新高考物理一輪復習跟蹤訓練第57講 電磁感應中的動力學和能量問題（原卷版）

第57講電磁感應中的動力學和能量問題（模擬精練+真題演練）1．（2023·江蘇·模擬預測）如圖，空間等距分布無數(shù)個垂直紙面向里的勻強磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應強度大小SKIPIF1<0，每一條形磁場區(qū)域?qū)挾燃跋噜彈l形磁場區(qū)域間距均為SKIPIF1<0。現(xiàn)有一個邊長SKIPIF1<0、質(zhì)量SKIPIF1<0，電阻SKIPIF1<0的單匝正方形線框，以SKIPIF1<0的初速度從左側(cè)磁場邊緣水平進入磁場，下列說法正確的是（

）A．線框剛進入第一個磁場區(qū)域時，加速度大小為SKIPIF1<0B．線框穿過第一個磁場區(qū)域過程中，通過線框的電荷量為SKIPIF1<0C．線框從開始進入磁場到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0D．線框從開始進入磁場到豎直下落過程中能穿過5個完整磁場區(qū)域2．（2023·浙江·校聯(lián)考模擬預測）如圖所示，由相同材料的導線繞成邊長相同的甲、乙兩個正方形閉合線圈，兩線圈的質(zhì)量相等，但所用導線的橫截面積不同，甲線圈的匝數(shù)是乙的2倍?，F(xiàn)兩線圈在豎直平面內(nèi)從同一高度同時由靜止開始下落，一段時間后進入方向垂直于紙面的勻強磁場區(qū)域，磁場的上邊界水平。不計空氣阻力，已知下落過程中線圈始終平行于紙面，上、下邊保持水平。在線圈下邊進入磁場后且上邊進入磁場前，可能出現(xiàn)的是（）

A．甲產(chǎn)生的焦耳熱比乙多 B．甲加速運動，乙減速運動C．甲和乙都加速運動 D．甲減速運動，乙加速運動3．（2023·北京西城·北京八中?？既＃┤鐖D所示，間距為L的兩傾斜且平行的金屬導軌固定在絕緣的水平面上，金屬導軌與水平面之間的夾角為θ，電阻不計，空間存在垂直于金屬導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B，導軌上端接有阻值為R的定值電阻。質(zhì)量為m的導體棒ab從金屬導軌上某處由靜止釋放，開始運動SKIPIF1<0時間后做勻速運動，速度大小為v，且此階段通過定值電阻R的電量為q。已知導軌平面光滑，導體棒的電阻為r，重力加速度為g，下列說法正確的是（）

A．導體棒ab先做勻加速運動，后做勻速運動B．導體棒穩(wěn)定的速度大小SKIPIF1<0C．導體棒從釋放到其速度穩(wěn)定的過程中，其機械能的減少量等于電阻R產(chǎn)生的焦耳熱D．導體棒從釋放到其速度穩(wěn)定的過程中，位移大小為SKIPIF1<04．（2024·四川巴中·統(tǒng)考模擬預測）如圖所示，足夠長的∩形光滑導軌豎直放置，導軌頂端接有阻值為R的定值電阻，導軌所在空間有垂直于導軌平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B；導體棒長為L（與導軌寬度相同），質(zhì)量為m，電阻為r，緊貼導軌（接觸良好）從靜止釋放，導體棒下落位移H時達最大速度，不計空氣阻力和導軌電阻，重力加速度為g，則（）

A．導體棒最大速度SKIPIF1<0B．導體棒從開始下落到達到最大速度通過電阻R的電荷量為SKIPIF1<0C．導體棒從開始下落到達到最大速度時導體桿兩端電壓為SKIPIF1<0D．導體棒從開始下落到達到最大速度電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為mgH-SKIPIF1<05．（2023·云南玉溪·云南省玉溪第三中學?？寄M預測）如圖所示，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0是固定在絕緣水平面上的兩根電阻不計、間距為SKIPIF1<0的光滑平行金屬導軌，導軌右端接一個阻值為SKIPIF1<0的定值電阻，在寬度為d的虛線范圍內(nèi)，存在豎直向上、磁感應強度大小為SKIPIF1<0的勻強磁場，一根質(zhì)量為SKIPIF1<0、電阻也為SKIPIF1<0的金屬棒靜止在導軌左側(cè)（磁場外），現(xiàn)給金屬棒一水平向右的瞬時沖量，金屬棒恰好能穿過磁場區(qū)域。已知金屬棒運動過程中始終與導軌垂直并接觸良好，下列說法正確的是（）

