高考物理專題：電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量綜合問題及參考答案

1、PAGE 4第6頁 共6頁班級 班級 姓名 出題者 徐利兵 審題者 得分 密封線一.選擇題。（本題共6小題，每小題6分，共36分。13為單選題,46為多選題）1.如圖所示，“U”形金屬框架固定在水平面上，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中.ab棒以水平初速度v0向右運(yùn)動，下列說法正確的是()A.ab棒做勻減速運(yùn)動B.回路中電流均勻減小C.a點(diǎn)電勢比b點(diǎn)電勢低D.ab棒受到水平向左的安培力2.如圖，一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行。已知在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中感應(yīng)電流總是沿順時針方向；線框受到的安培力的合力

2、先水平向左、后水平向右。設(shè)電流i正方向與圖中箭頭方向相同，則i隨時間t變化的圖線可能是()3.如圖所示，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導(dǎo)線框；在導(dǎo)線框右側(cè)有一寬度為d(dL)的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的邊界與導(dǎo)線框的一邊平行，磁場方向豎直向下.導(dǎo)線框以某一初速度向右運(yùn)動.t0時導(dǎo)線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導(dǎo)線框進(jìn)入并通過磁場區(qū)域.下列vt圖象中，可能正確描述上述過程的是()A B C D4.如圖1所示，兩根足夠長、電阻不計(jì)且相距L0.2 m的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角37的絕緣斜面上，頂端接有一盞額定電壓U4 V的小燈泡，兩導(dǎo)軌間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B5 T、方向垂直斜面向上

3、的勻強(qiáng)磁場今將一根長為L、質(zhì)量為m0.2 kg、電阻r1.0 的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在頂端附近無初速度釋放，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)0.25，已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時，小燈泡恰能正常發(fā)光，重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，則()圖1A金屬棒剛開始運(yùn)動時的加速度大小為3 m/s2B金屬棒剛開始運(yùn)動時的加速度大小為4 m/s2C金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為9.6 m/sD金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為4.8 m/s5.如圖甲所示，在一個傾角為的絕緣斜面上有一“U”形軌道abcd，軌道寬度為L，在軌道最底端接有一個定值電阻R，在軌道中的虛線

4、矩形區(qū)域有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場B.現(xiàn)讓一根長為L、質(zhì)量為m、電阻也為R的導(dǎo)體棒PQ從軌道頂端由靜止釋放，從導(dǎo)體棒開始運(yùn)動到恰好到達(dá)軌道底端的過程中其機(jī)械能E和位移x間的關(guān)系如圖乙所示，圖中a、b、c均為直線段.若重力加速度g及圖象中E1、E2、x1、x2均為已知量，則下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒切割運(yùn)動時P點(diǎn)比Q點(diǎn)電勢高B.圖象乙中的a和c是平行的C.導(dǎo)體棒在磁場中做勻變速直線運(yùn)動D.可以求出導(dǎo)體棒切割運(yùn)動時回路中產(chǎn)生的焦耳熱6.如圖所示，有兩根平行光滑導(dǎo)軌EF、GH，導(dǎo)軌間距離為L，與水平面成角，電阻不計(jì)，其上端接有定值電阻R.導(dǎo)軌間加有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面

5、向上.m、p、n、q是導(dǎo)軌上的四個位置，mp與nq平行，且與導(dǎo)軌垂直，mp與nq的間距為2L.電阻為R、長為L、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從mp處由靜止開始運(yùn)動，導(dǎo)體棒到達(dá)nq處恰好能勻速運(yùn)動.已知重力加速度為g，下列說法正確的是()A.流過定值電阻R的電流方向?yàn)镚EB.導(dǎo)體棒在nq處的速度大小為eq f(2mgRsin ,B2L2)C.導(dǎo)體棒在nq處的熱功率為eq f(2m2g2Rsin ,B2L2)D.導(dǎo)體棒從mp運(yùn)動到nq，通過定值電阻的電荷量為eq f(BL2,R)二計(jì)算題（本題共3小題）班級 姓名 出題者 徐利兵 審題者 得分 班級 姓名 出題者 徐利兵 審題者 得分 密封線(1)水平拉力的功

6、率；(2)現(xiàn)讓cd桿靜止，求撤去拉力后ab桿產(chǎn)生的焦耳熱 圖28.（16分）如圖3甲所示，兩根足夠長平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為，金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m.導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.金屬導(dǎo)軌的上端與開關(guān)S、定值電阻R1和電阻箱R2相連不計(jì)一切摩擦，不計(jì)導(dǎo)軌、金屬棒的電阻，重力加速度為g.現(xiàn)在閉合開關(guān)S，將金屬棒由靜止釋放圖3(1)判斷金屬棒ab中電流的方向；(2)若電阻箱R2接入電路的阻值為0，當(dāng)金屬棒下降高度為h時，速度為v，求此過程中定值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱Q；9.（2

7、4分）如圖4所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌傾斜放置且固定，兩導(dǎo)軌間距為L，與水平面間的夾角為，導(dǎo)軌下端有垂直于軌道的擋板，上端連接一個阻值R2r的電阻，整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直導(dǎo)軌向上的勻強(qiáng)磁場中，兩根相同的金屬棒ab、cd放在導(dǎo)軌下端，其中棒ab靠在擋板上，棒cd在沿導(dǎo)軌平面向上的拉力作用下，由靜止開始沿導(dǎo)軌向上做加速度為a的勻加速運(yùn)動已知每根金屬棒質(zhì)量為m、電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，棒與導(dǎo)軌始終接觸良好求：(1)經(jīng)多長時間棒ab對擋板的壓力變?yōu)榱悖?2)棒ab對擋板壓力為零時，電阻R的電功率；(3)棒ab運(yùn)動前，拉力F隨時間t的變化關(guān)系 圖4 選擇題答案題號123456答案高考專題：電

