2020版高考物理复习电磁感应现象中的动力学动量和能量问题新人教版

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1、考点规范练34　电磁感应现象中的动力学、动量和能量问题一、单项选择题1.如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,若外力对线框做的功分别为Wa、Wb,则Wa∶Wb为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　A.1∶4B.1∶2C.1∶1D.不能确定答案A解析根据能量守恒可知,外力做的功等于产生的电能,而产生的电能又全部转化为焦耳热,所以Wa=Qa=(BLv)2Ra·Lv,Wb=Qb=(B·2Lv)2Rb·2Lv,由电阻定律知Rb=2Ra,故Wa∶Wb=1∶4,A项正确。

2、2.如图所示,条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置,一半径为R、质量为m的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑,重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　)A.金属球会运动到半圆轨道的另一端B.由于金属球没有形成闭合电路,所以金属球中不会产生感应电流C.金属球受到的安培力做负功D.系统产生的总热量小于mgR答案C解析金属球在运动过程中,穿过金属球的磁通量不断变化,在金属球内形成闭合回路,产生涡流,金属球受到的安培力做负功,金属球产生的热量不断地增加,机械能不断地减少,直至金属球停在半圆轨道的最低点,C正确,A、B错误;根据能量守恒定律得系统产生的总

3、热量为mgR,D错误。3.两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为l,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(　　)A.释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度gB.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为a→bC.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为F=B2l2vRD.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量答案C解析金属棒刚释放时,弹簧处于原长,弹力为零,又因此时金属棒速度为零,没有感应电

4、流,金属棒不受安培力作用,只受到重力作用,其加速度应等于重力加速度,选项A错误;金属棒向下运动时,由右手定则可知,流过电阻R的电流方向为b→a,选项B错误;金属棒速度为v时,安培力大小为F=BIl,又I=BlvR,联立解得F=B2l2vR,选项C正确;金属棒下落过程中,由能量守恒定律知,金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(速度不为零时)以及电阻R上产生的热量,选项D错误。4.如图所示,水平光滑的平行金属导轨,左端接有电阻R,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置。若使棒以一定的初速度v0向右运动,当其通

5、过位置a、b时,速率分别为va、vb,到位置c时棒刚好静止。设金属导轨与棒的电阻均不计,a到b和b到c的间距相等,则金属棒在从a到b和从b到c的两个过程中(　　)A.回路中产生的内能相等B.棒运动的加速度相等C.安培力做功相等D.通过棒横截面的电荷量相等答案D解析金属棒由a到b再到c的过程中,速度逐渐减小,根据E=Blv知,E减小,故I减小,再根据F=BIl知,安培力减小,由F=ma知,加速度减小,B错误;由于a与b、b与c间距相等,安培力由a→c是逐渐渐小的,故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做的功,又由于安培力做的功等于回路中产生的内能,所以A、C

6、错误;根据平均感应电动势E=ΔΦΔt=BΔSΔt,I=ER和q=IΔt,得q=BΔSR,所以D正确。二、多项选择题5.如图所示,光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内,并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中。有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动,最终恰好静止在A点。在运动过程中,导体棒与导轨始终构成等边三角形回路,且通过A点的总电荷量为Q。已知导体棒与导轨间的接触电阻值恒为R,其余电阻不计,则(　　)A.该过程中导体棒做匀减速运动B.当导体棒的速度为v02时,回路中感应电流小于初始时的一半C.开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面

7、积为S=QRBD.该过程中接触电阻产生的焦耳热为mv028答案BC解析导体切割磁感线产生的感应电动势为E=Blv,电流为I=BlvR,安培力为F=BIl=B2l2vR,l、v都在减小,根据牛顿第二定律知,加速度也在减小,A错误;当导体棒的速度为12v0时,导体棒的长度也减小了,所以回路中感应电流大小小于初始时的一半,B正确;该过程中,通过的总电荷量为Q=BSR,也就是开始运动时,导体棒与导轨所构成回路的面积S=QRB,C正确;该过程中,动能全部转化为接触电阻产生的焦耳热为12mv02,D错误。6.右图为一圆环发电装置,用电阻R=4Ω的导体棒弯成半径l=0.2

8、m的闭合圆环,圆心为O,COD是一条直径,在O、D间