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1、高考物理一轮复习限时训练专题34电磁感应中的动力学、能量和动量问题 (限时：80min)一、 选择题（本大题共8小题）1(多选)如图所示，位于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直。现有一平行于导轨的恒力F拉杆ab，使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于()AF的功率 B安培力的功率的绝对值CF与安培力的合力的功率DiE2(多选)如图所示，两条电阻不计的平行光
2、滑导轨竖直放置在垂直纸面向里的匀强磁场内，已知磁感应强度B0.5 T，导体棒ab、cd的长度均为0.2 m，电阻均为0.1 ，重力均为0.1 N。现用力向上拉动导体棒ab，使之匀速上升(导体棒ab、cd与导轨接触良好)，此时cd静止不动。则在ab上升时，下列说法正确的是()Aab受到的拉力大小为2 NBab向上运动的速度为2 m/sC在2 s内，拉力做功，有0.4 J的机械能转化为电能D在2 s内，拉力做功为0.6 J3(多选)(2019唐山模拟)如图所示，在磁感应强度B1.0 T的匀强磁场中，金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U形导轨上以速度v2 m/s向右匀速滑动。两导轨间距离l1.0 m，电
3、阻R3.0 ，金属杆的电阻r1.0 ，导轨电阻忽略不计。下列说法正确的是()A通过R的感应电流的方向为由a到dB金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0 VC金属杆PQ受到的安培力大小为0.5 ND外力F做功的数值等于电路产生的焦耳热4(多选)如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距L0.4 m，导轨所在平面与水平面的夹角为30，其电阻不计。把完全相同的两金属棒(长度均为0.4 m)ab、cd分别垂直于导轨放置，并使棒的两端都与导轨良好接触。已知两金属棒的质量均为m0.1 kg、电阻均为R0.2 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B0.5 T。当金属棒a
4、b在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时，金属棒cd恰好能保持静止(g10 m/s2)，则()AF的大小为0.5 N B金属棒ab产生的感应电动势为1.0 VCab棒两端的电压为1.0 V Dab棒的速度为5.0 m/s 5(多选)(2018江苏高考)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场、的高和间距均为d，磁感应强度为B。质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场和时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g。金属杆()A刚进入磁场时加速度方向竖直向下B穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间C穿过两磁场产生的总热量为4mgdD
5、释放时距磁场上边界的高度h可能小于6(2018恩施模拟)如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨宽度为L，其下端与电阻R连接；导体棒ab电阻为r，导轨和导线电阻不计，匀强磁场竖直向上。若导体棒ab以一定初速度v下滑，则关于ab棒的下列说法正确的是()A所受安培力方向水平向左 B可能以速度v匀速下滑C刚下滑瞬间产生的电动势为BLv D减少的重力势能等于电阻R产生的内能7. (多选)如图所示，水平放置的光滑金属长导轨MM和NN之间接有电阻R，导轨左、右两区域分别存在方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场，设左、右区域磁场的磁感应强度大小均为B，虚线为两区域的分界线。一根阻值也为R的金属棒ab放在导轨上
6、并与其垂直，导轨电阻不计。若金属棒ab在恒定外力F的作用下从左边的磁场区域距离磁场边界x处匀速运动到右边的磁场区域距离磁场边界x处。下列说法正确的是()A当金属棒通过磁场边界时，通过电阻R的电流反向B当金属棒通过磁场边界时，金属棒受到的安培力反向C金属棒在题设的运动过程中，通过电阻R的电荷量等于零D金属棒在题设的运动过程中，回路中产生的热量等于Fx8（多选）(2019青岛联考)如图所示，在、区域内分布有磁感应强度大小均为B、方向相反的匀强磁场，两区域中间为宽为s的无磁场区。有一边长为L(Ls)、电阻为R的均匀正方形金属线框abcd置于区域中，ab边与磁场边界平行，线框平面与磁场方向垂直。金属线
7、框在水平向右的拉力作用下，以速度v向右匀速运动，则()A当ab边刚进入中央无磁场区域时，c、d两点间电压大小为Bab边刚进入磁场区域时，通过ab边的电流大小为，方向为baC把金属线框从区域完全拉入区域的过程中，拉力所做的功为(2Ls)D在cd边刚出区域到刚进入区域的过程中，回路中产生的焦耳热为(Ls)二、计算题（本大题共7小题）9(2018衡水模拟)如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率k，k为负的常量。用电阻率为、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的正方形导线框。将正方形导线框固定于纸面内，其右半部分位于磁场区域中。求： (1)导线框中感应电流的大小；(2)磁场
