高考物理总复习课时分层作业(三十七) 电磁感应中的动力学、能量和动量问题.docVIP

课时分层作业(三十七)电磁感应中的动力学、能量和动量问题

基础性题组

1．如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则()

A．Q1Q2，q1＝q2 B．Q1Q2，q1q2

C．Q1＝Q2，q1＝q2 D．Q1＝Q2，q1q2

2．[2022·山西晋城一模](多选)如图所示，U形光滑金属导轨与水平面成37°角倾斜放置，现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两轨道接触良好，在与金属杆垂直且沿着导轨向上的外力F的作用下，金属杆从静止开始做匀加速直线运动．整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，外力F的最小值为8N，经过2s金属杆运动到导轨最上端并离开导轨．已知U形金属导轨两轨道之间的距离为1m，导轨电阻可忽略不计，金属杆的质量为1kg、电阻为1Ω，磁感应强度大小为1T，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列说法正确的是()

A．拉力F是恒力

B．拉力F随时间t均匀增加

C．拉力F的最大值等于12N

D．金属杆运动的加速度大小为2m/s2

3．[2022·山东潍坊模拟](多选)如图所示，水平金属导轨P、Q间距为L，M、N间距为2L，P与M相连，Q与N相连，金属棒a垂直于P、Q放置，金属棒b垂直于M、N放置，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．现给棒a一大小为v0、水平向右的初速度，假设导轨都足够长，两棒质量均为m，在棒a的速度由v0减小到0.8v0的过程中，两棒始终与导轨接触良好．以下说法正确的是()

A．俯视时感应电流方向为顺时针

B．棒b的最大速度为0.4v0

C．回路中产生的焦耳热为0.1mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))

D．通过回路中某一截面的电荷量为eq\f(2mv0,5BL)

4．[2022·湘豫名校联考](多选)如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，整个空间区域存在着磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场．两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b始终垂直于导轨，并与导轨保持良好接触，不计其他电阻．金属导体棒a、b中点间连接一处于原长状态的轻质绝缘弹簧．某时刻给导体棒b一瞬时冲量，使其获得水平向右的初速度v0，经过足够长的时间后，下列说法正确的是()

A．a、b两棒最终将以大小为eq\f(v0,2)的共同速度向右匀速运动

B．a、b两棒最终都向右运动，但速度大小将周期性交替增减而不会共速

C．a棒上产生的焦耳热最终为eq\f(1,8)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))

D．a棒上产生的焦耳热最终为eq\f(1,4)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0))

5．(多选)如图所示，水平虚线L1、L2之间是匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的高度为h.竖直平面内有一质量为m的直角梯形线框，底边水平，其上下边长之比为5∶1，AB边长为L，高为2h.现使线框AB边在磁场边界L1的上方高h处由静止自由下落(下落过程底边始终水平，线框平面始终与磁场方向垂直)，当AB边刚进入磁场时，线框的加速度恰好为零，在DC边进入磁场前的一段时间内，线框做匀速运动．重力加速度为g，忽略空气阻力，则下列说法中正确的是()

A．从AB边进入磁场到DC边进入磁场的过程中，线框做匀速运动，线框中感应电流恒定

B．从AB边进入磁场到AB边离开磁场的过程中，线框中感应电流沿逆时针方向

C．从线框开始下落到DC边刚进入磁场的过程中，线框重力势能的减少量全部转化为线框产生的焦耳热

D．DC边刚进入磁场时，线框的加速度大小为eq\f(5,4)g

6．如图所示，足够长的粗糙斜面与水平面成θ＝37°角放置，在斜面上虚线cc′和bb′与斜面底边平行，且两线间距为d＝0.1m，在cc′、bb′围成的区域内有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B＝1T．现有一质量为m＝10g，总电阻为R＝1Ω，边长也为d＝0.1m的正方形金属线圈MNPQ，其初始位置PQ边与cc′重合，现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动，当金属线圈从最高点返回到磁场区域时，线圈刚好做匀速直线运动．已知线圈与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5，取g＝10m/s2，不计其他阻力，求：(取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

(1)线圈向下返回到磁场区域时的速度大小；