基礎(chǔ)對點練
題組一 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題
1.(2024山東濱州模擬)電磁炮結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,其原理可簡化為圖2,MM'、NN'是光滑水平導(dǎo)軌,直流電源連接在兩導(dǎo)軌左端,銜鐵P放置在兩導(dǎo)軌間,彈丸放置在P的右側(cè)(圖中未畫出),閉合開關(guān)K后,電源、導(dǎo)軌和銜鐵形成閉合回路,通過導(dǎo)軌的電流產(chǎn)生磁場,銜鐵P在安培力作用下沿導(dǎo)軌加速運動。已知電源的電動勢大小為E,銜鐵P與彈丸總質(zhì)量為m,整個電路的總電阻恒為R,兩導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌間的磁場可認(rèn)為是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的大小與通過導(dǎo)軌的電流成正比,即B=kI,某時刻,銜鐵P的速度大小為v,此時銜鐵P的加速度大小為( )

圖1
圖2
A.E2mv2B.kLE2mR2
C.kLE2m(R+kLv)2D.kLE2m(R-kLv)2
2.如圖所示,兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ,間距為L,電阻不計,兩導(dǎo)軌構(gòu)成的平面與水平面成θ角。金屬棒ab、cd用絕緣輕繩連接,其電阻均為R,質(zhì)量分別為2m和m。沿斜面向上的力作用在cd上使兩金屬棒靜止,整個裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B,重力加速度大小為g。將輕繩燒斷后,保持F不變,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,則( )
A.輕繩燒斷瞬間,金屬棒cd的加速度大小a=12gsin θ
B.輕繩燒斷后,金屬棒cd做勻加速運動
C.輕繩燒斷后,任意時刻兩金屬棒運動的速度大小之比vab∶vcd=1∶2
D.金屬棒ab的最大速度vabm=2mgRsinθ3B2L2
題組二 電磁感應(yīng)中的能量問題
3.(2021北京卷)如圖所示,在豎直向下的勻強磁場中,水平U形導(dǎo)體框左端連接一阻值為R的電阻,質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)體框上。不計導(dǎo)體框的電阻、導(dǎo)體棒與框間的摩擦。導(dǎo)體棒ab以水平向右的初速度v0開始運動,最終停在導(dǎo)體框上。在此過程中( )
A.導(dǎo)體棒做勻減速直線運動
B.導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向為a到b
C.電阻R消耗的總電能為mv02R2(R+r)
D.導(dǎo)體棒克服安培力做的總功小于12mv02
4.(多選)(2021湖南卷)兩個完全相同的正方形勻質(zhì)金屬框,邊長為l,通過長為l的絕緣輕質(zhì)桿相連,構(gòu)成如圖所示的組合體。距離組合體下底邊h處有一方向水平、垂直于紙面向里的勻強磁場。磁場區(qū)域上下邊界水平,高度為l,左右寬度足夠大。把該組合體在垂直于磁場的平面內(nèi)以初速度v0水平無旋轉(zhuǎn)拋出,設(shè)置合適的磁感應(yīng)強度大小B使其勻速通過磁場,不計空氣阻力。下列說法正確的是( )
A.B與v0無關(guān),與?成反比
B.通過磁場的過程中,金屬框中電流的大小和方向保持不變
C.通過磁場的過程中,組合體克服安培力做功的功率與重力做功的功率相等
D.調(diào)節(jié)h、v0和B,只要組合體仍能勻速通過磁場,則其通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量不變
綜合提升練
5.(2023浙江卷)如圖所示,質(zhì)量為m、電阻為R、長為L的導(dǎo)體棒,通過兩根長均為l、質(zhì)量不計的導(dǎo)電細(xì)桿連在等高的兩固定點上,固定點間距也為L。細(xì)桿通過開關(guān)S可與直流電源E0或理想二極管串接。在導(dǎo)體棒所在空間存在磁感應(yīng)強度方向豎直向上、大小為B的勻強磁場,不計空氣阻力和其他電阻。開關(guān)S接1,當(dāng)導(dǎo)體棒靜止時,細(xì)桿與豎直方向的夾角θ=π4;然后開關(guān)S接2,棒從右側(cè)開始運動完成一次振動的過程中,以下說法正確的是( )
A.電源電動勢E0=2mg2BLR
B.棒消耗的熱量Q=1-22mgl
C.從左向右運動時,最大擺角小于π4
D.棒兩次過最低點時感應(yīng)電動勢大小相等
6.(多選)(2023山東臨沂二模)如圖甲所示,左側(cè)接有定值電阻R=1.5 Ω的水平平行且足夠長的粗糙導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B=1 T,導(dǎo)軌間距L=1 m。一質(zhì)量m=1 kg、接入電路的阻值r=0.5 Ω的金屬棒在拉力F的作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運動,金屬棒的v-x圖像如圖乙所示。若金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,導(dǎo)軌電阻不計,g取10 m/s2,則金屬棒從靜止開始向右運動位移x1=1 m的過程中,下列說法正確的是( )
