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第55講電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題
目錄
01模擬基礎(chǔ)練
【題型一】電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
【題型二】電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題
02重難創(chuàng)新練
【題型一】電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
1.如圖所示,在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)線框"4,線框處于水平面內(nèi),磁場(chǎng)與線框平面垂直,R為一電
阻,為垂直于4的一根導(dǎo)體桿,它可在ab、cd上無(wú)摩擦地滑動(dòng)。桿的?及線框的電阻不計(jì),開(kāi)始時(shí),給
的■一個(gè)向右的初速度,則()
bq,
XXXXXX
XX--XXX
(XXXXXX
d
A.考■將減速向右運(yùn)動(dòng),但不是勻減速運(yùn)動(dòng)
B.^將勻減速向右運(yùn)動(dòng),最后停止
C.4將勻速向右運(yùn)動(dòng)
D.^將往返運(yùn)動(dòng)
2.(多選)如圖所示,電阻R、電容器C與固定在同一水平面上的光滑平行導(dǎo)軌相連,導(dǎo)軌間有豎直向下的勻
強(qiáng)磁場(chǎng)。一導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌電阻不計(jì)?,F(xiàn)讓導(dǎo)體棒獲得一初速度
W從位置A向右滑動(dòng)并經(jīng)過(guò)8、C兩位置,在導(dǎo)體棒向右滑動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()
A.R中的電流從。到6
B.導(dǎo)體棒向右做勻速滑動(dòng)
C.電容器的帶電荷量逐漸變小
D.在BC段滑動(dòng)時(shí)導(dǎo)體棒動(dòng)能的減少量等于電阻R上產(chǎn)生的熱量
3.如圖所示,一寬度為L(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌與水平面成a角,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向
上,導(dǎo)軌上端連有一阻值為R的電阻,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。一質(zhì)量為機(jī)、電阻也為R的金屬棒從導(dǎo)軌頂端由靜
止釋放,設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是()
A.金屬棒將做勻加速運(yùn)動(dòng)
B.釋放的瞬間金屬棒的加速度大小為geosa
C.金屬棒的最大速度大小為彗器瞥
D.金屬棒下滑相等距離的時(shí)間內(nèi)通過(guò)定值電阻R的電荷量越來(lái)越多
4.(多選)如圖甲所示,平行金屬導(dǎo)軌及所在平面與水平面成37。角。不計(jì)金屬導(dǎo)軌電阻,平行導(dǎo)軌間距C=lm,
定值電阻R=3。,虛線下方有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將電阻r=l。、相=0.1kg的金屬棒ab從
上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放,金屬棒下滑過(guò)程中的v—f圖像如圖乙所示。已知sin37。=0.6,cos37。
=0.8,重力加速度g取10m/s2,則下列說(shuō)法正確的是()
A.金屬棒下滑過(guò)程中受到的摩擦力為0.2N
B.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T
C.金屬棒在磁場(chǎng)中下滑0.1s過(guò)程中電阻R中電流為0.5A
D.金屬棒在磁場(chǎng)中下滑0.1s過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的熱量為1.875x10-2J
【題型二】電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題
5.(多選)如圖所示,和是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌,其間距為L(zhǎng)導(dǎo)軌彎曲部分光滑,平直部分粗糙,
二者平滑連接。右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻。平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為小方向豎直向上、磁感
應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為機(jī)、電阻也為R的金屬棒從高度為h處?kù)o止釋放,到達(dá)磁場(chǎng)右邊界處
恰好停止。已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃,金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好。重力加速度為g,
則金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中()
A.流過(guò)定值電阻的電流方向是N—。
B通過(guò)金屬棒的電荷量娉
C.克服安培力做的功為mgh
D.金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為/)ng/?—
6.(2023?北京卷,9)如圖所示,光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框,以某一初速度進(jìn)入豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)并最
終完全穿出。線框的邊長(zhǎng)小于磁場(chǎng)寬度。下列說(shuō)法正確的是()