A．通過定值電阻SKIPIF1<0的感應電流由SKIPIF1<0流向SKIPIF1<0B．通過金屬棒某截面的電荷量為SKIPIF1<0C．金屬棒受到的瞬時沖量大小為SKIPIF1<0D．金屬棒產(chǎn)生的電熱為SKIPIF1<06．（2023·江西·校聯(lián)考模擬預測）如圖，間距為L的平行導軌豎直固定放置，導軌上端接有阻值為R的定值電阻，矩形勻強磁場Ⅰ、Ⅱ的寬度均為d，磁場Ⅰ的下邊界和磁場Ⅱ的上邊界間距為d，磁場的磁感應強度大小均為B。一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒由靜止釋放，釋放的位置離磁場Ⅰ的上邊界距離為2d，金屬棒進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等，金屬棒運動過程中始終保持水平且與導軌接觸良好，其余電阻不計，重力加速度為g，下列說法正確的是（

）

A．金屬棒剛進入磁場Ⅰ時的速度大小為SKIPIF1<0B．金屬棒剛出磁場Ⅰ時的速度大小為SKIPIF1<0C．金屬棒穿過兩個磁場后電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為2mgdD．金屬棒穿過磁場Ⅰ所用的時間為SKIPIF1<07．（2023·河北唐山·遷西縣第一中學校考二模）過山車的磁力剎車是為了保證在最后進站前的安全而設計的一種剎車形式；磁性很強的長磁安裝在軌道上，剎車金屬片安裝在過山車底部或兩側(cè)，簡化圖如圖所示。相距為SKIPIF1<0、水平放置的導軌處于磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，整個回路中的等效電阻為R，將過山車上的剎車金屬片等效為一根長度為l的金屬桿AB，過山車的質(zhì)量為m，過山車剎車時的速度為v0。不計軌道摩擦和空氣阻力。則（

）

A．剎車時，過山車做勻減速直線運動B．剎車時，過山車做非勻變速直線運動，加速度逐漸減小C．剎車停下時，過山車的位移SKIPIF1<0D．剎車過程中，通過電阻R的電荷量為SKIPIF1<08．（2023·湖南長沙·長郡中學?？寄M預測）小紅在查閱資料時看到了嫦娥五號的月球著落裝置設計，她也利用所學知識設計了一個地球著落回收的電磁緩沖裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩返回艙和地面間的沖擊力。如圖甲所示，在返回艙的底盤安裝有均勻?qū)ΨQ的4臺電磁緩沖裝置，電磁緩沖結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙所示。在緩沖裝置的底板上，沿豎直方向固定著兩個光滑絕緣導軌SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。導軌內(nèi)側(cè)，安裝電磁鐵（圖中未畫出），能產(chǎn)生垂直于導軌平面的勻強磁場，磁場的磁感應強度為B。導軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈SKIPIF1<0，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，SKIPIF1<0邊長為L。假設整個返回艙以速度SKIPIF1<0與地面碰撞后，滑塊K立即停下，此后在線圈與軌道的磁場作用下使艙體減速，從而實現(xiàn)緩沖。返回艙質(zhì)量為m，地球表面的重力加速度為g，一切摩擦阻力不計，緩沖裝置質(zhì)量忽略不計。則以下說法正確的是（

