高考物理一轮专题强化训练：电磁感应中的动力学和能量问题（人教通用）

专题强化练九

A 对点训练——练熟基础知识

1．(多选)如图7所示，水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较，这个过程

( )．

图7

A．安培力对ab棒所做的功不相等 B．电流所做的功相等 C．产生的总内能相等 D．通过ab棒的电荷量相等

解析 光滑导轨无摩擦力，导轨粗糙的有摩擦力，动能最终都全部转化为内能，121所以内能相等，C正确；对光滑的导轨有2mv0＝Q安，对粗糙的导轨有2mv20＝QBlvtBlx安′＋Q摩，Q安≠Q安′，则A正确，B错；q＝It＝R＝R，且x光>x粗，所以q光>q粗，D错． 答案 AC

2．(单选)如图8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Wa∶Wb为

( )．

图8

A．1∶4 C．1∶1

B．1∶2 D．不能确定

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

?BLv?2L?B·2Lv?22L

Wa＝Qa＝R·v，Wb＝Qb＝Rb·v a

由电阻定律知Rb＝2Ra，故Wa∶Wb＝1∶4.A项正确． 答案 A

4

3．(单选)如图9所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H＝3L高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为

( )．

图9

A．2mgL C．3mgL

10

B.3mgL 7

D.3mgL

v1

解析 设线框刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2＝2；线框自1212

开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L.由题意2mv1＝mgH，2mv1＋13mg2L＝2mv2＋Q.联立解得Q＝2mgL＋2

4mgH＝3mgL，选项C正确．

答案 C

4．(单选)如图10所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置，且都倾斜着与水平面成夹角θ.在导轨的最上端M、P之间接有电阻R，不计其他电阻．导体棒ab从导轨的最底端冲上导轨，当没有磁场时，ab上升的最大高度为H；若存在垂直导轨平面的匀强磁场时，ab上升的最大高度为h.在两次运动过程中ab都与导轨保持垂直，且初速度都相等．关于上述情景，下列说法正确的是

( )．

图10

A．两次上升的最大高度相比较为H

B．有磁场时导体棒所受合力的功等于无磁场时合力的功 12C．有磁场时，电阻R产生的焦耳热为2mv0 D．有磁场时，ab上升过程的最小加速度大于gsin θ

解析 当有磁场时，导体棒除受到沿斜面向下的重力的分力外，还切割磁感线有感应电流受到安培力的作用，所以两次上升的最大高度相比较为h

磁场时，电阻R产生的焦耳热小于2mv20，ab上升过程的最小加速度为gsin θ，选项C、D错误． 答案 B

5．(多选)如图11，两根足够长光滑平行金属导轨PP′、QQ′倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导

轨接触良好．现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则 ( )．

图11

A．金属棒ab最终可能匀速下滑 B．金属棒ab一直加速下滑

C．金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势 D．带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动

解析 金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势而对金属板M、N充电，充电电流通过金属棒时金属棒受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有mgsin θ－BIL>0，金属棒将一直加速下滑，A错，B对；由右手定则可知，金属棒a端(即M板)电势高，C对；若微粒带负电，则电场力向上，与重力反向，开始时电场力为0，微粒向下加速，当电场力增大到大于重力时，微粒的加速度向上，可能向N板减速运动到零后再向M板运动，D错． 答案 BC

6．(多选)如图12所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．有一垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为L，ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆．开始，将开关S断开，让ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是

( )．