【文档说明】《高考物理一轮复习讲练测》专题46 电磁感应中的动力学和能量问题（测）（解析版）.doc，共(15)页，1.256 MB，由管理员店铺上传

转载请保留链接：https://www.doc5u.com/view-0a9c5776d726c64991dfa021c871fcd7.html

以下为本文档部分文字说明：

1第46讲电磁感应中的动力学和能量问题——测【满分：110分时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中.1~8题只有一项符合题目要求；9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1．长为a、宽为b的

矩形线框有n匝，每匝线圈电阻为R.如图所示，对称轴MN的左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，第一次将线框从磁场中以速度v匀速拉出，第二次让线框以ω＝2v/b的角速度转过90°角．那么()A．通过导线横截面的电荷量q1∶q2＝1∶nB．通过导线横截面的电荷量q1∶q2＝1∶1[

来源:学&科&网Z&X&X&K]C．线框发热功率P1∶P2＝2n∶1D．线框发热功率P1∶P2＝1∶2【答案】B大小之比，则为2:2:12abBBav=，再根据线框的发热功率P=I2nR，可知，线框发热功率P1：P2=2：1，2故C、D错误。2．如图所示，

轨道分粗糙的水平段和光滑的圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心，半径1Rm=。两轨道之间的宽度为0.5m，匀强磁场方向竖直向上，大小为0.5T。质量为0.05kg、长为0.5m的金属细杆置于轨道上的M点，当在金属细杆内通以电流强度恒为2A的电流时，金属细杆沿轨道由静止开始运

动。已知金属细杆与水平段轨道间的滑动摩擦因数0.6=，N、P为导轨上的两点，ON竖直、OP水平，且MN=1m，g取10m/s2，则下列说法错误的是（）A．金属细杆开始运动时的加速度大小为4m/s2B．金属细杆运动到P点时

的速度大小为2/msC．金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为8m/s2D．金属细杆运动到P点时对每一条轨道的作用力大小为0.9N【答案】C考点：导体切割磁感线时的感应电动势、向心力【名师点睛】本题中安培力是恒力，可以根据功的公式求

功，运用动能定理求速度，再根据牛顿运动定律求解轨道的作用力，也就是说按力学的方法研究通电导体的运动问题。3．如图所示，相距为d的两条水平虚线之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为L（L<d）,质量为m、电阻为R,现将线圈在磁场上方h高处由静止释放，

cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，则线圈穿过磁场的过程中（从cd边刚进入磁场起一直到ab边离开3磁场为止），下列说法正确的是()A．感应电流所做的功为mgdB．感应电流所做的功为mg（d－L）C．当线圈的ab边刚

进入磁场时速度最小D．线圈的最小速度可能为mgR/B2L2【答案】D[来源:学科网ZXXK]点睛：解决本题的关键根据根据线圈下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是，且全部进入磁场将做加速运动，判断出线圈进磁场后

先做变减速运动，也得出全部进磁场时的速度是穿越磁场过程中的最小速度。学科，网4．如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用

下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于A．电阻R上放出的热量B．棒的动能增加量C．棒的重力势能增加量4D．棒的机械能增加量【答案】D点睛：本题运用功能关系分析实际问题．对于动能定理理解要到位：合力对物体做功等于物体动能的增量，哪些力对物体做功，分析时不能遗漏．5．正方

形金属线圈abcd平放在粗糙水平传送带上，被电动机带动一起以速度v匀速运动，线圈边长为L，电阻为R，质量为m，有一宽度为2L的磁场垂直于传送带，磁感应强度为B，线圈穿过磁场区域的过程中速度不变，下列说法正确的是（）[来源:学§科§网]A．线圈

进入磁场时有沿abcda方向的感应电流B．线圈经过磁场区域的过程中始终受到水平向左的静摩擦力作用C．线圈进入磁场的过程中流过某一线圈导线截面的电荷量为22BlRD．线圈经过磁场区域的过程中，电动机多消耗的

