高考物理一轮总复习课后习题 第12章 电磁感应 第5讲 专题提升 电磁感应中的动量问题.docVIP

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第5讲专题提升:电磁感应中的动量问题

基础对点练

题组一动量定理在电磁感应中的应用

1.如图所示,两宽度不等的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上,导轨足够长且电阻不计。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN。区域Ⅰ中的导轨间距L1=0.4m,匀强磁场方向垂直斜面向下,区域Ⅱ中的导轨间距L2=0.2m,匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B=1T。现有电阻分布均匀且长度均为0.4m的导体棒ab和导体棒cd。在区域Ⅰ中,先将质量m1=0.1kg、电阻R1=0.2Ω的导体棒ab放在导轨上,导体棒ab刚好不下滑。然后在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg、电阻R2=0.4Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑。导体棒cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,导体棒ab、cd始终与导轨垂直且与导轨保持良好接触,g取10m/s2。

(1)判断导体棒cd下滑的过程中,导体棒ab中的电流方向;

(2)导体棒ab将向上滑动时,求导体棒cd的速度v的大小;

(3)从导体棒cd开始下滑到导体棒ab将向上滑动的过程中,导体棒cd滑动的距离x=4m,求此过程中所需要的时间。

题组二动量守恒定律在电磁感应中的应用

2.(湖南长沙模拟)如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面上,左端向上弯曲,导轨间距为L,电阻不计,水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。有长度均为L的两导体棒a、b质量分别为ma=m,mb=2m,阻值分别为Ra=R,Rb=2R。b棒静止放置在水平导轨上足够远处,与导轨接触良好且与导轨垂直;a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放,运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直,重力加速度为g。求:

(1)a棒刚进入磁场时,回路中的感应电流;

(2)a棒和b棒最终稳定时的速度大小;

(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中,b棒上产生的热量。

题组三力学三大观点在电磁感应中的应用

3.(天津卷)如图所示,边长为a的正方形铝框平放在光滑绝缘水平桌面上,桌面上有边界平行、宽为b且足够长的匀强磁场区域,磁场方向垂直于桌面,铝框依靠惯性滑过磁场区域,滑行过程中铝框平面始终与磁场垂直且一边与磁场边界平行,已知ab,在进入和离开磁场区域的两个过程中()

A.铝框所用时间相同

B.铝框上产生的热量相同

C.铝框中的电流方向相同

D.安培力对铝框的冲量相同

4.(浙江绍兴模拟)如图所示,平行且光滑的导轨AICD和水平面EFGH平行。质量分别为13m和m,电阻均为R的导体棒a、b垂直于导轨静置于图示位置(导体棒b静止在导轨右边缘IC处)。导体棒b的两端由两根足够长的轻质导线与导轨相连接,与导体棒a形成闭合回路。在IEHC右侧区域空间存在竖直向下的磁场,磁感应强度为B,当给导体棒a一个水平初速度2v0后,在IC处与导体棒b发生弹性碰撞。碰撞后导体棒b飞离轨道并恰好从地

(1)导体棒b进入磁场时的速度和刚进入磁场时受到的安培力;

(2)导体棒b离开磁场时,速度与水平方向的夹角正切值;

(3)导体棒在磁场运动的过程中,导体棒b产生的总热量。

综合提升练

5.(重庆卷)如图所示,与水平面夹角为θ的绝缘斜面上固定有光滑U形金属导轨。质量为m、电阻不可忽略的导体杆MN沿导轨向下运动,以大小为v的速度进入方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场区域,在磁场中运动一段时间t后,速度大小变为2v。运动过程中杆与导轨垂直并接触良好,导轨的电阻忽略不计,重力加速度为g。杆在磁场中运动的此段时间内()

A.流过杆的感应电流方向从N到M

B.杆沿轨道下滑的距离为32

C.流过杆的感应电流的平均电功率等于重力的平均功率

D.杆所受安培力的冲量大小为mgtsinθ-mv

6.(多选)(山东济南历城第二中学一模)如图所示,两水平虚线间存在垂直于纸面方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B,边长为h的正方形导体框由虚线1上方无初速度释放,在释放瞬间ab边与虚线1平行且相距h。已知导体框的质量为m,总电阻为r,重力加速度为g,cd边与两虚线重合时的速度大小均为v=2gh2

A.两虚线的距离为74

B.导体框在穿越磁场的过程中,产生的热量为4mgh

C.导体框的ab边与虚线1重合时,其克服安培力做功的功率大小为B

D.导体框从ab边与虚线1重合到cd边与虚线1重合时所用的时间为B

参考答案

第5讲专题提升:电磁感应中的动量问题

1.答案(1)由a到b(2)5m/s(3)1.2s

解析(1)根据右手定则可知导体棒ab中的电流方向由a到b。

(2)由题可知,Ff=m1gsinθ,F安