2025年高考物理复习十八：电磁感应中的动力学和能量问题（含解析）.docxVIP

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专题强化练(十八)电磁感应中的动力学和能量问题

(40分钟50分)

一、选择题

1.(6分)(多选)(2023·怀化模拟)如图,两根足够长且光滑平行的金属导轨PP、QQ倾斜放置,匀强磁场垂直于导轨平面,导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连,板间距离足够大,板间有一带电微粒,金属棒ab水平跨放在导轨上,下滑过程中与导轨接触良好。现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab,则下列说法中正确的是 ()

A.金属棒ab最终可能匀速下滑

B.金属棒ab一直加速下滑

C.金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势

D.带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动

2.(6分)两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,导轨上垂直放置两根导体棒a和b,俯视图如图所示。在整个导轨平面内有竖直向上的匀强磁场,导体棒与导轨接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行,若给a棒一初速度的同时释放b棒,在一段时间内a棒动能的减小量为Eka,b棒动能的增加量为Ekb,a棒克服磁场力做功为Wa,a、b棒上产生总热量为Q(不计a棒与b棒间相互作用),则()

A.Wa=Eka+Q B.Wa=Q+Ekb

C.Wa=Q D.Ekb=Q

3.(6分)(2024·吉安模拟)如图所示,同一竖直面内的正方形导线框a、b的边长均为l,电阻均为R,质量分别为2m和m。它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端,在两导线框之间有一宽度为2l、磁感应强度大小为B、方向垂直竖直面的匀强磁场区域。开始时,线框b的上边与匀强磁场的下边界重合,线框a的下边到匀强磁场的上边界的距离为l。现将系统由静止释放,当线框b全部进入磁场时,a、b两个线框开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力,则下列说法错误的是 ()

A.a、b两个线框匀速运动的速度大小为mgR

B.线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为3

C.从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中,线框a所产生的焦耳热为mgl

D.从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中,两线框共克服安培力做功为2mgl

4.(6分)(多选)(2021·湖南选择考)两个完全相同的正方形匀质金属框,边长为L,通过长为L的绝缘轻质杆相连,构成如图所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平,高度为L,左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出,设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场,不计空气阻力。下列说法正确的是 ()

A.B与v0无关,与H成反比

B.通过磁场的过程中,金属框中电流的大小和方向保持不变

C.通过磁场的过程中,组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等

D.调节H、v0和B,只要组合体仍能匀速通过磁场,则其通过磁场的过程中产生的热量不变

二、计算题

5.(12分)(生产实践情境)如图所示为用于摩天大楼的磁动力电梯示意图。在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道,轨道间有垂直轨道平面交替排列着方向相反的匀强磁场B1和B2,B1=B2=1.0T,两磁场始终竖直向上做匀速运动。电梯轿厢固定在图示的金属框abcd内(电梯轿厢在图中未画出),并且两者绝缘。已知电梯载人时的总质量m=4.75×103kg,所受阻力恒定为Ff=500N,金属框cd边长度为Lcd=2.0m,两磁场的宽度均与金属框ad边长度相同,金属框整个回路的电阻R=9.0×10-4Ω,g取10m/s2。假如设计要求电梯匀速上升阶段的速度为v1=10m/s。求:

(1)金属框在图示位置时感应电流的方向;

(2)电梯匀速上升时,金属框中感应电流的大小;

(3)磁场向上运动速度的大小v0;

(4)电梯由静止开始向上运动时的加速度大小。

【加固训练】

(2023·西宁模拟)如图所示,水平放置的平行金属导轨,相距l=0.50m,左端接一电阻R=0.20Ω,磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面,导体棒ab垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计,当ab以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时,求:

(1)ab棒中感应电动势的大小;

(2)回路中感应电流的大小和方向;

(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小。

6.(14分)(2023·滁州模拟)如图甲所示,两根光滑的平行导轨倾斜固定在水平面上方,所形成的斜面倾角θ=37°,导轨电阻不计,下端连接阻值恒为R=1Ω的小灯泡。两导轨之间有一段长为d=3m的矩形区域存在垂直导轨斜向上的匀强磁场,该磁场的磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。导体棒MN长度等于两平行导轨间距,质量m=0.1kg,电阻r=0.8Ω。t=0时刻导体棒在两导轨上部某位置由静止释放,运动过程中