專題46+電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題練-高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測+版含解析

1、第46講電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題一練1.如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為。，導(dǎo)軌的下端接有電阻。當(dāng)導(dǎo)軌所在空間沒有磁場時(shí)，使導(dǎo)體棒ab以平行導(dǎo)軌平面的初速度vo沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為H;當(dāng)導(dǎo)軌所在空間存在方向與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場時(shí)，再次使ab以相同的初速度從同一位置沖上導(dǎo)軌平面，ab上升的最大高度為h。兩次運(yùn)動中導(dǎo)體棒ab始終與兩導(dǎo)軌垂直且接觸良好。關(guān)于上述情景，下列說法中正確的是（）A.兩次上升的最大高度比較，有H=hB.兩次上升的最大高度比較，有H<hC.無磁場時(shí)，導(dǎo)軌下端的電阻中有電熱產(chǎn)生D.有磁場時(shí)，導(dǎo)軌下端的電阻

2、中有電熱產(chǎn)生【答案】D【解析】有磁場時(shí)導(dǎo)體棒向上沖的過程中會切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，則電阻申會產(chǎn)生熱量使機(jī)械能減小則兩次上升的最大高度比較，有用儲ABC都錯(cuò)口對2.如圖所示，MNPQ是間距為L的平行金屬導(dǎo)軌，置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直導(dǎo)軌所在平面向里的勻強(qiáng)磁場中，MP間接有一阻值為R的電阻。一根與導(dǎo)軌接觸良好、有效阻值為R/2的金屬導(dǎo)線ab垂直導(dǎo)軌放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右勻速運(yùn)動，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，則Jx>cxxR-uXKXXPXXx。A. 通過電阻R的電流方向?yàn)镻RfMB. a、b兩點(diǎn)間的電壓為BLvC. a端電勢比b端高D.外力F做的功等于電阻R上發(fā)出的焦耳熱【答案】C

3、【解析】試題分析二根據(jù)右手定則可知；赧中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)閔-a,則通過電阻R的電流方向?yàn)镸tPR.故A錯(cuò)誤3金屬導(dǎo)線處相當(dāng)于電源，北兩點(diǎn)間的電壓是路端電壓，即是R兩端的電壓.根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，油兩點(diǎn)間的電壓為U二景二言.故三錯(cuò)誤.金屬導(dǎo)線計(jì)相當(dāng)于電源，a端相當(dāng)于電源的正極，電勢較高，故c正確.北棒向右做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)能量守恒得知：外力F做的功等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱，大于電阻艮上發(fā)出的焦耳熱,故口錯(cuò)誤,故選C.考點(diǎn)：右手定則；閉合電路的歐姆定律；能量守恒定律【名師點(diǎn)睛】本題比較簡單考查了電磁感應(yīng)與電路的結(jié)合，解決這類問題的關(guān)鍵是正確分析外電路的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)有關(guān)電學(xué)知識求解；根據(jù)

4、楞次定律或右手定則可判斷出通過電阻R的電流方向和a、b電勢高低.金屬導(dǎo)線ab相當(dāng)于電源，外電路為電阻R,由閉合電路歐姆定律求解ab兩點(diǎn)間的電壓；根據(jù)能量守恒得外界的能量轉(zhuǎn)化成整個(gè)電路產(chǎn)生的焦耳熱。3 .如圖所示，兩根光滑的平行金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，兩根金屬桿甲和乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好且保持垂直.起初兩根桿都靜止.現(xiàn)突然給甲一個(gè)沖量使其獲得速度v而開始運(yùn)動，回路中的電阻不可忽略，那么在以后的運(yùn)動中，下列說法正確的是（）A.甲克服安培力做的功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱B.甲動能的減少量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱C.甲機(jī)械能的減少量等于乙獲得的動能與系統(tǒng)產(chǎn)

