2020届高考物理二轮复习电磁感应和交流电微专题突破 电磁感应中的动量和能量综合问题

答案以及解析

1答案及解析： 答案：C 2答案及解析： 答案：B 3答案及解析： 答案：B 4答案及解析： 答案：BC

解析：A. 当导体棒ab刚获得速度v0时,导体棒cd还没开始运动,此时导体棒ab产生的感应电动势为：E=BLv0,回路中的感应电流为：I=

E,故此时导体棒ab受到的安培力大小为2RB2L2v0F=BIL,以上各式联立可解得：F=，故A错误；

2RB. 从开始到两导体棒达到共同速度的过程中,两棒的总动量守恒,则可得：mv0=2mv 解得其共同速度为：v=

v0，故B正确； 2121mv0??2mv2 22C. 由能量守恒定律得,整个运动过程中产生的总热量为：Q=整理可得：Q=

12mv0，故C正确； 43时,导体棒cd的速度大小为v1,则由动量守恒定律可4D. 设导体棒ab的速度变为初速度的得：mv0=m?

3v0+mv1 43v0?v1) 4此时回路中的感应电动势为：E′=BL(感应电流为：I′=

E 2RF? m此时导体棒cd受到的安培力为：F′=BI′L 所以导体棒cd的加速度大小为：a=

B2L2v0联立以上各式可解得：a=，故D错误。

4mR故选：BC。 5答案及解析： 答案：BC

解析：当导体棒ab刚获得速度v0时，导体棒cd还没开始运动,此时导体棒ab产生的感应电动势为E= BLv0,回路中的感应电流为I = E/2R,故此时导体棒ab受到的安培力大小为F = B2L2v0BIL,以上各式联立得F?.选项A错误;从开始到两导体捧达到共同速度的过程中,两

2R棒的总动守恒,则可得mv0 =2mv,解得其共同速度为v=v0/2,选项B正确;由能量守恒定律得.

111整个运动过程中产生的总热量为Q?mv02??2mv2,整理可得Q?mv02，选项C正确;

224设导体棒ab的速度变为初速度的3/4时,导体棒cd的速度大小为v1,则由动量守恒定律可得33E'感应电流为I'?,此时mv0?m?v0?mv1,此时回路中的感应电动势为E'?BL(v0?v1)，

442R导体棒cd受到的安培力为F'= BI'L,所以导体棒cd的加速度大小为a=F'/m,联立以上各式

B2L2v0可解得a?选项D错误.

4mR

6答案及解析： 答案：(1) I?解析：

(1)设ab棒下滑到斜面底端的速度v,由机械能守恒定律有

Bl2gh2m2ghE2(2) Q?mgh(3) q? ?r?2r3r3Bl31?2mv2?2mgh 2得v?2gh

ab棒刚进入磁场时, E?Blv

通过cd的电流I?Bl2ghE。 ?r?2r3r(2)设ab、cd棒最终共同运动的速度为v',由动量守恒定律

2mv?3mv'

得v'?22gh 311?2mv2??3mv'2 22由功能关系得,热量Q?解得Q?2mgh。 3(3)设cd棒中平均电流为I,由动量定理BIl?t?mv' 又有q?I?t

解得q?

2m2gh。

3Bl7答案及解析：

24502502v0?m/s(3) q?C(4) ?S?m 999912(1)棒A在曲线轨道上下滑,轨道光滑,由机械能守恒定律有mgh?mv0

2答案：(1) v0?2m/s(2)vB?解得棒A滑到b1b2处时的速度大小为v0?2m/s.

(2)对棒A、B,分别由动量定理有?B0cos??I?2Lt?mvA?mv0,B0cos??ILt?MvB 得mv0?mvA?2MvB

两棒最后匀速运动时,电流中无电流,则B0LvB?2B0LvA,得vB?2vA 解得vB?24v0?m/s. 99(3)在棒B加速过程中,由动量定理有B0cos??ILt?MvB?0 在两棒整个的运动过程中通过棒A某截面的电荷量q?It 解得q?50C. 9?? t(4)据法拉第电磁感应定理有E?其中磁通量变化量???B0cos???S 电路中的电流I?E 2R通过棒A某截面的电荷量q?It

解得在整个的运动过程中两棒在水平导轨间扫过的面积之差?S?解析：

8答案及解析：

答案：(1)0.1A(2)0.04A(3)0.4m(4) QR?0.042J 解析：

(1)由法拉第电磁感应定律可知: E?I?E?0.1A; R?r2502m. 9???kdl?0.2V 由闭合电路欧姆定律有: ?t(2)a棒滑到底端时的速度为vD, 12由动能定理有: mvD?mgH

2与b发生完全非弹性碰撞后的速度为v, 由动量守恒定律有:mvD=2mv, 由于t?x2H??0.8 vvDsin30o此时磁场不再变化,电动势为:E=Blv, 所以安培力为:F=BIL=0.04N;

(3)导体棒直到静止,由动量定理有:2mv=BqL 其中q?IBs,s为导体棒在水平轨道上滑过的路程, rR?2由以上各式解得s=2m,因此导体棒停在距离PM为0.4m处; (4)滑入磁场前有:QR1=IRt 碰后有: Q?12mv?QR2?Qr 222

rQR2:Qr?R:

22由以上各式解得: QR?0.042J