专题4.12 电磁感应中的动力学问题（能力篇）-2021年高考物理100考点模拟题千题精练（选修3-2和原子物理）

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-2） 第四部分 电磁感应 专题4.12 电磁感应中的动力学问题（能力篇） 一．选择题 1. (多选)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B.质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g.金属杆(　　) A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B.穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间 C.穿过两磁场产生的总热量为4mgd D.释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于 2. （2018南宁高三摸底考试）如图所示，固定的竖直光滑U型金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计。初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量x1=mg/k，此时导体棒具有竖直向上的初速度v0..。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触，则下列说法正确的是 A．初始时刻导体棒两端电压为BLv0 B．初始时刻导体棒的加速度大小为2g C．导体棒最终静止，此时弹簧的压缩量为mg/k D．导体棒从开始运动直到最终静止的过程中，回路产生的焦耳热为mv02+ 6．(2016·河南郑州高三质量预测)(多选)用一段横截面半径为r、电阻率为ρ、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(r≪R)的圆环。圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中，圆环的圆心始终在N极的轴线上，圆环所在位置的磁感应强度大小均为B。圆环在加速下滑过程中某一时刻的速度为v，忽略电感的影响，则(　　) A．此时在圆环中产生了(俯视)顺时针的感应电流 B．圆环因受到了向下的安培力而加速下落 C．此时圆环的加速度a＝ D．如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度vm＝ 二．计算题 1.(2020·杭州质量评估)为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在地面的一组线圈及电流测量记录仪组成(测量记录仪未画出)．当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车的速度和加速度．如图乙所示为铁轨和列车的俯视图，假设磁体端部为磁感应强度B＝1.2×10－2T竖直向下的匀强磁场，该磁场区域在运动过程中两个时刻恰能依次覆盖两个线圈，每个线圈的电阻r＝0.30 Ω，匝数n＝4，垂直于铁轨方向长l＝0.25 m，平行于轨道方向的宽度远小于两线圈的距离s，每个测量记录仪自身电阻R＝1.70 Ω，其记录下来的电流一位置关系图，即i－s图如图丙所示． (1)当磁场区域的右边界刚离开线圈Ⅰ时，线圈Ⅰ的电流方向时顺时针还是逆时针？(俯视图) (2)试计算列车通过线圈Ⅰ和线圈Ⅱ时的速度v1和v2的大小； (3)假设列车做的是匀加速直线运动，求列车在两个线圈之间的加速度的大小．(结果保留三位有效数字) 2．(2018·11月浙江选考)如图所示，在间距L＝0.2 m的两光滑平行水平金属导轨间存在方向垂直于纸面(向内为正)的磁场，磁感应强度的分布沿y方向不变，沿x方向如下： B＝ 导轨间通过单刀双掷开关S连接恒流源和电容C＝1 F 的未充电的电容器，恒流源可为电路提供恒定电流I＝2 A，电流方向如图所示．有一质量m＝0.1 kg的金属棒ab垂直导轨静止放置于x0＝0.7 m处．开关S掷向1，棒ab从静止开始运动，到达x3＝－0.2 m处时，开关S掷向2.已知棒ab在运动过程中始终与导轨垂直．求： (提示：可以用F－x图象下的“面积”代表力F所做的功) (1)棒ab运动到x1＝0.2 m时的速度v1； (2)棒ab运动到x2＝－0.1 m时的速度v2； (3)电容器最终所带的电荷量Q. 3、（2020·江苏省扬州市高三下学期阶段测试一）如图所示，平行导轨宽为L、倾角为θ，处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感强度为B，CD为磁场的边界，导轨左端接一电流传感器，CD右边平滑连一足够长的导轨。质量为m、电阻为R的导体棒ab长也为L，两端与导轨接触良好，自导轨上某处由静止滑下。其余电阻不计，不计一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。 (1)棒ab上的感应电流方向如何？ (2)棒ab在磁场内下滑过程中，速度为v时加速度为多大？ (3)若全过程中电流传感器指示的最大电流为I0。求棒ab相对于CD能上升的最大高度。 4．(15分) （2020江苏新沂市润新学校质检）如图，POQ是折成60°角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨，导轨关于竖直轴线对称，OP=OQ=L．整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律为 （