2018年高考物理一轮复习专题94电磁感应中的动力学和能量问题押题专练！

图9

A．线圈中的感应电流沿逆时针方向

ka2vB．线圈中感应电流的大小为 Rk2a4vC．为保持线圈匀速运动，可对线圈施加大小为的水平外力

RD．线圈不可能有两条边所受安培力大小相等 答案 BC

14．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l＝0.5 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m＝0.02 kg，电阻均为R＝0.1 Ω，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B＝0.2 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g＝10 m/s，问：

2

(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Q＝0.1 J的热量，力F做的功W是多少？ 答案：(1)1 A 方向由d至c (2)0.2 N (3)0.4 J 解析：(1)棒cd受到的安培力

Fcd＝IlB 棒cd在共点力作用下平衡，则

①

Fcd＝mgsin 30°

由①②式，代入数据解得

②

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I＝1 A ③ 根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c. ④

(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等

Fab＝Fcd

对棒ab，由共点力平衡知

F＝mgsin 30°＋IlB ⑤

代入数据解得

F＝0.2 N． ⑥

15．如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场．整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力Ff且线框不发生转动．求：

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(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2； (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1； (3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q. 答案：(1)

2

mg－FfRR (2)2222

BaBamg2

－Ff

2

3mR22

(3)44[(mg)－Ff]－(mg＋Ff)(a＋b) 2Ba解析：(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时有

B2a2v2

mg＝Ff＋

R解得v2＝

mg－FfR.

B2a2

16.水平放置的两根平行金属导轨ad和bc，导轨两端a、b和c、d两点分别连接电阻R1

和R2，组成矩形线框，如图11所示，ad和bc相距L＝0.5m，放在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B＝1T，一根电阻为0.2Ω的导体棒PQ跨接在两根金属导轨上，在外力作用下以4m/s的速度，向右匀速运动，如果电阻R1＝0.3Ω，R2＝0.6Ω，导轨ad和bc的电阻不计，导体棒与导轨接触良好．求：

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图11

(1)导体棒PQ中产生的感应电流的大小； (2)导体棒PQ上感应电流的方向；

(3)导体棒PQ向右匀速滑动的过程中，外力做功的功率． 答案 (1)5A (2)Q→P (3)10W 解析 (1)根据法拉第电磁感应定律

E＝BLv＝1×0.5×4V＝2V

又R外＝

R1R20.3×0.6

＝Ω＝0.2Ω R1＋R20.3＋0.6

2

A＝5A

R外＋r0.2＋0.2

＝则感应电流的大小I＝

E(2)根据右手定则判定电流方向为Q→P (3)导体棒PQ匀速运动，则

F＝F安＝BIL＝1×5×0.5N＝2.5N

故外力做功的功率P＝Fv＝2.5×4W＝10W.

17．如图12所示，间距为L的平行且足够长的光滑导轨由两部分组成．倾斜部分与水平部分平滑相连，倾角为θ，在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻．质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场；在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场．闭合开关S，让金属杆MN从图示位置由静止释放，已知金属杆MN运动到水平轨道前，已达到最大速度，不计导轨电阻且金属杆MN始终与导轨接触良好，重力加速度为g.求：

图12

(1)金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率vm；

(2)金属杆MN在倾斜导轨上运动，速度未达到最大速度vm前，当流经定值电阻的电流从

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