第十章 链接高考11 利用力学“三大观点”解决电磁感应综合问题-【创新教程】2024高考物理复习大一轮课时作业word（老教材，人教版）

链接高考11　利用力学“三大观点”解决电磁感应综合问题 1.(动力学、能量问题)(单棒)(多选)如图所示，间距大小为0.5 m的平行导轨竖直放置，导轨上端与电阻R连接，图中水平虚线下方存在垂直导轨平面向外、磁感应强度大小为0.2 T的匀强磁场。现将质量0.1 kg的导体棒从虚线上方h1处由静止释放，进入磁场时恰好以速度v0做匀速直线运动，匀速运动2 s后给导体棒施加一竖直向上大小为2 N的恒力，并且由于磁感应强度发生变化回路中不再产生感应电流，再经过0.2 s导体棒的速度减为零。已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨和导体棒的电阻不计，重力加速度大小为10 m/s2，关于导体棒由静止释放到速度减为零的过程，下列说法正确的是(　　) A．匀速运动速度为2 m/s B．自由下落的高度为2 m C．回路中磁通量的最大值为0.4 Wb D．回路中产生的焦耳热为4 J 解析：ACD　[给导体棒施加一个竖直向上的恒力F＝2 N＝2mg，由于施加恒力后回路中无电流，导体棒不受安培力作用，导体棒做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律F－mg＝ma，a＝g，对匀减速阶段列速度公式v0＝gt3＝2 m/s，故A正确；对自由落体阶段，根据2gh1＝v，h1＝0.2 m，故B错误；导体棒进入匀强磁场运动2 s后回路中磁通量达到最大，2 s时间内导体棒的位移h2＝v0t2＝4 m，则回路磁通量的最大值为Φm＝BLh2＝0.4 Wb，故C正确；根据能量守恒定律可知整个过程中回路中产生的焦耳热与匀速运动阶段重力势能的减少量相等Q＝mgh2＝4 J，故D正确。] 2．(动力学、能量问题)(线框)(2022·山东菏泽一模，12)(多选)M和N两水平线间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁场区域的高度为h，竖起平面内有质量为m，电阻为R的直角梯形线框，上下底水平且底边之比为5∶1，梯形高为2h。该线框从AB到磁场上边界的距离为h的位置由静止下落，下落过程底边始终水平，线框平面始终与磁场方向垂直。AB刚进入磁场时和AB刚穿出磁场时线框的加速度都为零，在整个运动过程中，说法正确的是(　　) A．AB边匀速穿过磁场 B．从AB边刚穿出到CD边刚要进入磁场的过程中，线框做匀速运动 C．CD边刚进入磁场时，线框的加速度为g，方向竖起向上 D．从线框开始下落到AB边刚穿出磁场的过程中，线框产生的焦耳热和重力做功之比为31∶16 解析：BC　[设AB边长为L，整个线圈的电阻为R，则感应电动势为E＝BLv，根据欧姆定律有I＝，可知，当AB边刚进入磁场时，满足＝mg，然后在接下来的过程中，AB边仍在磁场中运动，则线圈切割磁感线的有效长度不断增加，即不可能做匀速直线运动，A错误；设AB边刚穿出磁场时的速度为v′，根据题意，在AB边刚穿出磁场时安培力等于重力，满足＝mg，同理CD边刚要进入磁场时，切割磁感线的有效长度为2L，满足＝mg，在此过程中一直保持切割磁感线的有效长度为2L，速度不变，做匀速直线运动，B正确；CD 边刚进入磁场时，有效切割长度为3L，即－mg＝ma，则a＝g，方向竖起向上，C正确；从线框开始下落到AB边刚穿出磁场的过程中，由能量守恒定律可知，线圈重力势能的减少量转化为线框的动能和线框产生的焦耳热，即重力做功大于线框产生的焦耳热，D错误．] 3．(动量、能量问题)(双棒)(多选)如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFHG矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在t＝t1时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为v0；一段时间后，流经a棒的电流为0，此时t＝t2，b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b由相同材料制成，长度均为L，电阻分别为R和2R，a棒的质量为m。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰，则(　　) A．t1时刻a棒加速度大小为 B．t2时刻b棒的速度为0 C．t1～t2时间内，通过a棒横截面的电荷量是b棒的2倍 D．t1～t2时间内，a棒产生的焦耳热为mv 解析：AD　[由题知，a进入磁场的速度方向向右，b的速度方向向左，根据右手定则可知，a产生的感应电流方向是E到F，b产生的感应电流方向是H到G，即两个感应电流方向相同，所以流过a、b的感应电流是两个感应电流之和，则有I＝。对a，根据牛顿第二定律有BIL＝ma，解得a＝，故A正确；根据左手定则，可知a受到的安培力向左，b受到的安培力向右，由于流过a、b的电流一直相等，故两个力大小相等，则a与b组成的系统动量守恒。t2时刻流过a的电流为零时，说明a、b之间的磁通量不变，即a、b在t2时刻达到了共同速度，设为v。根据电阻定律有R＝ρ，2R＝ρ，解得S′＝S，已知a