高考物理总复习 10 专题四电磁感应中的动力学和能量综合问题针对训练(含解析)新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

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1、10 专题四电磁感应中的动力学和能量综合问题1如图410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,两个闭合线圈、分别用同种导线绕制而成,其中为边长为L的正方形,是长为2L、宽为L的矩形,将两个线圈同时从图示位置由静止释放线圈下边进入磁场时,立即做了一段时间的匀速运动,已知两线圈在整个下落过程中,下边始终平行于磁场上边界,不计空气阻力,则()图410A下边进入磁场时,也立即做匀速运动B从下边进入磁场开始的一段时间内,线圈做加速度不断减小的加速运动C从下边进入磁场开始的一段时间内,线圈做加速度不断减小的减速运动D线圈先到达地面解析:线圈的电阻是的倍,线圈进入磁场时产生的感应电动势是的

2、2倍,即RR,E2E,由I得,II;由F安BIL,FBI2L,FBIL,则FF,但GG,由于进入磁场做匀速运动,即FG,则FG,所以进入磁场立即做加速度不断减小的减速运动,A、B错误,C正确;因线圈、进入磁场时速度相同,但此后匀速,减速,故后到达地面,D错误答案:C2(2019年湖北重点中学联考)如图411所示,足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置,两导轨的平面与水平方向的夹角为.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棒上升的最大高度为H;若存在垂直导轨平面的匀强磁场时,ab棒上升的最大高度为h.在两次运动过程中ab棒都与导轨保持

3、垂直,且初速度都相等则下列说法正确的是()图411A两次上升的最大高度有HhB有磁场时ab棒所受合力的功大于无磁场时合力的功C有磁场时,电阻R产生的焦耳热为mvD有磁场时,ab棒上升过程的最小加速度为gsin解析:没加磁场时,机械能守恒,动能全部转化为重力势能加有磁场时,动能的一部分转化为重力势能,还有一部分转化为整个回路的内能,则加有磁场时的重力势能小于没加磁场时的重力势能,即hH,故A错误;由动能定理知,合力的功等于导体棒动能的变化量,有、无磁场时,棒的初速度相等,末速度都为零,则知ab棒所受合力的功相等,故B错误;设电阻R产生的焦耳热为Q,根据能量守恒知有mvQmgh,则Qd.一质量为m

4、、边长为d的正方形线框由距区域上边界某一高度处静止释放,在穿过两磁场区域的过程中,通过线框的电流及其变化情况相同重力加速度为g,空气阻力忽略不计则下列说法正确的是 ()图413A线框进入区域时与离开区域时的电流方向相同B线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同C线框有可能匀速通过磁场区域D线框通过区域和区域产生的总热量为Q2mg(dh)解析:由楞次定律可知,线框进入区域时感应电流为逆时针方向,而离开区域时的电流方向为顺时针方向,故选项A错误;由楞次定律可知,线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同,均向上,选项B正确;因穿过两磁场区域的过程中,通过线框的电流及其变化情况相同,则可知

5、线框进入区域时一定是做减速运动,选项C错误;线框离开磁场区域的速度应等于离开磁场区域的速度,则在此过程中,线圈的机械能的减小量等于线框通过区域产生的电能,即Q2mg(dh),则线框通过区域和区域产生的总热量为Q2Q22mg(dh),选项D正确答案:BD5(多选)如图414所示,质量为3m的重物与一质量为m的线框用一根绝缘细线连接起来,挂在两个高度相同的定滑轮上,已知线框的横边边长为L,水平方向匀强磁场的磁感应强度为B,磁场上下边界的距离、线框竖直边长均为h.初始时刻,磁场的下边缘和线框上边缘的高度差为2h,将重物从静止开始释放,线框上边缘刚进磁场时,恰好做匀速直线运动,滑轮质量、摩擦阻力均不计

6、则下列说法中正确的是()图414A线框进入磁场时的速度为B线框的电阻为C线框通过磁场的过程中产生的热量Q2mghD线框通过磁场的过程中产生的热量Q4mgh解析:从初始时刻到线框上边缘刚进入磁场,由机械能守恒定律得3mg2hmg2h4m,解得线框刚进入磁场时的速度v,故A对;线框上边缘刚进磁场时,恰好做匀速直线运动,故受合力为零,3mgBILmg,I,解得线框的电阻R,故B对;线框匀速通过磁场的距离为2h,产生的热量等于系统重力势能的减少量,即Q3mg2hmg2h4mgh,故C错,D对答案:ABD6两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.导轨上面垂直放置两根导体棒ab

7、和cd,构成矩形回路,如图415所示两根导体棒的质量皆为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,则:图415(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少?(2)当ab棒的速度变为初速度的时,cd棒的加速度是多少?解析:(1)两棒速度相同时产生的焦耳热最多从开始到两棒达到相同速度v的过程中,两棒的总动量守恒,有mv02mv根据能量守恒定律,整个过程中产生的焦耳热Qmv(2m)v2mv.(2)设ab棒的速度变为v0时,cd棒的速度为v,则由动量守恒定律可知mv0mv0mv解得vv0,回路中的电动势EBLv0BLv0BLv0此时cd棒所受的安培力FBIL.由牛顿第二定律可得,cd棒的加速度a.答案:(1)mv(2)

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