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《2019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） Word版含解析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、课时跟踪检测（四十）电磁感应中的动力学和能量问题（卷Ⅱ）(二)重点高中适用作业 (卷Ⅱ)[B级——拔高题目稳做准做]1、(2017·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
2、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,到达一定高度后速度为零.在最高点:杆的速度为零,加速度为gsinθ,方向沿斜
3、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★2.(2017·天津高考)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用
4、使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器.电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l,电阻不计.炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触.首先开关S接1,使电容器完全充电.然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加速运动.当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导
5、轨.问:(1)磁场的方向；(2)MN刚开始运动时加速度a的大小；(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少.解析:(1)将S接1时,电容器充电,上极板带正电,下极板带负电,当将S接2时,电容器放电,流经MN的电流由M到N,又知MN向右运动,由左手定则可知磁场方向垂直于导轨平面向下.(2)电容器完全充电后,两极板间电压为E,当开关S接2时,电容器放电,设刚放电时流经MN的电流为I,有I＝ ①设MN受到的安培力为F,有F＝IlB ②由牛顿第二定律,有F＝ma ③联立①②③式得a＝. ④(3)当电
6、容器充电完毕时,设电容器上电荷量为Q0,有Q0＝CE ⑤开关S接2后,MN开始向右加速运动,速度达到最大值vmax时,设MN上的感应电动势为E′,有E′＝Blvmax ⑥依题意有E′＝ ⑦设在此过程中MN的平均电流为,MN上受到的平均安培力为,有＝lB ⑧由动量定理,有Δt＝mvmax－0 ⑨又Δt＝Q0－Q ⑩联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得Q＝. ⑪答案:(1)垂直导轨平面向下 (2) (3)3、(2018·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
7、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,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(
8、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