A.通過電阻R的電荷量為0.5 C
B.拉力F做的功為5 J
C.導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量為0.5 J
D.所用的時間t一定大于1 s
7.(2023浙江卷)某興趣小組設(shè)計了一種火箭落停裝置,簡化原理如圖所示,它由兩根豎直導(dǎo)軌、承載火箭裝置(簡化為與火箭絕緣的導(dǎo)電桿MN)和裝置A組成,并形成閉合回路。裝置A能自動調(diào)節(jié)其輸出電壓確?；芈冯娏鱅恒定,方向如圖所示。導(dǎo)軌長度遠(yuǎn)大于導(dǎo)軌間距,不論導(dǎo)電桿運動到什么位置,電流I在導(dǎo)電桿以上空間產(chǎn)生的磁場近似為零;在導(dǎo)電桿所在處產(chǎn)生的磁場近似為勻強磁場,大小B1=kI(其中k為常量),方向垂直導(dǎo)軌平面向里;在導(dǎo)電桿以下的兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生的磁場近似為勻強磁場,大小B2=2kI,方向與B1相同?；鸺裏o動力下降到導(dǎo)軌頂端時與導(dǎo)電桿粘接,以速度v0進入導(dǎo)軌,到達絕緣?？科脚_時速度恰好為零,完成火箭落停。已知火箭與導(dǎo)電桿的總質(zhì)量為m,導(dǎo)軌間距d=3mgkI2,導(dǎo)電桿電阻為R。導(dǎo)電桿與導(dǎo)軌保持良好接觸滑行,不計空氣阻力和摩擦力,不計導(dǎo)軌電阻和裝置A的內(nèi)阻。在火箭落停過程中,
(1)求導(dǎo)電桿所受安培力的大小F和運動的距離L。
(2)求回路感應(yīng)電動勢E與運動時間t的關(guān)系。
(3)求裝置A輸出電壓U與運動時間t的關(guān)系和輸出的能量W。
(4)若R的阻值視為0,裝置A用于回收能量,給出裝置A可回收能量的來源和大小。
參考答案
第4講 專題提升:電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題
1.C 解析 銜鐵產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E'=BLv,電路中電流為I=E-E'R,根據(jù)牛頓第二定律可得a=BILm,結(jié)合B=kI聯(lián)立可得a=kLE2m(R+kLv)2,故選C。
2.C 解析 沿斜面向上的力F作用在cd上使兩金屬棒靜止,由平衡條件可得F=3mgsin θ,輕繩燒斷瞬間,金屬棒cd受到沿斜面向上的力F、重力和支持力作用,由牛頓第二定律得F-mgsin θ=ma,解得金屬棒cd的加速度大小a=2gsin θ,A錯誤;輕繩燒斷后,金屬棒cd切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,回路中有感應(yīng)電流,金屬棒受到與速度相關(guān)的安培力作用,所以金屬棒cd做變加速運動,B錯誤;對兩金屬棒組成的系統(tǒng),所受合外力為零,系統(tǒng)動量守恒,由動量守恒定律可知,輕繩燒斷后,任意時刻兩金屬棒運動的速度大小之比vab∶vcd=1∶2,C正確;當(dāng)金屬棒ab達到最大速度時,金屬棒ab受力平衡,2mgsin θ=BIL,I=E2R,E=BLvabm+BL·2vabm=3BLvabm,聯(lián)立解得vabm=4mgRsinθ3B2L2,D錯誤。
3.C 解析 導(dǎo)體棒向右運動,根據(jù)右手定則,可知電流方向為b到a,再根據(jù)左手定則可知,導(dǎo)體棒受到向左的安培力,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,可得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLv0,感應(yīng)電流為I=ER+r=BLv0R+r,故安培力為F=BIL=B2L2v0R+r,根據(jù)牛頓第二定律有F=ma,可得a=B2L2m(R+r)v0,隨著速度減小,加速度不斷減小,故導(dǎo)體棒不是做勻減速直線運動,A、B錯誤;根據(jù)能量守恒定律,可知回路中產(chǎn)生的總熱量為Q=12mv02,因R與r串聯(lián),則產(chǎn)生的熱量與電阻成正比,則R產(chǎn)生的熱量為QR=RR+rQ=mv02R2(R+r),C正確;整個過程只有安培力做負(fù)功,根據(jù)動能定理可知,導(dǎo)體棒克服安培力做的總功等于12mv02,D錯誤。
4.CD 解析 金屬框勻速通過磁場時,重力與安培力相等,即mg=BIl,I=Blv⊥R,v⊥2=2gh,聯(lián)立可得B2=mgRl22g?,選項A錯誤。通過磁場過程中根據(jù)右手定則,金屬框下邊進入時電流為逆時針方向,金屬框上邊進入時電流為順時針方向,選項B錯誤。因為金屬框勻速通過磁場,重力做功與克服安培力做功相等,所以克服安培力做功的功率與重力做功的功率相等,選項C正確。因為通過磁場,重力做功不變,根據(jù)能量守恒定律得,產(chǎn)生的熱量不變,選項D正確。
5.C 解析 當(dāng)開關(guān)S接1,對導(dǎo)體棒受力分析如圖所示,因為偏角為π4,所以安培力F=mg,安培力F=BIL,電流I=E0R,解得E0=mgRBL,選項A錯誤;開關(guān)S接2,棒完成一次全振動,肯定沒有停在最低點,根據(jù)能量守恒,得棒消耗的熱量Q