5、生的焦耳熱之和D.最終兩根金屬桿都會停止運(yùn)動【答案】C【解析】【詳解】給甲一個(gè)沖量使其獲得速度v而開始運(yùn)動，回路中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則，甲棒受到向左的安培力而減速，乙棒受到向右的安培力而加速，根據(jù)能量守恒定律，故甲棒減小的動能等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能和乙棒增加的動能之和，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確.故選C。【點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵明確系統(tǒng)中兩個(gè)棒的運(yùn)動情況、受力情況、系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化情況，4 .（多選）如圖，上下邊界間距為1、方向水平向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域位于地面上方高l處.質(zhì)量為m、邊長為1、電阻為R的正方形線框距離磁場的上邊界1處，沿水平方向拋出，線框的下邊界進(jìn)入磁場時(shí)加速度為零.則線框從拋出

6、到觸地的過程中（）上一_FrtXXXXX卜xXxXKf+A.沿水平方向的分運(yùn)動始終是勻速運(yùn)動B.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為,C.產(chǎn)生的電能為2mg1D.運(yùn)動I-時(shí)間為2【答案】ACD【解析】【詳解】線框進(jìn)入磁場后，因切割磁感應(yīng)線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，依據(jù)左手定則可知,兩豎直邊的安培方方向相反J因安培力的大小相等，則水平方向線框受到的合力為零,則水平方向做勻速直線運(yùn)動，故A正確；線框的下邊界進(jìn)入磁場時(shí)加速度為零,艮眥于平衡狀態(tài)、則有：而閉合電路歐姆定律，則有:二詈二等,線框進(jìn)入磁場的豎直方向速度為，綜上所得，3=；等，故B錯(cuò)誤j因線程進(jìn)入磁場后，做勻速直線運(yùn)動，那么斌小的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，即產(chǎn)生的電能為

7、Q=2m如故C正確W根據(jù)分運(yùn)動與合運(yùn)動的等時(shí)性j并分析豎直方向的運(yùn)動;先自由落體運(yùn)動，后勻速下落，自由落體運(yùn)動的時(shí)間，一號因線ixiii2=|框進(jìn)入磁場的豎直方向速度為v尸J和，那么勻速運(yùn)動的時(shí)間為-二廿，因此線框從拋機(jī)出到觸地的過程中，運(yùn)動時(shí)間為t=ti+t2=24,故D正確；故選ACD?！军c(diǎn)睛】考查運(yùn)動的合成與分解的應(yīng)用，掌握平拋運(yùn)動處理規(guī)律，理解運(yùn)動學(xué)公式的內(nèi)容，注意安培力方向與大小的確定，及左手定則與右手定則的區(qū)別.5.如圖甲所示，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成外期角固定，M、P之間接電阻箱R,導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為5=0.5To

8、質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r,現(xiàn)從靜止釋放桿ab,測得其在下滑過程中的最大速度為X。改變電阻箱的阻值R,得至ij"同與R的關(guān)系如圖乙所示，已知軌道間距為1=2炳，重力加速度g取10/，軌道足夠長且電路不計(jì)。T乙(1)當(dāng)正二0時(shí)，求桿ab勻速下滑過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大小及桿中電流的方向;(2)求桿ab的質(zhì)量m和阻值r;(3)當(dāng)K=4C時(shí)，從開始運(yùn)動到速度恰好最大時(shí)ab桿向下運(yùn)動了4班,求電阻箱上產(chǎn)生的熱量?【答案】(1)5=27；電流方向?yàn)閎->a煙二。2kg,r=2Q；JT6J【解析】C1)由圖可知，當(dāng)夫=0時(shí)，桿前最終以v=2.占的速度勻

9、速運(yùn)動，桿前切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為：EBLv=-2V根據(jù)楞次定律可知桿ab中電流方向?yàn)閎a<2)設(shè)桿abF滑過程中的最大速度為力,桿切割磁解妒生的感應(yīng)電動勢為£=BLvm由閉言電蹈歐陽定律：I二尸+R桿冊達(dá)到最大聲速度時(shí)滿足：mgn3-BIL=0解得：%鑼-2Q圖像的截距為：三,二噌i電,Q圖像的斜率為：二-解得：陰二。一2煙，120(3)由圖可知，當(dāng)R=4C時(shí)，,全過程動能定理可知：1 、mgxsin=Q+f=R得：Qf=,2=1.6JR+r綜上所述本題答案是：(1) E=irj電流方向?yàn)閎Ts(2) m=0.2Agjr-IQ?Q喪=L6J點(diǎn)睛：本題考查了導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)