）A．滑塊K的線圈中最大感應電流的大小SKIPIF1<0B．若緩沖裝置向下移動距離H后速度減為v，則此過程中每個緩沖線圈SKIPIF1<0中通過的電量SKIPIF1<0C．若緩沖裝置向下移動距離H后速度減為v，則此過程中每個緩沖線圈SKIPIF1<0中產(chǎn)生的焦耳熱是SKIPIF1<0D．若要使緩沖滑塊K和返回艙不相碰，且緩沖時間為t，則緩沖裝置中的光滑導軌SKIPIF1<0和SKIPIF1<0長度至少SKIPIF1<09．（2023·遼寧大連·?？寄M預測）如圖所示，在光滑的水平面上方，有兩個磁感應強度大小均為B、方向相反的水平勻強磁場，PQ為兩個磁場的理想邊界，且PQ與水平方向的夾角SKIPIF1<0，磁場范圍足夠大。一個邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的單匝正方形金屬線框，以速度SKIPIF1<0垂直磁場方向從如圖實線位置Ⅰ開始向右運動，當線框運動到分別有一半面積在兩個磁場中的位置Ⅱ時，線框的速度為零。則下列說法正確的是（）A．線框在位置Ⅱ時，安培力具有最大值SKIPIF1<0B．線框從位置Ⅰ運動到位置Ⅱ的過程中，做加速度增大的減速運動C．線框從位置Ⅰ運動到位置Ⅱ的過程中，克服安培力做功為SKIPIF1<0D．線框從位置Ⅰ運動到位置Ⅱ的過程中，通過導線截面的電荷量為SKIPIF1<010．（2023·福建泉州·統(tǒng)考三模）如圖甲所示，水平絕緣傳送帶正在輸送一閉合正方形金屬線框，在輸送中讓線框隨傳送帶通過一固定的勻強磁場區(qū)域，磁場方向豎直向下，磁場邊界MN、PQ與傳送帶運動方向垂直，其間距為SKIPIF1<0。已知傳送帶以恒定速度SKIPIF1<0運動，線框質(zhì)量為SKIPIF1<0，邊長為SKIPIF1<0，線框與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，且在傳送帶上始終保持線框左、右兩邊平行于磁場邊界，線框右邊進入磁場到線框右邊離開磁場過程中，其速度SKIPIF1<0隨時間SKIPIF1<0變化的圖像如圖乙所示，重力加速度大小為SKIPIF1<0，則（）A．線框進出磁場過程中感應電流方向相同B．線框穿過磁場過程中受到的摩擦力方向不變C．整個線框剛好離開磁場時的速度為SKIPIF1<0D．整個線框穿過磁場過程中安培力對線框做的功為SKIPIF1<011．（2023·廣東惠州·統(tǒng)考一模）某科技館設計了一種磁力減速裝置，簡化為如題圖所示模型。在小車下安裝長為L、總電阻為R的正方形單匝線圈，小車和線圈總質(zhì)量為m。小車從靜止開始沿著光滑斜面下滑s后，下邊框剛進入勻強磁場時，小車開始做勻速直線運動。已知斜面傾角為θ，磁場上下邊界的距離為L，磁感應強度大小為B，方向垂直斜面向上，重力加速度為g，則（）A．線圈通過磁場過程中，感應電流方向先順時針后逆時針方向（俯視）B．線框在穿過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0C．線框剛進入磁場上邊界時，感應電流的大小為SKIPIF1<0D．小車和線圈的總質(zhì)量為SKIPIF1<012．（2023·上?！ひ荒＃┤鐖D所示，傾角θ=37°的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面上間距d=1m的兩平行虛線aa′和bb′之間有垂直斜面向上的有界勻強磁場，磁感應強度B=5T?，F(xiàn)有一質(zhì)量m=1kg，總電阻R=5Ω，邊長也為d=1m的正方形金屬線圈MNPQ有一半面積位于磁場中，現(xiàn)讓線圈由靜止開始沿斜面下滑，下滑過程中線圈MN邊始終與虛線aa′保持平行，線圈的下邊MN穿出aa′時開始做勻速直線運動。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，線圈與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度g取10m/s2，下列說法錯誤的是（）A．從開始到線圈完全進入磁場的過程，通過線圈某一截面的電荷量為0.5CB．線圈做勻速直線運動時的速度大小為0.4m/sC．線圈速度為0.2m/s時的加速度為1.6m/s2D．線圈從開始運動到通過整個磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為3J13．（2023·山東聊城·統(tǒng)考三模）如圖，紙面在豎直平面內(nèi)，水平方向上有兩寬度均為d的勻強磁場區(qū)域Ⅰ、Ⅱ，磁感應強度大小均為B，磁場的上下邊界水平，區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場方向為垂直于紙面向里，區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場方向為垂直于紙面向外。一質(zhì)量為m，邊長為d的單匝正方形金屬線框，其總電阻為R，將線框從下邊緣距磁場上邊界距離h處由靜止釋放，線框下邊水平且線框平面始終與磁場方向垂直，當線框下邊緣剛進入磁場區(qū)域Ⅰ時，恰好以速度SKIPIF1<0做勻速直線運動。當線框下邊緣進入磁場區(qū)域Ⅱ但還未穿出磁場區(qū)域Ⅱ的某一時刻，線框開始以速度SKIPIF1<0做勻速直線運動。已知線框下邊緣穿過磁場區(qū)域Ⅱ的時間為SKIPIF1<0，重力加速度為g，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）