A.線框進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?/p>
B.線框出磁場(chǎng)的過(guò)程中做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
C.線框在進(jìn)和出的兩過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱相等
D.線框在進(jìn)和出的兩過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量相等
7.如圖甲所示,地面上方高度為d的空間內(nèi)有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),質(zhì)量為相的正方形閉合導(dǎo)線框abed的
邊長(zhǎng)為I,從be邊距離地面高為h處將其由靜止釋放,已知h>d>L從導(dǎo)線框開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到be邊即將落地的
過(guò)程中,導(dǎo)線框的v—f圖像如圖乙所示。重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,以下有關(guān)這一過(guò)程的判斷正確
的是()
A.A?f2時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線框受到的安培力逐漸增大
B.磁場(chǎng)的高度d可以用v—f圖中陰影部分的面積表示
C.導(dǎo)線框重力勢(shì)能的減少量等于其動(dòng)能的增加量
D.導(dǎo)線框產(chǎn)生的焦耳熱大于相,
8.(2024屆.景德鎮(zhèn)高三模擬)(多選)如圖甲,水平面上兩根足夠長(zhǎng)的粗糙金屬導(dǎo)軌平行固定放置,間距為L(zhǎng)
=1.0m,一端通過(guò)導(dǎo)線與阻值為R=0.5。的電阻連接;導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為〃2=0.5kg的金屬桿,金屬桿與
導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下。用與導(dǎo)軌平行的拉力/作用在金屬桿上,使桿運(yùn)動(dòng),當(dāng)改變拉
力的大小時(shí),相對(duì)應(yīng)穩(wěn)定時(shí)的速度V也會(huì)變化,已知V和尸的關(guān)系如圖乙所示。重力加速度取g=10m/s2,
則()
A.金屬桿受到的拉力與速度成正比
B.該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2=0.25T
C.圖線在橫軸的截距表示金屬桿與導(dǎo)軌間的阻力大小
D.導(dǎo)軌與金屬桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃=0.4
9.如圖(a)所示,單匝線框位于傾角0=30。的斜面上,斜面上有一長(zhǎng)度為。的矩形磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方
向垂直于斜面向上,大小為0.5T。已知線框邊長(zhǎng)為cd=D=0.4m,質(zhì)量為m=0.1kg,總電阻為R=0.25Q,
現(xiàn)對(duì)線框施加一沿斜面向上的力尸使之運(yùn)動(dòng)。斜面與線框間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=坐,線框速度隨時(shí)間變化關(guān)
⑴求外力尸大??;
⑵求?!鲩L(zhǎng)度L;
⑶求回路產(chǎn)生的焦耳熱。。
1.(多選)圖甲所示粗糙U形導(dǎo)線框固定在水平面上,右端放有一金屬棒P。,整個(gè)裝置處于豎直方向的磁
場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖乙規(guī)律變化,規(guī)定豎直向上為正方向,整個(gè)過(guò)程金屬棒保持靜止。貝1()
A.而時(shí)刻回路沒(méi)有感應(yīng)電流
B.在擊?2ro時(shí)間內(nèi),流過(guò)金屬棒的感應(yīng)電流方向是從。到P
C.在0?加時(shí)間內(nèi),金屬棒PQ所受安培力方向水平向右
D.2ro時(shí)刻金屬棒尸。所受摩擦力方向水平向右
2.(多選)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌MN、尸?;ハ嗥叫?,間距為3上端接入阻值為R的定值
電阻,構(gòu)成U形平面,與水平面的夾角為。(0。<。<90。),磁感應(yīng)強(qiáng)度為2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直,導(dǎo)
軌電阻不計(jì)。金屬棒油由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑,并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好,金屬棒斷的質(zhì)量
為m,接入電路的電阻為八則金屬棒油沿導(dǎo)軌下滑過(guò)程中()
A.最大加速度為gsin0
B.當(dāng)金屬棒必下滑速度為。時(shí),其兩端電壓為
C.所受安培力不會(huì)大于wigsin0
R
D.下滑速度大小一定小于的邛tgsin0
3.(2024?重慶模擬)(多選)如圖所示,間距為L(zhǎng)的水平邊界MN、PQ之間存在垂直于紙面向外
的勻強(qiáng)磁場(chǎng),“日”字形線框位于磁場(chǎng)區(qū)域上方某一高度,線框三條短邊外、啖cd的長(zhǎng)度a|一I6
均為L(zhǎng)、電阻均為R,兩條長(zhǎng)邊°C、61的長(zhǎng)度均為"、電阻不計(jì),^位于線框正中間。若線,
c'---'d
框由靜止釋放,r=0時(shí)刻cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)且恰好做勻速運(yùn)動(dòng),則整個(gè)線框通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程M........