10、生感應(yīng)電動勢，要正確理解法拉第電磁感應(yīng)定律，并運(yùn)用能量守恒解決回路中焦耳熱的問題。1.如圖所示，線圈由A位置開始下落，在磁場中受到的磁場力如果總小于重力，則它在A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)，加速度關(guān)系為（）口XXXKX*K11A寓1 .aA>OB>ac>aDB.aA=ac>aB>aDC.aA=ac>aD>aBD.aA>ac>aB=aD【答案】B【解析】【分析】線圈自由下落時(shí)，加速度為g.線圈進(jìn)入和穿出磁場過程中，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，將受到向上的安培力.線圈完全在磁場中時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈只受重力，加速度等于g.根據(jù)牛頓第二定律分析加速度

11、的關(guān)系.【詳解】線圈自由下落時(shí)，加速度為aA=g,線圈完全在磁場中時(shí)，磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈不受安培力作用，只受重力，加速度為ac=g,線圈進(jìn)入和穿出磁場過程中，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，將受到向上的安培力，根據(jù)牛頓第二定律得知，aB<g,aD<g.線圈完全在磁場中時(shí)做勻加速運(yùn)動，到達(dá)D處的速度大于B處的速度，則線圈在D處所受的安培力大于在B處所受的安培力，又知，磁場力總小于重力，則aB>aD,故aA=ac>而>為.故選B.2 .如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，僅在虛線MN下面的空間存在著勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，導(dǎo)軌上端跨接一定值電阻R,質(zhì)量為m、

12、電阻r的金屬棒兩端各套在導(dǎo)軌上并可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，將金屬棒從圖示位置由靜止釋放，則進(jìn)入磁場后（）XXXXXXXXA.a點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢B.金屬棒剛進(jìn)入磁場過程中可能做勻減速運(yùn)動C.金屬棒受到的最大安培力大小為mg的減少量D.金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱小于金屬棒機(jī)械能【答案】D【解析】【分析】根據(jù)右手定則判斷電勢的高低3根據(jù)安培力公式三軍汾析棒進(jìn)入磁場后的運(yùn)動情況F金屬棒進(jìn)入磁場后fTjK可能做勻速運(yùn)動，可能做減速運(yùn)動，也可能做加速運(yùn)動,根據(jù)不同的運(yùn)動情況，分析能量是如何轉(zhuǎn)化的.【詳解】根據(jù)右手定則判斷可知：疝中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從a到匕，a點(diǎn)相當(dāng)于電源的負(fù)極，匕點(diǎn)相當(dāng)于電源

13、的正根，則a點(diǎn)的電勢低于b點(diǎn)的電勢.故A錯(cuò)俁.金屬棒剛進(jìn)入磁場的過程中，若安培力大于重力，棒做減速運(yùn)動，隨著速度的瀛小,根據(jù)安培力公式合金可知，安培力不斷瀛小，合力遍小，加速度斌小，所以棒做加速度減小的變減速運(yùn)動，不可能做勻減速運(yùn)動，故B錯(cuò)誤.若棒做減速運(yùn)動，最終做勻速運(yùn)動，此時(shí)安培力最小，為mg;若棒做加速運(yùn)動，最終做勻速運(yùn)動，此時(shí)安培力最大為mg;若勻速運(yùn)動，安培力不變，大小為mg,故C錯(cuò)誤.金屬棒進(jìn)入磁場時(shí)回路中產(chǎn)生電能，轉(zhuǎn)化為電阻R和金屬棒的內(nèi)能，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得知：金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱小于金屬棒機(jī)械能的減少量，故D正確.故選D.【點(diǎn)睛】標(biāo)人，本題關(guān)鍵要掌握安培力的表達(dá)式F=R