8、磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量綜合問題參考答案1.答案 D解析：棒具有向右的初速度，根據(jù)右手定則，產(chǎn)生b指向a的電流，則a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高.根據(jù)左手定則，安培力向左，ab棒做減速運(yùn)動，因?yàn)殡妱觿轀p小，電流減小，則安培力減小，根據(jù)牛頓第二定律，加速度減小，做加速度減小的減速運(yùn)動，由于速度不是均勻減小，則電流不是均勻減小，故A、B、C錯誤，D正確.2.答案 A3.答案 D解析：導(dǎo)線框剛進(jìn)入磁場時速度設(shè)為v0，此時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLv0，感應(yīng)電流Ieq f(E,R)eq f(BLv0,R)，線框受到的安培力FBLIeq f(B2L2v0,R).由牛頓第二定律Fma知，eq f(B2L2v0,R)m

9、a，由楞次定律知線框開始減速，隨v減小，其加速度a減小，故進(jìn)入磁場時做加速度減小的減速運(yùn)動.當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場開始做勻速運(yùn)動，在出磁場的過程中，仍做加速度減小的減速運(yùn)動，故只有D選項(xiàng)正確.4.答案BD解析:金屬棒剛開始運(yùn)動時初速度為零，不受安培力作用，由牛頓第二定律得mgsin mgcos ma，代入數(shù)據(jù)得a4 m/s2，故選項(xiàng)A錯誤，B正確；設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時速度為v，感應(yīng)電動勢為E，回路中的電流為I，由平衡條件得mgsin BILmgcos ，由閉合電路歐姆定律得Ieq f(EU,r)，由法拉第電磁感應(yīng)定律得EBLv，聯(lián)立解得v4.8 m/s，故選項(xiàng)C錯誤，D正確5.答案 BD解析：導(dǎo)體棒

10、進(jìn)入磁場后做切割運(yùn)動，由右手定則知電流由P向Q，故Q點(diǎn)的電勢高，即A項(xiàng)錯誤；導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場前沿導(dǎo)軌下滑克服摩擦力做功，機(jī)械能線性減小，進(jìn)入磁場后切割磁感線，回路中有安培力，因圖線b仍是線性關(guān)系，故安培力為恒力；若有加速度，則安培力會變，故導(dǎo)體棒在磁場中是勻速的，即C項(xiàng)錯誤；出場后導(dǎo)體棒的受力情況與進(jìn)入磁場前的受力情況相同，故圖線a和c是平行的，即B項(xiàng)正確；由(mgsin f)x1eq f(1,2)mv2，mgsin fF，F(xiàn)eq f(B2L2v,2R)，(fF)(x2x1)E1E2，QF(x2x1)可求焦耳熱，即D項(xiàng)正確.6.答案 BD解析：導(dǎo)體棒下滑切割磁感線，由右手定則可判定m點(diǎn)電勢高，流

11、過定值電阻R的電流方向?yàn)镋G，選項(xiàng)A錯誤；因?qū)w棒到達(dá)nq處勻速下滑，所以mgsin BILeq f(B2L2v,RR)，聯(lián)立得veq f(2mgRsin ,B2L2)，選項(xiàng)B正確；導(dǎo)體棒的熱功率PI2Req blc(rc)(avs4alco1(f(BLv,RR)2Req f(m2g2Rsin2 ,B2L2) ，選項(xiàng)C錯誤；導(dǎo)體棒從mp運(yùn)動到nq，通過定值電阻的電荷量qIteq f(BL2,R)，選項(xiàng)D正確.7.答案(1)864 W(2)864 J解析(1)cd桿靜止，由平衡條件可得mgsin BIL，解得I12 A由閉合電路歐姆定律得2Ieq f(BLv,Rf(R,2)，得v36 m/s水平

12、拉力F2BIL24 N，水平拉力的功率PFv864 W(2)撤去外力后ab桿在安培力作用下做減速運(yùn)動，安培力做負(fù)功，先將棒的動能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電流做功將電能轉(zhuǎn)化為整個電路產(chǎn)生的焦耳熱，即焦耳熱等于桿的動能的減小量，有QEkeq f(1,2)mv21 296 J而QI2eq f(3,2)Rt，ab桿產(chǎn)生的焦耳熱QI2Rt，所以Qeq f(2,3)Q864 J.8.答案(1)ba(2)mgheq f(1,2)mv2(3)2.0 0.1 kg解析(1)由右手定則可知，金屬棒ab中的電流方向?yàn)橛蒪到a.(2)由能量守恒定律知，金屬棒減少的重力勢能等于增加的動能和電路中產(chǎn)生的焦耳熱，即mgheq f(1,2)mv2Q則Qmgheq f(1,2)mv2.9.答案(1)eq f(5mgrsin ,2B2L2a)(2)eq f(m2g2rsin2,2B2L2)(3)Fm(gsin a)eq f(3B2L2a,5r)t解析(1)棒ab對擋板的壓力為零時，受力分析可得BIabLmgsin 設(shè)經(jīng)時間t0棒ab對擋板的壓力為零，棒cd產(chǎn)生的電動勢為E，則EBLat0Ieq f(E,rR外)R外eq f(Rr,Rr)eq f(2,3)rIabeq f(R,Rr)I