电能为232BlvR【答案】D【解析】A、根据楞次定律，可知，感应电流方向adcba，故A错误；B、线框向右运动，进入磁场的过程中，bc边切割磁感线，由右手定则可知，感应电流的方向为dcbad方向，由左手定则可知，bc边受到的安培力的方

向向左，由于线框做匀速直线运动，所以受到的静摩擦力的方向一定向右；线框向右运动，出磁场的过程中，感应电流的方向为abcd方向，由左手定则可知，ad边受到的安培力的方向向左，由于线框做匀速直线运动，所以受到的静摩擦力的方向一定向右，故B错误；C、通过线圈

某一截面的电荷量2BlqItRR===，故C错误；5D、根据焦耳定律得，求得线圈发热产生热量，232222BlvlBlvQIRtRRvR===（），因此电动机多消耗的电能为232BlvR，故D正确。点睛：本题综合考查了电磁感应与电路的综合，要求掌握切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆

定律、安培力大小公式以及焦耳定律、电量的公式等。6．如图所示，固定在水平面上的光滑平行导轨间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场。质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连并垂直导轨放置。初始时刻，弹簧处于自然长

度。现给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动，运动过程中始终与导轨垂直并保持良好接触。若导体棒电阻r与电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是A．初始时刻导体棒受到的安培力方向水平向右B．初始时刻导体棒两端的电压Uab=BLv0C．导体棒开始运动后速度第一

次为零时，弹簧的弹性势能2012PEmv=D．导体棒整个运动过程中电阻R上产生的焦耳热2014Qmv=【答案】D【点睛】根据右手定则判断出初始时刻感应电流的方向，再根据左手定则判断出安培力的方向；由0EBLv=和欧姆定律求解导体棒两

端的电压；导体棒运动过程中，产生电能，根据功能关系分析导体棒开始运动后速度第一次为零时系统的弹性势能；根据能量守恒求解在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热，6弄清运动过程中能量如何转化，并应用能量转化和守恒定律分析解决问题是此题关键．7．如图所示，间距为L的足够长的平行金

属导轨固定在斜面上，导轨一端接入阻值为R的定值电阻，t=0时，质量为m的金属棒由静止开始沿导轨下滑，t=T时，金属棒的速度恰好达到最大值vm，整个装置处于垂直斜面向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒在运动过程中始终与导轨

垂直且接触良好，金属棒及导轨的电阻不计，下列说法正确的是()A．2Tt=时，金属棒的速度大小为2mvB．0～T的过程中，金属棒机械能的减少量等于R上产生的焦耳热C．电阻R在0～2T内产生的焦耳热小于2T～T内产生的焦耳热D．金属棒0～2

T内机械能的减少量大于2T～T内机械能的减少量【答案】C点晴：解决本题关键理解导体棒克服安培力做功等整个回路中产生的焦耳热，注意导体棒与导轨间还有摩擦产生热量，综合功能关系即可求解。8．如图所示,两条相距为L的光滑平行金属导轨位于水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻,导轨平面与磁感应

强度大小为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒ab垂直导轨放置并接触良好,接入电路的电阻也为R。若给棒以平行导轨向右的初速度v0,当流过棒截面的电荷量为q时,棒的速度减为零,此过程中棒发7生的位移为x。则在这一过程中A．当

流过棒的电荷为2q时,棒的速度为023vB．当棒发生位移为3x时,棒的速度为02vC．在流过棒的电荷量q/2的过程中,棒释放的热量为038BqLvD．定值电阻R释放的热量为04BqLv【答案】DC、当流过棒的电荷为2q的过程中，由能量守恒可得棒释放的热量为222010100311

11322221616kqBLvqBLQEmvmvvv==−==，故C错误；D、棒的速度减为零的过程中，定值电阻R释放的热量为'220000111122244RkqBLvqBLQEmvvv====，故D正确；故选D。9．如图所示，相