14、,知道安培力與速度成正比，這個(gè)過程與汽車起動類似，根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行過程分析.3 .如圖所示，固定在水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌，間距為L,右端接有阻值R的電阻，空間存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上。初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長度，給導(dǎo)體棒水平向右的初速度V。，導(dǎo)體棒開始沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動，在此過程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。已知R=3r,不計(jì)導(dǎo)軌電阻，則下列說法中正確的是:gRbA.導(dǎo)體棒開始運(yùn)動的初始時(shí)刻受到的安培力向左B.導(dǎo)體棒開始運(yùn)動的初始時(shí)刻導(dǎo)體棒兩端的電壓U=BLvo1C.導(dǎo)體棒開始運(yùn)動后速度第一次為零時(shí)，

15、彈簧的彈性勢能Ep=2mvD.導(dǎo)體棒最終會停在初始位置，在導(dǎo)體棒整個(gè)運(yùn)動過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】D【解析】試題分析:根據(jù)右手定則判斷出初始時(shí)刻感應(yīng)電漪的方向，再根據(jù)左手定則判斷出安培力的方向由和歐姆定律求解導(dǎo)體棒兩端的電壓S導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中I產(chǎn)生電能，根據(jù)功能關(guān)系分析導(dǎo)體棒開始運(yùn)動后速度第一次為零時(shí)系統(tǒng)的彈性勢能£根據(jù)能量守恒求解在金屬棒整個(gè)運(yùn)動過程中，電阻及上產(chǎn)生的焦耳熱、導(dǎo)體棒開始運(yùn)動的初始時(shí)刻，由右手定則判斷可知：血中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從31%由左手定則聲慚得知ab棒受到的安培力向左，故A正確m導(dǎo)體棒開始運(yùn)動的初始時(shí)刻,北棒產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為E=BLv0.于R:3t

16、,所以導(dǎo)體棒兩端的電壓L=f5£r0,故B錯(cuò)誤3由于導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中產(chǎn)生電能，所以導(dǎo)體棒開始運(yùn)動后速度第一次為零時(shí)，根據(jù)能量守恒定律得知:系統(tǒng)的強(qiáng)性勢能小于:舊喏，故C錯(cuò)誤汗金屬棒最終會停在初始位置,在金屬棒整個(gè)運(yùn)動過程中,電阻式上產(chǎn)生的熏耳熱Q=；:m潞=1端,故D正確.O處，使金屬環(huán)在豎4 .（多選）如圖所示，一閉合的小金屬環(huán)用一根絕緣細(xì)桿掛在固定點(diǎn)直線OO'的兩側(cè)來回?cái)[動的過程中穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感線的方向和水平面垂直.若懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力不計(jì)，且擺動過程中金屬環(huán)不翻轉(zhuǎn)，則（）A.金屬環(huán)每次進(jìn)入和離開磁場區(qū)域都有感應(yīng)電流，而且感應(yīng)電流的方向相反B.金屬環(huán)進(jìn)入

17、磁場區(qū)域后越靠近OO線時(shí)速度越大，而且產(chǎn)生的應(yīng)電流越大C.金屬環(huán)開始擺動后，擺角會越來越小，擺角小到某一值后不再減小D.金屬環(huán)在擺動過程中，機(jī)械能將全部轉(zhuǎn)化為金屬環(huán)中的電能【答案】AC【解析】根據(jù)楞次定律可再斷，金屬環(huán)每次迸入和離開磁場區(qū)域都有感應(yīng)電流，而且感應(yīng)電流的方向相反，所以a正確：完全進(jìn)入磁場,磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生故m錯(cuò)誤;由于在進(jìn)入和離開磁場的過程中有感應(yīng)電流，使得一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故擺角越來越小，當(dāng)小球不能離開磁場，即在磁場中擺動的時(shí)候，沒有感應(yīng)電流，機(jī)械能守恒，擺角保持不變，故C正確三D錯(cuò)誤。5 .27.如圖所示，平行導(dǎo)軌由光滑的圓弧軌道和光滑的水平軌道以及租糙的

18、傾斜軌道平滑連接組成。導(dǎo)軌間距L=0.5m,導(dǎo)軌底端接有*=的電阻。水平軌道處矩形區(qū)域ABCD存在著垂直水平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小Bi=0.5T傾斜軌道與水平面的夾角為30。，處在垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2=1Toab和cd是質(zhì)量m=0.1kg,電阻R=0.1Q的兩根相同金屬細(xì)桿，金屬細(xì)桿與傾斜導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)”1（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）。開始時(shí)，ab桿靜止在傾斜導(dǎo)軌上，cd桿從光滑圓弧軌道無初速釋放，釋放位置離水平導(dǎo)軌的高度h=0.072m。在t=0時(shí)刻，以速度vo離開圓弧軌道，進(jìn)入水平軌道的磁場區(qū)域。為使得cd桿勻加速通過磁場區(qū)域，進(jìn)入磁場后，對cd桿

