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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）（普通高中） 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)普通高中适用作业 (卷Ⅱ)[B级——中档题目练通抓牢]1、(2018·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,导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中,拉力
2、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代入数据得:I＝2A,I＝,代入数据得:v＝2.5m/s根据能量守
3、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、(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在整
4、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,方向沿斜面向下.杆下滑时:合力F＝mgsinθ－F
5、A,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——难度题目自主选做]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
6、,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,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).
7、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/s2对cd杆受力分析,根据牛顿第二定律,有:mgsin53°－μ(mgcos53°＋F
8、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图像可知
