2019-2020年高考物理一轮复习课时跟踪检测（四十）电磁感应中的动力学和能量问题（卷Ⅱ）（普通班）

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1、2019-2020年高考物理一轮复习课时跟踪检测（四十）电磁感应中的动力学和能量问题（卷Ⅱ）（普通班）[B级——中档题目练通抓牢]1．(xx·河南洛阳一中模拟)如图甲所示，在水平面上固定宽为L＝1m、足够长的光滑平行金属导轨，左端接有R＝0.5Ω的定值电阻，在垂直导轨且距导轨左端d＝2.5m处有阻值r＝0.5Ω、质量m＝2kg的光滑导体棒，导轨其余部分电阻不计。磁场垂直于导轨所在平面，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。第1s内导体棒在拉力F作用下始终处于静止状态。1s后，拉力F保持与第1s末相同，导体棒从静

2、止直至刚好达到最大速度过程中，拉力F做功为W＝11.25J。求：(1)第1s末感应电流的大小；(2)第1s末拉力的大小及方向；(3)1s后导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热。解析：(1)0～1s内，由图像得：＝0.8T/s根据法拉第电磁感应定律：E＝＝2V回路电流：I＝＝2A。(2)F安＝BIL＝1.6N根据受力平衡，拉力F＝1.6N，方向：水平向右。(3)1s后导体棒做变加速直线运动，当受力平衡速度达最大，B＝0.8T则由电磁感应定律：E′＝BLv，最终匀速运动时：F＝BIL代入数据

3、得：I＝2A，I＝，代入数据得：v＝2.5m/s根据能量守恒定律：W＝mv2＋Qr＋QR代入数据得：Qr＋QR＝5J，＝＝1联立解得：QR＝2.5J。答案：(1)2A　(2)1.6N　水平向右　(3)2.5J2．(xx·上海高考)如图，光滑平行金属导轨间距为L，与水平面夹角为θ，两导轨上端用阻值为R的电阻相连；该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面。质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动，然后又返回到出发位置。在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好，不计ab和导

4、轨的电阻及空气阻力。(1)求ab开始运动时的加速度a；(2)分析并说明ab在整个运动过程中速度、加速度的变化情况；(3)分析并比较ab上滑时间和下滑时间的长短。解析：(1)ab开始运动时产生的感应电动势E＝BLv0回路中的感应电流I＝杆所受安培力FA＝BIL＝杆受力如图，由牛顿第二定律mgsinθ＋FA＝ma得a＝gsinθ＋，方向沿导轨向下。(2)分析如下：杆上滑时：合力F＝mgsinθ＋FA，与运动方向相反，杆减速；随着速度减小，FA减小，合力减小，加速度减小；因此杆做加速度减小的减速运动，到达一定高度后速

5、度为零。在最高点：杆的速度为零，加速度为gsinθ，方向沿斜面向下。杆下滑时：合力F＝mgsinθ－FA，与运动方向相同，杆加速；随着速度增加，FA增大，合力减小，加速度减小；因此杆做初速度为零、加速度减小的加速运动。(3)分析如下：上滑和下滑过程经过的位移大小相等。而上滑时杆加速度大于gsinθ，下滑时杆加速度小于gsinθ，因此上升时的平均加速度大于下降时的平均加速度，由运动学规律可知，上滑所需时间小于下滑所需时间。答案：(1)gsinθ＋，方向沿导轨向下　(2)见解析(3)上滑时间小于下滑时间[C级——难

6、度题目自主选做]3．(xx·内蒙古奋斗中学模拟)如图甲所示，弯折成90°角的两根足够长金属导轨平行放置，形成左右两导轨平面，左导轨平面与水平面成53°角，右导轨平面与水平面成37°角，两导轨相距L＝0.2m，电阻不计。质量均为m＝0.1kg，电阻均为R＝0.1Ω的金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为μ＝0.5，整个装置处于磁感应强度大小为B＝1.0T，方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中。t＝0时刻开始，ab杆以初速度v1沿右导轨平面下滑。t＝1s时刻开始，

7、对ab杆施加一垂直ab杆且平行右导轨平面向下的力F，使ab开始做匀加速直线运动。cd杆运动的vt图像如图乙所示(其中第1s、第3s内图线为直线)。若两杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)在第1s内cd杆受到的安培力的大小；(2)ab杆的初速度v1；(3)若第2s内力F所做的功为9J，求第2s内cd杆所产生的焦耳热。解析：(1)ab杆沿右侧导轨下滑，根据右手定则可知ab杆中感应电流由a到b，则cd杆中电流由d到c，根据左手定则可知cd杆受到

8、的安培力垂直于左侧导轨向下。根据vt图像可知，cd杆在第1s内的加速度a1＝＝4m/s2对cd杆受力分析，根据牛顿第二定律，有：mgsin53°－μ(mgcos53°＋F安)＝ma1解得F安＝0.2N。(2)对cd杆：安培力F安＝BIL回路中电流I＝＝1A对ab杆：感应电动势E＝I·2R＝0.2V根据法拉第电磁感应定律E＝BLv1解得ab杆的初速度v1＝＝1m/s。(3)根据vt图像可