19、施加一水平向左的外力F,t=0時(shí)刻F的大小為0.8N,經(jīng)過一段時(shí)間，在t=ti時(shí)刻，cd桿即將離開磁場區(qū)域AB邊界，此日ab桿剛要開始沿斜面運(yùn)動（但未運(yùn)動）。（g取10m/s2）求：（1）cd桿剛進(jìn)入水平軌道磁場區(qū)域時(shí)的速度vo大小和通過水平軌道磁場區(qū)域的時(shí)間ti；（2）cd桿通過水平軌道磁場區(qū)域過程，通過電阻R的電荷量;cd桿通過水平軌道磁場區(qū)域過程，cd桿的產(chǎn)生熱量Qcd=0.32J求外力F做的功?！敬鸢浮浚?）,(2)(3)【解析】【分析】（1）根據(jù)機(jī)械能守恒定律求出d桿剛進(jìn)入水平軌道磁場區(qū)域時(shí)的速度vo大小，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路的歐姆定律、安培力、牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式即

20、可求解通過水平軌道磁場區(qū)域的時(shí)間；（2）根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式及電量的表達(dá)式，即可求解通過電阻R的電荷量；（3）根據(jù)動能定理求解外力F做的功?！驹斀狻?1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得:mqh-m瑤一,2，解得：埒Z剛進(jìn)入水平磁場時(shí)削E=Bg、/二二，火二=三R，j工Z受到的安培力耳口=8JL=呼=0,5?；根據(jù)牛頓第二定律得：V/=吟4=08#解得：a=3m/s2當(dāng)cd桿高開水平磁場時(shí)，北即將滑動，對北桿受力分析可得:F血=?ngsirt3O:-ampcos30:F0-8式&&可得：可=264而q=而=25月由于/£=六=受"解得：v=3m/sVV.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律

21、得:r；IIUbm(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律得:qji.l-Ii則通過R的電荷量為C(J=2K-=1B5C3fl(3)根據(jù)動能定理:啊-。=:布d-由cd桿的發(fā)熱量2解得整個(gè)電路發(fā)熱量Q=0.48J聯(lián)立解得：【點(diǎn)睛】切割產(chǎn)生的感應(yīng)電解決本題的關(guān)鍵理清兩桿在整個(gè)過程中的運(yùn)動情況，結(jié)合牛頓第二定律、動勢大小公式、閉合電路歐姆定律以及動能定理、機(jī)械能守恒定律進(jìn)行求解1.（多選）如圖所示，豎直放置的門形光滑導(dǎo)軌寬為L,矩形勻強(qiáng)磁場I、n的高和間距均為d,磁感應(yīng)弓雖度為B.質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放，進(jìn)入磁場I和n時(shí)的速度相等.金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R,與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計(jì)，重力加速度為g

22、.金屬桿（）TilA.剛進(jìn)入磁場I時(shí)加速度方向豎直向下B.穿過磁場I的時(shí)間大于在兩磁場之間的運(yùn)動時(shí)間C.穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為4mgdD.釋放時(shí)距磁場I上邊界的高度h可能小于【來源】2018年全國普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理（江蘇卷）【答案】BC【解析】本題考查電磁感應(yīng)的應(yīng)用，意在考查考生綜合分析問題的能力口由于金屬棒進(jìn)入兩個(gè)磁場的速度相等，而穿出磁場后金屬桿做加速度為g的加速運(yùn)動，所以金屬感進(jìn)入磁場時(shí)及做減速運(yùn)動，選哽A錯(cuò)誤厘對金屬桿受力分析，根據(jù)望-mg二,限可知，金屬桿做加速度減小的減速運(yùn)動，其進(jìn)出磁場的產(chǎn)士圖象如圖所示,由于os和ns圖線與，軸包圍的面積相等（都為人所以心"