距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻，匀强8磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B．将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂

直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是（）A．B．C．当导体棒速度达到时加速度为D．在速度达到以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功【答案】AC【解析】【详解】故选A

C.【点睛】考查了电磁感应定律结合闭合电路的知识，注意平衡条件得应用，结合能量守恒进行解答.10．如图所示，在倾角为30°的斜面上固定一电阻不计的光滑平行金属导轨，其间距为L，下端接有阻值为R的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小

为B，方向与斜面垂直(图中未画出)。质量为m、长度为L，阻值大小也为R的金属棒ab与固定在斜面上方的劲度系数为k的绝缘弹簧相接，弹簧处于原长并被锁定。现解除锁定的同时使金属棒获得沿斜面向下的速度v0，从开始运动到停止运动的过程中金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触，弹

簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，在上述过程中()9A．开始运动时金属棒与导轨接触点间电压为B．通过电阻R的最大电流一定是C．通过电阻R的总电荷量为D．回路产生的总热量等于【答案】AC【解析】【详解】D.由能量守恒定律得：，解得：，故

D错误；故选AC。【点睛】应用E=BLv求出感应电动势，应用欧姆定律可以求出电压；应用平衡条件可以求出最终弹簧的伸长量，然后求出通过电阻的电荷量；应用能量守恒定律求出产生的热量。11．如图(a)所示，在足够长的光滑的斜面上放置着金属线框，

垂直于斜面方向的匀强磁场的磁感应强度B随时问的变化规律如图(b)所示（规定垂直斜面向上为正方向）。t=0时刻将线框由静止释放，在线框下滑的过程中，下列说法正确的是10A．线框中产生大小、方向周期性变化的电流B．MN边受

到的安培力先减小后增大C．线框做匀加速直线运动学科*网D．线框中产生的焦耳热等于其机械能的损失【答案】BC12．如图所示，相距为d的边界水平的匀强磁场，磁感应强度水平向里、大小为B.质量为m、电阻为R、边长为L的正方形线圈abcd，将线圈在磁场上方高h处由静止释放，已知cd边刚进入磁场时

和cd边刚离开磁场时速度相等，不计空气阻力，则()A．在线圈穿过磁场的整个过程中，克服安培力做功为mgdB．若L＝d，则线圈穿过磁场的整个过程所用时间为[来源:学科网ZXXK]C．若L<d，则线圈的最小速度可能为D．若L<d，则线圈的最小速度可能为【答案】BCD【解析】【详解】

根据能量守恒研究从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程：动能变化为0，重力势能转化为线框产生11线圈做匀速运动，全部进入磁场将做加速运动，设线圈的最小速度为vm，知全部进入磁场的瞬间速度最小．由动能定理知，从cd边刚进入磁场到线框完全进入时，则有：，有，综上所述，线圈的最小速度为，故D正确。所

以BCD正确，A错误。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13．光滑平行的金属导轨MN和PQ,间距L=1.0m,与水平面之间的夹角α=30°,匀强磁场磁感应强度B=2.0T,垂直于导轨平面向上

,MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻,其它电阻不计,质量m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置,如图(a)所示。用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab,由静止开始运动,v−t图象如图(b)所示.g=10m/s2，导轨足够长。求：(1)恒力F的大小；(2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小；(3

)根据v−t图象估算在前0.8s内电阻上产生的热量。【答案】(1)18N(2)2m/s2（3）4.12J【解析】【详解】（1）由题图知，杆运动的最大速度为，12代入数据解得：．【点睛】本题电磁感应与力学知识的综合，抓住速度图象的两个意义：斜率等于加速度，“面积”等于位移辅助求解

．估算位移时，采用近似的方法，要学会运用．14．如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨,它们之间连接一个阻值的电阻;导轨间距为一质量为,电阻,长约的均匀金属杆水平放置在导轨上,它与导轨的滑动摩擦因数,导轨平面的倾角为在垂直导轨平面方向有匀强磁场,磁感应强度为,今让金属杆AB由静止开始

