专题4.11 电磁感应中的动力学问题（提高篇）-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4.11 电磁感应中的动力学问题（提高篇） 一．选择题 1． （2020陕西咸阳一模）CD、EF是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d，如图所示导轨的右端接有一电阻R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接将一阻值也为R的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ，则下列说法中正确的是（　　） A. 电阻R的最大电流为 B. 流过电阻R的电荷量为 C. 整个电路中产生的焦耳热为mgh-μmgd D. 电阻R中产生的焦耳热为 mgh 2、如图所示电路,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ斜面上,导轨下端接有电阻R,导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用.金属棒沿导轨匀速向上滑动,则它在上滑高度h的过程中,以下说法正确的是( ) A.作用在金属棒上各力的合力做功为零 B.重力做的功等于系统产生的电能 C.金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 D.恒力F做的功与安培力做的功之和等于金属棒增加的机械能 3.（6分）（2019湖北四地七校考试联盟期末）如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻R，建立ox轴平行于金属导轨，在0≤x≤4m的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度B随坐标x（以m为单位）的分布规律为B＝0.8﹣0.2x（T），金属棒ab在外力作用下从x＝0处沿导轨向右运动，ab始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。设在金属棒从x1＝1m处，经x2＝2m到x3＝3m的过程中，电阻器R的电功率始终保持不变，则（　　） A．金属棒做匀速直线运动 B．金属棒运动过程中产生的电动势始终不变 C．金属棒在x1与x2处受到磁场B的作用力大小之比为3：2 D．金属棒从x1到x2与从x2到x3的过程中通过R的电量之比为5：3 ．4.(2016·河南洛阳高三统考)如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨，左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的光滑圆弧导轨相接。导轨宽度为20 cm，电阻不计。导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T。一根垂直导轨放置的质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为20 cm的绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触。当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态。当导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53°(sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2)，则(　　) A．磁场方向一定竖直向上 B．电源的电动势E＝8.0 V C．导体棒在摆动过程中所受安培力F＝8 N D．导体棒摆动过程中的最大动能为0.08 J 5．如图甲所示，在列车首节车厢下面安装一电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，首节车厢经过安放在两铁轨间的线圈时，线圈中产生的电脉冲信号传到控制中心．图乙为某时控制中心显示屏上的电脉冲信号，则此时列车的运动情况是(　　) A．匀速运动 B．匀加速运动 C．匀减速运动 D．变加速运动 二．计算题 1.（16分）（2020年3月山东淄博质检）如图甲所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L，导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左，大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。 图甲 图乙 （1）求导体棒所达到的恒定速度v​2； （2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？ （3）导体棒以恒定速度运动时，克服阻力做功的功率和电路中消耗的电功率各为多大？ （4）若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v－t关系如图乙所示，已知在时刻t导体棒的瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。 2.（18分）（2020湖南永州模拟）平行直导轨由水平部分和倾斜部分组成，导轨间距 L＝0.5m，PQ 是分界线，倾斜部分倾角为θ＝30°，PQ 右侧有垂直于