23、3選項(xiàng)b正時(shí)從進(jìn)入I磁場到進(jìn)入口磁場之前過程中，根據(jù)能量守恒，金屬棒遍小的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，所以2%所以穿過兩個(gè)磁場過程中產(chǎn)生的熱量為4門罟名選項(xiàng)C正確/若金屬桿進(jìn)入磁場做勻速運(yùn)動,力電為_mj/R/=0v=-J-J22則R'，得廠廠，有前面分析可知金屬桿進(jìn)入磁場的速度大于一廠，根據(jù)加得金屬桿進(jìn)入磁場的高度應(yīng)大于L'2*,選項(xiàng)D錯(cuò)誤?？疾殡姶鸥袘?yīng)的應(yīng)用，解題的點(diǎn)睛：本題以金屬桿在兩個(gè)間隔磁場中運(yùn)動時(shí)間相等為背景,突破點(diǎn)是金屬棒進(jìn)入磁場I和n時(shí)的速度相等，而金屬棒在兩磁場間運(yùn)動時(shí)只受重力是勻加速運(yùn)動，所以金屬棒進(jìn)入磁場時(shí)必做減速運(yùn)動。2.12017天津卷】（20分）電磁軌道

24、炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度，其原理可用來研制新武器和航天運(yùn)載器。電磁軌道炮示意如圖，圖中直流電源電動勢為E,電容器的電容為Q兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為1,電阻不計(jì)。炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN,垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài)，并與導(dǎo)軌良好接觸。首先開關(guān)S接1,使電容器完全充電。然后將S接至2,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出），MN開始向右加速運(yùn)動。當(dāng)MN上的感應(yīng)電動勢與電容器兩極板間的電壓相等時(shí)，回路中電流為零，MN達(dá)到最大速度，之后離開導(dǎo)軌。問:（1）磁場的方向；（2） MN剛開始運(yùn)動時(shí)加速度a的大?。唬?） MN

25、離開導(dǎo)軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少?！敬鸢浮浚?）磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面向下BEI(2)值二mR(3)t解析】3）電容器充電后上板帶正電，下板帶負(fù)電，放電時(shí)通過.的電流由“到一%欲使炮強(qiáng)射出,安培力應(yīng)沿導(dǎo)軌向右，根據(jù)左手定則可知磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.（2）電容器完全充電后兩極板間電壓為E,根據(jù)歐姆定律，電容器剛放電時(shí)的電流：/=-炮彈受到的安培力:f二bh根據(jù)牛頓第二定律：F-ma蟀得加速度n二F（3）電容器放電前所帶的電荷量0=C£開關(guān)S接2后，MN開始向右加速運(yùn)動，速度達(dá)到最大值Vm時(shí)，MN上的感應(yīng)電動勢：F二用最終電容器所帶電荷量Q:二CEf設(shè)在此過程中的平均電流

26、為1,.上受到的平均安培力：F=BlI由動量定理?有二粗%-0又：IAt-ox-o2整理的：最/電容器所帶電荷量。一匕*B十C+m【名師點(diǎn)睛】本題難度較大，尤其是最后一個(gè)小題，給學(xué)生無從下手的感覺：動量定理的應(yīng)用是關(guān)鍵。3.12017北京卷】（20分）發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性，源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L,電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動。圖1軌道端

27、點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒ab通過滑輪勻速提升重物，電路中的電流為I。（1）求在&時(shí)間內(nèi)，圖1發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖2電動機(jī)”輸出的機(jī)械能。（2）從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便，可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷。a.請?jiān)趫D3（圖1的導(dǎo)體棒ab）、圖4（圖2的導(dǎo)體棒ab）中，分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。b.我們知道，洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢？請以圖2電動機(jī)”為例，通過計(jì)算分析