8、对导线框作用力的大小随时间的变化率。10如图甲，在水平桌面上固定着两根相距L20 cm、相互平行的无电阻轨道P、Q，轨道一端固定一根电阻R0.02 的导体棒a，轨道上横置一根质量m40 g、电阻可忽略不计的金属棒b，两棒相距也为L20 cm。该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中。开始时，磁感应强度B00.1 T。设棒与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。(1)若保持磁感应强度B0的大小不变，从t0时刻开始，给b棒施加一个水平向右的拉力，使它由静止开始做匀加速直线运动。此拉力F的大小随时间t变化关系如图乙所示。求b棒做匀加速运动的加速度及b棒与轨道间的滑
9、动摩擦力大小；(2)若从t0开始，磁感应强度B随时间t按图丙中图像所示的规律变化，求在金属棒b开始运动前，这个装置释放的热量。11(2016全国卷)如图，两固定的绝缘斜面倾角均为，上沿相连。两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g。已知金属棒ab匀速下滑。求： (1)作用在金属
10、棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小。12.如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若两导体棒在运动中始终不接触，求： (1)在运动中产生的焦耳热Q最多是多少？(2)当ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的加速度a是多少？13(2019吉林联考)如图所示，足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平
11、面内，导轨间距为l，b、c两点间接一阻值为R的电阻。ef是一水平放置的导体杆，其质量为m，有效电阻值为R，杆与ab、cd保持良好接触。整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。现用一竖直向下的力拉导体杆，使导体杆从静止开始做加速度为1.5g的匀加速运动，下降了h高度，这一过程中b、c间电阻R产生的焦耳热为Q，g为重力加速度，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。求： (1)导体杆下降h过程中通过杆的电荷量；(2)导体杆下降h时所受拉力F的大小；(3)导体杆下降h过程中拉力做的功。14.(2018江门二模)如图所示，两根间距为l的光滑金属导轨(不计电阻)，由一段圆弧部分与
12、一段无限长的水平部分组成，其水平段加有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨水平段上静止放置一金属棒cd，质量为2m，电阻为2r。另一质量为m、电阻为r的金属棒ab，从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段，棒与导轨始终垂直且接触良好，圆弧段MN半径为R，所对圆心角为60。求： (1)ab棒在N处进入磁场区速度是多大？此时棒中电流是多少？(2)cd棒能达到的最大速度是多大？(3)cd棒由静止到达最大速度过程中，系统所能释放的热量是多少？15.如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左面部分水平，右面部分为半径r0.5 m的竖直半圆，两导轨间距离d0.3 m，导轨水平部分处于竖直向上、
13、磁感应强度大小为B1 T的匀强磁场中，两导轨电阻不计。有两根长度均为d的金属棒ab、cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量分别为m10.2 kg、m20.1 kg，电阻分别为R10.1 、R20.2 。现让ab棒以v010 m/s的初速度开始水平向右运动，cd棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点PP，cd棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度g10 m/s2，求： (1)ab棒开始向右运动时cd棒的加速度大小a0；(2)cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1；(3)cd棒进入半圆轨道前ab棒克服安培力做的功W。16(2019焦作模拟)如图所示，在倾角37的光滑斜面上存在一垂直
14、斜面向上的匀强磁场区域MNPQ，磁感应强度B的大小为5 T，磁场宽度d0.55 m。有一边长L0.4 m、质量m10.6 kg、电阻R2 的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量m20.4 kg的物体相连。物体与水平面间的动摩擦因数0.4，将线框从图示位置由静止释放，物体到定滑轮的距离足够长。(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8) (1)求线框abcd还未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力大小；(2)当ab边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x；(3)在(2)问中的条件下，若cd边恰离开磁场边界PQ时，速度大小为2 m/s，求整个运动过程中ab边产生的热量。