三年高考两年模拟高考物理新课标一轮复习习题：第10章第4讲电磁感应中的动力学与能量问题含答案

第4讲 电磁感应中的动力学与能量问题

A组 基础题组

1.竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道,如图所示,抛物线方程是y=x,轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中,磁场的上边界是y=a的直线(图中虚线所示),一个小金属环从抛物线上y=b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是( )

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A.mgb B.mv

C.mg(b-a) D.mg(b-a)+mv

2.(2015江苏扬州月考)如图,甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架,乙图除了一个电阻为零、自感系数为L的线圈外,其他部分与甲图都相同,导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动。若位移相同,则( )

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A.甲图中外力做功多 B.两图中外力做功相同 C.乙图中外力做功多 D.无法判断

3.如图所示,在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合线框abcd,其边长为l,质量为m,金属线框与水平面的动摩擦因数为μ。虚线框a'b'c'd'内有一匀强磁场,磁场方向竖直向下。开始时金属线框的ab边与磁场的d'c'边重合。现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区域,运动一段时间后停止,此时金属线框的dc边与磁场区域的d'c'边距离为l。在这个过程中,金属线框产生的焦耳热为( )

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A.m+μmgl B.m-μmgl C.m+2μmgl D.m-2μmgl

4.(2014安徽理综,20,6分)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )

A.0 B.rqk C.2πrqk D.πrqk

5.(2013安徽理综,16,6分)如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5 m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1 Ω。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2 kg,接入电路的电阻为1 Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8 T。将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s,sin 37°=0.6)( )

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A.2.5 m/s 1 W B.5 m/s 1 W C.7.5 m/s 9 W D.15 m/s 9 W

6.(2016江西八校联考)(多选)如图甲所示,光滑绝缘水平面上,虚线MN的右侧存在磁感应强度B=2 T的匀强磁场,MN的左侧有一质量m=0.1 kg的矩形线圈abcd,bc边长L1=0.2 m,电阻R=2 Ω。t=0时,用一恒定拉力F拉线圈,使其由静止开始向右做匀加速运动,经过时间1 s,线圈的bc边到达磁场边界MN,此时立即将拉力F改为变力,又经过1 s,线圈恰好完全进入磁场,整个运动过程中,线圈中感应电流i随时间t变化的图像如图乙所示。则( )

A.恒定拉力大小为0.05 N

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B.线圈在第2 s内的加速度大小为1 m/s C.线圈ab边长L2=0.5 m

D.在第2 s内流过线圈的电荷量为0.2 C

7.如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)。两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面。运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈Ⅰ、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2,在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2。不计空气阻力,则( )

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A.v1Q2 D.v1=v2,Q1

8.(2016贵州遵义航天高级中学模拟)(多选)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是( )

A.回路中的电流大小为

B.ab杆所受拉力F的大小为μmg+ C.cd杆所受摩擦力为零 D.μ与v1大小的关系为μ=

9.(2016江苏淮安淮海中学一模)如图所示,质量为m、电阻为r,边长为L的正方形导线框abcd,其下边cd距匀强磁场上边界PQ的距离为h。该匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直

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于纸面向里,现使线框从静止开始自由下落,下落过程中ab边始终水平,不计空气阻力,重力加速度为g。

(1)如果线框进入磁场时先做加速运动,那么线框刚进入磁场里加速度大小是多少; (2)如果ab边进入磁场前线框速度已达到稳定,那么线框在进入磁场的过程中产生的热量是多少。

B组 提升题组

10.(2015河南三市第一次调研)(多选)两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的下端接有电阻R,导轨的电阻不计。斜面处在一匀强磁场中,磁场的方向垂直斜面向上。一电阻不计的光滑金属棒ab,在沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速

上升到图示虚线位置,在此过程中,下列说法正确的是( )

A.恒力F和安培力对金属棒所做功的和等于金属棒重力势能的增量 B.恒力F和重力对金属棒所做功的和等于电阻R上产生的电热 C.金属棒克服安培力所做的功等于金属棒重力势能的增量 D.恒力F对金属棒所做的功等于电阻R上产生的电热

11.(2016安徽四校联考)如图所示,MN和PQ是竖直放置相距1 m的光滑平行金属导轨(导轨足够长,电阻不计),其上方连有R1=9 Ω的电阻和两块水平放置相距d=20 cm的平行金属板A、C,金属板长1 m,将整个装置放置在图示的匀强磁场区域,磁感应强度B=1 T,现使电阻R2=1 Ω的金属棒ab与导轨MN、PQ接触,并由静止释放,当其下落h=10 m时恰能匀速运动(运动中ab棒始终保持水平状态,且与导轨接触良好)。此时,将一质量m1=0.45 g,带电荷量q=1.0×10 C的微粒放置在A、C金属板的正中央,恰好静止。(g=10 m/s)求:

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