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【全优课堂】2016高考物理总复习 专题10 电磁感应中的动力学和能量问题分组训练A组电磁感应中的动力学问题1如图7所示,MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计有一垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,宽度为L,ab是一根不但与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆开始,将开关S断开,让ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合,若从S闭合开始计时,则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象不可能是()图7【答案】B【解析】设闭合S时,ab的速度为v,则EBLv,IF安BIL若F安mg,则选项A可能若F安mg,则选项D可能2(2014南京质检)如图8所示,两足够长平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动,两金属棒ab、cd的质量之比为21.用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd,经过足够长时间以后()图8A金属棒ab、cd都做匀速运动B金属棒ab上的电流方向是由b向aC金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3D两金属棒间距离保持不变【答案】BC【解析】对两金属棒ab、cd进行受力和运动分析可知,两金属棒最终将做加速度相同的匀加速直线运动,且金属棒ab速度小于金属棒cd速度,所以两金属棒间距离是变大的,由楞次定律判断金属棒ab上的电流方向是由b到a,A、D错误,B正确;以两金属棒整体为研究对象有:F3ma,隔离金属棒cd分析:FF安ma,可求得金属棒cd所受安培力的大小F安F,C正确因此答案选B、C.B组电磁感应中的能量问题3.如图9所示,水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属棒ab,开始时ab棒以水平初速度v0向右运动,最后静止在导轨上,就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较,这个过程()图9A安培力对ab棒所做的功不相等B电流所做的功相等C产生的总内能相等D通过ab棒的电荷量相等【答案】AC【解析】光滑导轨无摩擦力,导轨粗糙的有摩擦力,动能最终都全部转化为内能,所以内能相等,C正确;对光滑的导轨有mvQ安,对粗糙的导轨有mvQ安Q摩,Q安Q安,则A正确、B错;qIt,且s光s粗,所以q光q粗,D错4.(2014河源质检)如图10所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的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,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内()图10A棒的机械能增加量等于F做的功B棒的动能增加量等于F做的功C棒的重力势能增加量小于F做的功D安培力做负功【答案】CD【解析】金属棒在F作用下加速上升,受到竖直向下的重力和安培力作用,且重力和安培力都做负功,棒的机械能的增加量等于F与安培力的合力所做的功,A选项错误,D选项正确;根据动能定理,棒的动能增加量等于F、重力与安培力三个力的合力所做的功,B选项错误;棒的重力势能增加量应该等于克服重力所做的功,由于棒是加速上升的,F肯定大于重力,因此,F所做的功一定大于克服重力所做的功,因此棒的重力势能增加量小于F所做的功,C选项正确C组“杆导轨”模型应用5.一个闭合回路由两部分组成,如图11所示,右侧是电阻为r的圆形导线,置于竖直方向均匀变化的磁场B1中,左侧是光滑的倾角为的平行导轨,宽度为d,其电阻不计磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上,且只分布在左侧,一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上,下列说法中正确的有()图11A圆形导线中的磁场,方向向上且均匀减弱B导体棒ab受到的安培力大小为mgsin C回路中的感应电流为D圆形导线中的电热功率为(rR)【答案】BC【解析】根据左手定则,导体棒上的电流从b到a,根据电磁感应定律可得A项错误;根据共点力平衡知识,导体棒ab受到的安培力大小等于重力沿导轨向下的分力,即mgsin ,B项正确;根据mgsin B2Id,解得I,C项正确;圆形导线的电热功率等于I2r()2rr,D项错误6(2015江苏模拟)两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成角放置,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直整套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向上,导轨和金属杆接触良好,它们的电阻不计现让ab杆由静止开始沿导轨下滑图12(1)求ab杆下滑的最大速度vm;(2)ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中,电阻R产生的焦耳热为Q,求该过程中ab杆下滑的距离s及通过电阻R的电量q.【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式和牛顿第二定律有EBLvIFABILmgsin FAma即mgsin ma当加速度a为零时,速度v达最大,速度最大值vm.(2)根据能量守恒定律有mgssin mvQ得s根据电磁感应定律有根据闭合电路欧姆定律有感应电量qt得q
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