28、說明。KXKXKXMXMXKXX*M8翼M»XXXXKX.*XKXXXX*XXXxXX*XXXMMXXXMMKX圖40在該洛倫茲pi乃y&34山(2)a.如圖3、圖4b.見解析【解析】圖I中，電路中的電漪4=住棒用受到的安培力尸產(chǎn)氏N»J.TT在&時(shí)間內(nèi)J發(fā)電機(jī),產(chǎn)生的電能等于棒加克服安培力儆的功E”F勺二；圖2中，棒而受到的安培力比=用1在阿時(shí)間內(nèi)，”電動機(jī):輸出的機(jī)械能等于安培力對棒做的功E二桂zN=BILv*C)a.圖3中，棒而向右運(yùn)動，由左手定則可知其中的正電荷受到力一口方向的洛倫茲力,力作用下，正電荷沿導(dǎo)體棒運(yùn)動形成感應(yīng)電流，有沿b-a方向的分速度

29、，受到向左的洛倫茲力作用；圖4中，在電源形成的電場作用下，棒ab中的正電荷沿a-b方向運(yùn)動，受到向右的洛倫茲力作用，該洛倫茲力使導(dǎo)體棒向右運(yùn)動，正電荷具有向右的分速度，又受到沿b-a方向的洛倫茲力作用。如圖3、圖4。K。工b.設(shè)自由電荷的電荷量為q,沿導(dǎo)體棒定向移動的速率為u。如圖4所示，沿棒方向的洛倫茲力/=理,做負(fù)功二-；一,，：；.垂直棒方向的洛倫茲力-quB,做正功如.所示用二一町，即導(dǎo)體棒中一個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力做功為零。做負(fù)功，阻礙自由電荷的定向移動，宏觀上表現(xiàn)為反電動勢”，消耗電源的電能；做正功，宏觀上表現(xiàn)為安培力做正功，使機(jī)械能增加。大量自由電荷所受洛倫茲力做功的宏觀表現(xiàn)是

30、將電能轉(zhuǎn)化為等量的機(jī)械能，在此過程中洛倫茲力通過兩個(gè)分力做功起到傳遞能量的作用?！久麕燑c(diǎn)睛】洛倫茲力永不做功，本題看似洛倫茲力做功，實(shí)則將兩個(gè)方向的分運(yùn)動結(jié)合起來，所做正、負(fù)功和為零。4.12016全國新課標(biāo)n卷】（12分）如圖，水平面（紙面）內(nèi)間距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上。t=0時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動，to時(shí)刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，且在磁場中恰好能保持勻速運(yùn)動。桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動摩擦因數(shù)為即重力加速度大小為g。求:（1）金

31、屬桿在磁場中運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的電動勢的大??；（2）電阻的阻值。(2)【答案】（1）【解析】（1）設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場前的加速度大小為G由牛頓第二定律得書妙咫設(shè)金屬桿到達(dá)磁場左邊界時(shí)的速度為匕由運(yùn)動學(xué)公式有廠公:當(dāng)金屬桿以速度】在磁場中運(yùn)動時(shí)j由法拉第電磁感應(yīng)定律，桿中的電動勢為萬=3八聯(lián)立式可得E=3g（三一抵g）E（2）謾金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運(yùn)動時(shí)？金屬桿的電流為銀據(jù)歐姆定律式中立為電阻的阻值。金屬桿所受的安培力為方B工因金屬桿做勻速運(yùn)動，由牛頓運(yùn)動定律得F-3七二。聯(lián)立式得出二二30【名師點(diǎn)睛】此題是法拉第電磁感應(yīng)定律與牛頓第二定律的綜合應(yīng)用問題；解題時(shí)要認(rèn)真分析物理過程，分析金屬棒的受力情況，選

32、擇合適的物理規(guī)律列出方程求解；還要抓住金屬板的勻速運(yùn)動狀態(tài)列方程；此題難度不大。5.12016浙江卷】（20分）小明設(shè)計(jì)的電磁健身器的簡化裝置如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50m,傾角9=53°,導(dǎo)軌上端串接一個(gè)R=0.05皿電阻。在導(dǎo)軌間長d=0.56m的區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T。質(zhì)量m=4.0kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連。CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s=0.24m。一位健身者用恒力F=80N拉動GH桿，CD棒由靜止開始運(yùn)動，上升過程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直。當(dāng)CD棒到達(dá)磁場上邊界時(shí)健身者松手，觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置（重力加速度g=10m/s2,sin53=