A．釋放時線框下邊緣距磁場上邊界距離SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．從線框下邊緣剛進入磁場區(qū)域Ⅱ到線框下邊緣剛穿出磁場區(qū)域Ⅱ過程中通過線框?qū)w橫截面的電荷量SKIPIF1<0D．從線框下邊緣剛進入磁場區(qū)域Ⅰ到線框下邊緣剛穿出磁場區(qū)域Ⅱ過程中線框中產(chǎn)生的總熱量SKIPIF1<014．（2023·湖北·模擬預測）如圖所示，水平虛線SKIPIF1<0、SKIPIF1<0之間存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁場區(qū)域的高度為h。豎直平面內(nèi)有一質(zhì)量為m的直角梯形線框，其底邊水平，上、下邊長之比為1：4，高為SKIPIF1<0線框ABCD在磁場邊界SKIPIF1<0的下方h處，受到豎直向上的拉力SKIPIF1<0作用，從靜止開始運動（上升過程中底邊始終水平，線框平面始終與磁場方向垂直），當AB邊剛進入磁場時，線框的加速度恰好為零，且在DC邊剛進入磁場前的一段時間內(nèi)，線框做勻速運動。重力加速度為g，下列正確的是（）A．AB邊剛進入磁場時，線框的速度為SKIPIF1<0B．AB邊剛進入磁場時，線框中感應電流的瞬時電功率為SKIPIF1<0C．DC邊剛進入磁場時，線框加速度的大小為SKIPIF1<0D．從線框開始運動到DC邊剛進入磁場的過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<015．（2023·四川成都·成都七中校考模擬預測）正弦曲線狀金屬絲與金屬細桿SKIPIF1<0在a、c處焊接在一起，兩者在b處彼此絕緣，回路總電阻為R，SKIPIF1<0，d、e到SKIPIF1<0的距離均為L．將線框平放在光滑水平桌面上，線框右側(cè)有垂直桌面向下、邊界為矩形的勻強磁場，磁場磁感應強度為B，磁場左右寬度為L，縱向?qū)挾茸銐虼?，SKIPIF1<0與磁場左右邊界垂直，整個裝置的俯視圖如圖所示?，F(xiàn)在水平外力F作用下使線框以速度v沿SKIPIF1<0向右勻速運動，SKIPIF1<0時刻c點到達磁場左邊界，在線框穿過磁場過程中，下列說法正確的是（

）A．當e點到達磁場左邊界時，回路中電流最大B．SKIPIF1<0到SKIPIF1<0時間內(nèi)外力F做的功為SKIPIF1<0C．外力F的瞬時最大功率為SKIPIF1<0D．線框穿過磁場過程中外力F做的總功為SKIPIF1<016．（2022·海南·高考真題）光滑的水平長直軌道放在勻強磁場SKIPIF1