下滑从杆静止开始到杆AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量,求:(1)当AB下滑速度为时加速度的大小(2)AB下滑的最大速度学，科网(3)从静止开始到AB匀速运动过程R上产生的热量【答案】（1）（2）（3）[来源:学科网ZXXK]【

解析】本题考查电磁感应中的单棒问题，涉及牛顿运动定律、收尾速度、感应电量、能量守恒等知识。（1）取AB杆为研究对象其受力分析，由牛顿第二定律可得：、13联立解得：由能量守恒得又联立解得，代入数据得：点睛：

感应电量，这个规律要能熟练推导并应用。15．如图所示，两条光滑的绝缘导轨，导轨的水平部分与圆弧部分平滑连接，两导轨间距为L，导轨的水平部分有n段相同的匀强磁场区域(图中的虚线范同)，磁场方向竖直向上，磁场的磁感应强度为B，磁场的宽度为s，相邻磁场区域的间距也为s，大于L，磁场左、右两边界均与导

轨垂直，现有一质量为m，电阻为r，边长为L的正方形金属框，由圆弧导轨上某高度处静止释放，金属框滑上水平导轨，在水平导轨上滑行一段时间进入磁场区域，最终线框恰好完全通过n段磁场区域，地球表面处的重力加速度为g，感应电流的磁场可以忽略不计，求：（1）金属框进入第1

段磁场区域的过程中，通过线框某一横截面的感应电量及金属框完全通过n段磁场区城的过程中安培力对线框的总冲量的大小?（2）金属框完全进入第k（k<n）段磁场区域前的瞬间，金属框速度的大小；14【答案】（1）；（2）；【解析】（1）设金属框在进入第一段

匀强磁场区域前的速度为，金属框在进入第一段匀强磁场区域的过程中，线框中产生平均感应电动势为平均电流为：，解得：点睛：若出现导体棒切割磁感线并产生变化的电流，对于此类题最好利用冲量定理求通过初末速度，好处在于，避开过程分析，变成了状态量。16．如图所示，相距L=0.5m的平行导

轨MNS、PQT处在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，水平导轨处的磁场方向竖直向上，光滑倾斜导轨处的磁场方向垂直于导轨平面斜向下。质量均为m=40g、电阻均为R=0.1Ω的导体棒ab、cd均垂直放置于导轨上，并与导轨接触良好，导轨电阻不计。质量为M=200g的

物体C，用绝缘细线绕过光滑的定滑轮分别与导体棒ab、cd相连接。细线沿导轨中心线且在导轨平面内，细线及滑轮质量不计。已知倾斜导轨与水平面的夹角θ=37°，水平导轨与ab棒间的动摩擦因数μ=0.4。重力加速度g=10m/s2，水平导轨足够长，导体棒cd运

动过程中始终不离开倾斜导轨。物体C由静止释放，当它达到最大速度时下落高度h=1m，试求这一运动过程中：（sin37°=0.6，cos37°=0.8）15(1)物体C能达到的最大速度vm是多少？(2)系统产生的内能是多少？(3)连接cd棒的细线对cd棒做的功是多少？【答

案】(1)vm=2m/s(2)E1=1.2J(3)W=0.84J【解析】（1）设C达到最大速度为，由法拉第电磁感应定律可得回路的感应电动势为①由欧姆定律可得回路中的电流强度为②金属导体棒ab、cd受到的安培力为F=BIL③线中

张力为，导体棒ab、cd及物体C的受力如图，由平衡条件可得：④⑧联立⑤⑦⑧可得W=0.84J点睛：本题考查了导体棒在磁场中的运动问题，要知道在不同时刻导体棒切割磁感线产生的电动势如果计算，也要会用能量守恒求焦耳热，