2019年高考物理一轮复习 专题10.5 电磁感应中的动力学问题千题精练.doc

专题10.5 电磁感应中的动力学问题一选择题1(2018东北三校联考)(多选)如图3所示，M、N为同一水平面内的两条平行长直导轨，左端串联电阻R，金属杆ab垂直导轨放置，金属杆和导轨的电阻不计，杆与导轨间接触良好且无摩擦，整个装置处于竖直方向的匀强磁场中。现对金属杆ab施加一个与其垂直的水平方向的恒力F，使金属杆从静止开始运动。在运动过程中，金属杆的速度大小为v，R上消耗的总能量为E，则下列关于v、E随时间变化的图象可能正确的是()图3【参考答案】AD2.（2017广西五市考前联考）.如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ，间距为L，电阻不计，两导轨构成的平面与水平面成角。金属棒ab、cd用绝缘轻绳连接，其电阻均为R，质量分别为2m和m。沿斜面向上的力作用在cd上使两棒静止，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，重力加速度大小为g，将轻绳烧断后，保持F不变，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，则A轻绳烧断瞬间，cd的加速度大小a=gsinB轻绳烧断后，cd做匀加速运动C轻绳烧断后，任意时刻两棒运动的速度大小之比vabvcd=12D棒ab的最大速度vabm=【参考答案】C3.（2018南宁高三摸底考试）如图所示，固定的竖直光滑U型金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计。初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量x1=mg/k，此时导体棒具有竖直向上的初速度v0.。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触，则下列说法正确的是A初始时刻导体棒两端电压为BLv0B初始时刻导体棒的加速度大小为2gC导体棒最终静止，此时弹簧的压缩量为mg/kD导体棒从开始运动直到最终静止的过程中，回路产生的焦耳热为mv02+【参考答案】CD4(2016河南郑州高三质量预测)(多选)用一段横截面半径为r、电阻率为、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(rR)的圆环。圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中，圆环的圆心始终在N极的轴线上，圆环所在位置的磁感应强度大小均为B。圆环在加速下滑过程中某一时刻的速度为v，忽略电感的影响，则()A此时在圆环中产生了(俯视)顺时针的感应电流B圆环因受到了向下的安培力而加速下落C此时圆环的加速度aD如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度vm【参考答案】AD【名师解析】由右手定则可以判断感应电流的方向，可知选项A正确；由左手定则可以判断，此时圆环受到的安培力应该向上，选项B错误；对圆环受力分析可解得加速度ag，选项C错误；当重力等于安培力时速度达到最大，可得vm，选项D正确。5(2016河南洛阳高三统考)如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨，左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L20 cm的光滑圆弧导轨相接。导轨宽度为20 cm，电阻不计。导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B0.5 T。一根垂直导轨放置的质量m60 g、电阻R1 、长为L的导体棒ab，用长也为20 cm的绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触。当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态。当导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角53(sin 530.8，g10 m/s2)，则()A磁场方向一定竖直向上B电源的电动势E8.0 VC导体棒在摆动过程中所受安培力F8 ND导体棒摆动过程中的最大动能为0.08 J【参考答案】BD5如图甲所示，在列车首节车厢下面安装一电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，首节车厢经过安放在两铁轨间的线圈时，线圈中产生的电脉冲信号传到控制中心图乙为某时控制中心显示屏上的电脉冲信号，则此时列车的运动情况是()A匀速运动 B匀加速运动C匀减速运动 D变加速运动【参考答案】C二计算题1(2016江南十校联考)(18分)如图，MN、PQ为两根足够长的水平放置的平行金属导轨，间距L1 m；整个空间以OO为边界，左侧有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B11 T，右侧有方向相同、磁感应强度大小B22 T的匀强磁场。两根完全相同的导体棒a、b，质量均为m0.1 kg，与导轨间的动摩擦因数均为0.2，其在导轨间的电阻均为R1 。开始时，a、b棒均静止在导轨上，现用平行于导轨的恒力F0.8 N向右拉b棒。假定a棒始终在OO左侧运动，b棒始终在OO右侧运动，除导体棒外其余电阻不计，滑动摩擦力和最大静摩擦力大小相等，g取10 m/s2。(1)a棒开始滑动时，求b棒的速度大小；(2)当b棒的加速度为1.5 m/s2时，求a棒的加速度大小；(3)已知经过足够长的时间后，b棒开始做匀加速运动，求该匀加速运动的加速度大小，并计算此时a棒中电流的热功率。 (2)设a棒的加速度为a1，b棒的加速度为a2。由牛顿第二定律知B1ILmgma1FB2ILmgma2联立式a10.25 m/s2(3)设a棒开始做匀加速运动加速度a1，b棒开始做匀加速运动加速度为a2由牛顿第二定律知B1ILmgma1FB2ILmgma2由法拉第电磁感应定律和欧姆定律知I由于电流不变，则(B2Lv2B1Lv1)为常量所以两棒加速度满足以下关系2a2a1联立知I0.28 A式代入式知a20.4 m/s2由焦耳定律知PI2R代入数据P0.078 4 W答案(1)0.2 m/s(2)0.25 m/s2(3)0.4 m/s20.078 4 W2(12分)如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨MN、PQ平行固定在倾角37的绝缘斜面上，两导轨间距L1 m，导轨的电阻可忽略M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量m1 kg、电阻r0.2 的均匀直金属杆ab放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好整套装置处于磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨向下自图示位置起，杆ab受到大小为F0.5v2(式中v为杆ab运动的速度，力F的单位为N)、方向沿导轨向下的拉力作用，由静止开始运动，测得通过电阻R的电流随时间均匀增大g取10 m/s2，sin 370.6. (1)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动，并写出推理过程；(2)求电阻R的阻值；(3)求金属杆ab由静止开始下滑通过位移x1 m所需的时间t.【名师解析】(1)通过电阻R的电流I，由于通过R的电流I随时间均匀增大，故金属杆的速度v随时间均匀增大，即金属杆的加速度为恒量，所以金属杆做匀加速直线运动因为a与v无关，所以a8 m/s2由0.50得R0.3 (3)由xat2得，所需时间t 0.5 s.3.(14分)如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l0.5 m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m0.02 kg，电阻均为R0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.2 T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止，取g10 m/s2，问：(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力F多大？(3)棒cd每产生Q0.1 J的热量，力F做的功W是多少？【参考答案】(1)1 A方向由d至c(2)0.2 N(3)0.4 J (2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等FabFcd对棒ab，由受力平衡知Fmgsin 30BIl代入数据解得F0.2 N(3)设在时间t内棒cd产生Q0.1 J的热量，由焦耳定律知QI2Rt设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势EBlv由闭合电路欧姆定律知I由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨运动的位移xvt力F做的功WFx综合上述各式，代入数据解得W0.4 J