2024届一轮复习新人教版 小专题十八 电磁感应中的动力学和能量问题 作业.docx
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1、小专题(十八)电磁感应中的动力学和能量问题训练学科素养限时巩固,基础题组夯基1如图甲所示,电阻不计、间距为1、足够长的光滑平行导轨固定在一绝缘水平面内,导轨左端连接阻值为R的定值电阻,金属杆ab垂直导轨放置,接入电路的电阻也为R,且始终与导轨接触良好,整个装置置于竖直向下的匀强磁场中。金属杆ab受到水平向右的拉力F作用沿导轨向右匀速运动,拉力F与杆的速度V的关系如图乙所示,图中F。、V。均为已知量。则该匀强磁场的磁感应强度大小为(B)r1二/R/:1TJXXXX/:_bOv0V甲乙A源BPFOR2尸ORC丽D.西解析:金属杆做匀速运动,有F=F安=Bn,E=B1v,解得F二喏;当ZnZaV=V
2、0,F=FoW,解得B=腐,故A、C、D错误,B正确。备用(2023北京西城区三模)如图所示,两光滑平行金属导轨固定在同一水平面内,间距为d,其左端接阻值为R的定值电阻,整个装置处在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,一质量为m的导体棒MN垂直于导轨放置,且接触良好。现给导体棒MN一水平向右的初速度v1,经过时间t,导体棒MN向右运动的距离为X,速度变为V20不计金属导轨和导体棒MN的电阻。甲、乙两位同学根据以上条件,分别求解在时间t内通过电阻R的焦耳热Q,具体过程如下(D)X.X2/1I1,.inXXXyyXAXX甲同学:在这段时间内,导体棒MN切割磁感线的感应电动势岸Bd声竽所以Q二-7
3、E2I2Rt=-RB2d2x2t二tR乙同学:在导体棒向右运动的过程中,导体棒损失的动能最终转化为电阻R的焦耳热,则有Q=mv12-v22A.两位同学的解法都正确B.两位同学的解法都错误C.甲同学的解法正确,乙同学的解法错误D.甲同学的解法错误,乙同学的解法正确解析:导体棒向右运动,切割磁感线产生感应电流,受到向左的安培力而做减速运动,随着速度的减小,感应电动势和感应电流减小,导体棒所受的安培力减小,导体棒做变减速运动,安培力的平均值在不断变化,不能用平均值求克服安培力做功,故甲同学的解法是错误的;根据功能关系,在导体棒向右运动的过程中,导体棒损失的动能最终转化为电阻R的焦耳热,与导体棒的运动
4、过程无关,可以用来求解产生的焦耳热,故乙同学的解法是正确的。2.在奥运会上,100m赛跑跑道两侧设有跟踪仪,其原理如图甲所示,水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为1=0.5m,一端通过导线与阻值为R=0.5Q的电阻连接;导轨上放一质量为m=0.5kg的金属杆,金属杆与导轨的电阻忽略不计;匀强磁场方向竖直向下。用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上,使杆运动。当改变拉力的大小时,相对应的速度V也会变化,从而使跟踪仪始终与运动员保持一致。已知V和F的关系如图乙。(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取IOrns9则下列说法错误的是(A)A.金属杆受到的拉力与速度成正比B.该磁场的磁感应
5、强度大小为1TC.图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的滑动摩擦力大小D.导轨与金属杆之间的动摩擦因数U=0.4解析:由题图乙可知拉力与速度是一次函数关系,但不成正比,故A说法错误;图线在横轴的截距表示金属杆刚要运动时的拉力,此时最大静摩擦力等于该拉力,也等于运动时的滑动摩擦力,故C说法正确;由F-BI1-mg=0及I岑可得F-比*-umg=0,从题图乙上分别读出两RR组F、V数据,代入上式即可求得B=IT,u=0.4,故B、D说法正确。3.如图,金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好,匀强磁场垂直于导轨所在的平面。ab棒在恒力的作用下向右运动,则(D)ca-Q-A/XXXM-
6、Ui)-NdhA.安培力对ab棒做正功B.安培力对cd棒做负功C. abdca回路的磁通量先增加后减少D. F做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和解析:ab棒在恒力F作用下向右做加速运动,根据楞次定律可知,回路中将产生的感应电流沿acdba方向,由左手定则判断可知,ab棒所受的安培力方向向左,Cd棒所受的安培力方向向右,则安培力对ab棒做负功,对cd棒做正功,A、B错误;两棒最终都做匀加速运动,速度之差恒定,ab棒的速度大于cd棒的速度,则abdca回路的磁通量一直增加,C错误;根据能量守恒定律知,F做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和,D正确。4.如图所示,竖直放置的两根平行
7、金属导轨之间接有定值电阻R,金属棒与两导轨始终保持垂直,并接触良好且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在水平匀强磁场中,棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升的一段时间内,下列说法正确的是(D)RA.通过电阻R的电流方向向左B.棒受到的安培力方向向上C.棒机械能的增加量等于恒力F做的功D.棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量解析:由右手定则可以判断出通过棒的电流方向向左,则通过电阻R的电流方向向右,选项错误;由左手定则可以判断出棒受到的安培力方向向下,选项B错误;根据平衡条件可知重力等于恒力F减去安培力,根据功能关系知恒力F做的功等于棒机械能的增加量与电路中产生的热量之和,选项C错误;棒在
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