中,線框的速度大小。,a、人兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差U如流過(guò)浦邊的電流強(qiáng)度/如。。邊產(chǎn)生的°‘
焦耳熱。加以上物理量隨時(shí)間t的變化圖像正確的是()
5.(2024?華中師大一附中模擬)(多選汝口圖所示,兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌MN、P。水平放置,導(dǎo)軌間距
為L(zhǎng)=lm,電阻不計(jì),兩導(dǎo)體棒a、b靜置于導(dǎo)軌上,導(dǎo)體棒。的電阻不計(jì),b棒的阻值為R=1Q,單刀雙
擲開(kāi)關(guān)1接在電容為C=0.5F的電容器上,初始狀態(tài),電容器不帶電。電容器的右側(cè)有垂直紙面向里的勻
強(qiáng)磁場(chǎng)8i=lT,電容器左側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)&=0.5T,導(dǎo)體棒。通過(guò)細(xì)線跨過(guò)光滑定滑輪與豎
直懸掛的重物A相連,已知重物A、兩導(dǎo)體棒a、6三者的質(zhì)量均為m=1kg=現(xiàn)將開(kāi)關(guān)S接1位置,釋放
重物A,同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí);介=0.25s時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,介=0.45s時(shí)將開(kāi)關(guān)S接2位置,導(dǎo)體棒Z?開(kāi)始運(yùn)動(dòng);打
時(shí)刻兩導(dǎo)體棒的加速度大小相等。重力加速度g取10m/s2,則下列說(shuō)法正確的是()
A.h時(shí)刻導(dǎo)體棒a的速度為vi=lm/s
B.亥時(shí)刻導(dǎo)體棒〃的速度為02=3m/s
C.f3時(shí)刻導(dǎo)體棒a的加速度為學(xué)m/s2
D.r3時(shí)刻回路消耗的熱功率為25W
6.(多選)如圖所示,在光滑絕緣的水平面上方,有兩個(gè)方向相反的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)范圍足夠大,
磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小左邊為22,右邊為3B,一個(gè)豎直放置的寬為L(zhǎng)、長(zhǎng)為3£、質(zhì)量為機(jī)、電阻為r的矩形金
屬線框,以初速度。垂直磁場(chǎng)方向從圖中實(shí)線位置開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)到虛線位置(在左邊磁場(chǎng)中的
長(zhǎng)度為L(zhǎng)、在右邊磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度為2乙)時(shí),線框的速度為上,則下列判斷正確的是()
.川皴X(qián)X
????;XXXXX
I…1?「“3XXX
??|?;?!xx!xxx
ocD2T2?.2
A.此時(shí)線框中電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,電功率為力;
B.此過(guò)程中通過(guò)線框截面的電荷量為華
C.此時(shí)線框的加速度大小為三冷
4
D.此過(guò)程中線框克服安培力做的功為手"。2
7.(2024?哈九中模擬預(yù)測(cè))(多選)如圖甲所示,MN、尸。兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成。=30。角固定,
間距為L(zhǎng)=1m,質(zhì)量為機(jī)的金屬桿油垂直放置在軌道上且與軌道接觸良好,其阻值忽略不計(jì)??臻g存在
勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為8=0.5ToP,M間接有阻值為Ri的定值電阻,。、
N間接電阻箱R?,F(xiàn)從靜止釋放油,改變電阻箱的阻值R,測(cè)得最大速度為。m,得到;與1的關(guān)系如圖乙所
0mK
甲乙
A.金屬桿中感應(yīng)電流方向?yàn)橛?。指向b
B.金屬桿所受的安培力的方向沿軌道向上
C.金屬桿的質(zhì)量為1kg
D.定值電阻的阻值為1Q
8.(2024?湖北武漢模擬)如圖,質(zhì)量為M的U形光滑金屬框abed置于水平絕緣平臺(tái)上,間距為L(zhǎng)的必和
de邊平行,都與兒邊垂直。ab、de足夠長(zhǎng),整個(gè)金屬框電阻可忽略。一根電阻為R、質(zhì)量為相的導(dǎo)體棒
置于金屬框上,用水平恒力廠向右拉動(dòng)金屬框,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,裝置始終處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁
感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,與金屬框保持良好接觸,且與6c邊保持平行。
(1)若導(dǎo)體棒在外力作用下保持靜止,求最終穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)金屬框的速度大??;
(2)若導(dǎo)體棒不受外力作用,求最終穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)電路中的電動(dòng)勢(shì)。
9.如圖所示,“凹”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為如相鄰各邊互相垂直,且處于同一平面內(nèi),ab,兒邊長(zhǎng)均為
2/,酎邊長(zhǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的上下邊界均水平,磁場(chǎng)方向垂直于線框所在平面。開(kāi)始時(shí),兒邊離磁場(chǎng)上
邊界的距離為/,線框由靜止釋放,從be邊進(jìn)入磁場(chǎng)到酎邊進(jìn)入磁場(chǎng)前,線框做勻速運(yùn)動(dòng)。在?邊離開(kāi)磁
場(chǎng)后,a/z、ed邊離開(kāi)磁場(chǎng)之前,線框又做勻速運(yùn)動(dòng)。線框在下落過(guò)程中始終處于豎直平面內(nèi),且be、gf邊
保持水平,重力加速度為g。
磁場(chǎng)區(qū)
(1)線框ah、ed邊將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小是左邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的幾倍?
(2)若磁場(chǎng)上下邊界間的距離為H,則線框完全穿過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為多少?
10.(2024?山西臨汾翼城中學(xué)高三期中)如圖所示,用粗細(xì)均勻的導(dǎo)線制成的一只單匝圓形金屬圈,現(xiàn)被一根
絕緣絲線懸掛在豎直平面內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài),已知金屬圈的質(zhì)量為機(jī)=0.1kg,半
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