相關(guān)試卷

第12章　電磁感應(yīng) 第5講　專題提升 電磁感應(yīng)中的動量問題-【人教版】2025新教材高考物理一輪基礎(chǔ)練習(xí)：

這是一份第12章　電磁感應(yīng) 第5講　專題提升 電磁感應(yīng)中的動量問題-【人教版】2025新教材高考物理一輪基礎(chǔ)練習(xí)，共9頁。

2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第57講電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題(練習(xí))(學(xué)生版+解析)：

這是一份2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第57講電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題(練習(xí))(學(xué)生版+解析)，共26頁。

高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練習(xí) 第12章第4練　專題強化：電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題（含詳解）：

這是一份高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練習(xí) 第12章第4練　專題強化：電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題（含詳解），共10頁。試卷主要包含了5 T等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)試卷 更多

2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點突破訓(xùn)練題第12章電磁感應(yīng)專題強化18電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題考點2電磁感應(yīng)中的能量問題

2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點突破訓(xùn)練題第12章電磁感應(yīng)專題強化18電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題考點2電磁感應(yīng)中的能量問題
2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第12章電磁感應(yīng)第4講專題提升電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題練習(xí)含答案

2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第12章電磁感應(yīng)第4講專題提升電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題練習(xí)含答案
2025高考物理一輪總復(fù)習(xí)第12章電磁感應(yīng)專題強化18電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題提能訓(xùn)練

2025高考物理一輪總復(fù)習(xí)第12章電磁感應(yīng)專題強化18電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題提能訓(xùn)練
備戰(zhàn)2025屆新高考物理一輪總復(fù)習(xí)練習(xí)第12章電磁感應(yīng)第4講專題提升電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題

備戰(zhàn)2025屆新高考物理一輪總復(fù)習(xí)練習(xí)第12章電磁感應(yīng)第4講專題提升電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部