次定律可知,線框進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ時與離開區(qū)域Ⅱ時所受安
7、培力的方向相同,均向上,選項(xiàng)B正確;因穿過兩磁場區(qū)域的過程中,通過線框的電流及其變化情況相同,則可知線框進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ時一定是做減速運(yùn)動,選項(xiàng)C錯誤;線框離開磁場區(qū)域Ⅰ的速度應(yīng)等于離開磁場區(qū)域Ⅱ的速度,則在此過程中,線圈的機(jī)械能的減小量等于線框通過區(qū)域Ⅱ產(chǎn)生的電能,即Q2=mg(d+h),則線框通過區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ產(chǎn)生的總熱量為Q=2Q2=2mg(d+h),選項(xiàng)D正確.
答案:BD
5.(多選)如圖4-14所示,質(zhì)量為3m的重物與一質(zhì)量為m的線框用一根絕緣細(xì)線連接起來,掛在兩個高度相同的定滑輪上,已知線框的橫邊邊長為L,水平方向勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場上下邊界的距離、線框豎直邊長均為h.初
8、始時刻,磁場的下邊緣和線框上邊緣的高度差為2h,將重物從靜止開始釋放,線框上邊緣剛進(jìn)磁場時,恰好做勻速直線運(yùn)動,滑輪質(zhì)量、摩擦阻力均不計.則下列說法中正確的是( )
圖4-14
A.線框進(jìn)入磁場時的速度為
B.線框的電阻為
C.線框通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量Q=2mgh
D.線框通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量Q=4mgh
解析:從初始時刻到線框上邊緣剛進(jìn)入磁場,由機(jī)械能守恒定律得3mg×2h=mg×2h+4m,解得線框剛進(jìn)入磁場時的速度v=,故A對;線框上邊緣剛進(jìn)磁場時,恰好做勻速直線運(yùn)動,故受合力為零,3mg=BIL+mg,I=,解得線框的電阻R=,故B對;線框勻速通過磁場的距
9、離為2h,產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)重力勢能的減少量,即Q=3mg×2h-mg×2h=4mgh,故C錯,D對.
答案:ABD
6.兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間的距離為L.導(dǎo)軌上面垂直放置兩根導(dǎo)體棒ab和cd,構(gòu)成矩形回路,如圖4-15所示.兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m,電阻均為R,回路中其余部分的電阻可不計,在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行.開始時,棒cd靜止,棒ab有指向棒cd的初速度v0.若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動中始終不接觸,則:
圖4-15
(1)在運(yùn)動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少?
(2)當(dāng)ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r,cd棒的加速度是多少?
解析:(1)兩棒速度相同時產(chǎn)生的焦耳熱最多.從開始到兩棒達(dá)到相同速度v的過程中,兩棒的總動量守恒,
有mv0=2mv
根據(jù)能量守恒定律,整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱
Q=mv-(2m)v2=mv.
(2)設(shè)ab棒的速度變?yōu)関0時,cd棒的速度為v′,
則由動量守恒定律可知mv0=mv0+mv′
解得v′=v0,回路中的電動勢
E=BLv0-BLv0=BLv0
此時cd棒所受的安培力F=BIL=.
由牛頓第二定律可得,cd棒的加速度a==.
答案:(1)mv (2)