专题突破练习13 电磁感应中的动力学、动量和能量问题(Word练习)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)通用版

专题突破练习(十三) 1．(多选)如图所示，半径为L的小圆与半径为3L的圆形金属导轨拥有共同的圆心，在小圆与导轨之间的环形区域存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现将一长度为3L的导体棒置于磁场中，让其一端O与圆心重合，另一端A与圆形导轨良好接触。在O点与导轨间接入一阻值为r的电阻，导体棒以角速度ω绕O点做逆时针匀速圆周运动，其他电阻不计。下列说法正确的是(　　) A．导体棒上O点的电势比A点的电势低 B．电阻r两端的电压为 C．在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻r的电荷量为 D．在导体棒旋转一周的时间内，电阻r产生的焦耳热为 AC　[由右手定则可知导体棒OA中的电动势方向为由O到A，所以A端相当于电源正极，电势高于O点的电势，A项正确；小圆与导轨间的导体棒转动切割磁感线产生的感应电动势E＝B·2L·＝2BL·ω＝4BL2ω，其他电阻不计，r两端电压等于感应电动势，B项错误；由闭合电路欧姆定律得I＝，导体棒转动一周通过电阻r的电荷量q＝IT，其中T＝，可得q＝，C项正确；由焦耳定律可知，在导体棒转动一周的时间内电阻r上产生的热量Q＝I2rT＝，D项错误。] 2．(多选)如图所示，光滑金属导轨由倾斜和水平两部分在MM′处平滑连接组成。导轨间距为L，水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，倾斜导轨连接阻值为R的电阻。现让长度为L、质量为m、阻值为2R的金属棒a从距离水平面高度为h处由静止释放。金属棒a到达磁场中OO′时，动能是该金属棒运动到MM′时动能的，最终静止在水平导轨上。金属棒a与导轨接触良好且导轨电阻不计，重力加速度g＝10 m/s2。以下说法正确的是(　　) A．金属棒a运动到MM′时回路中的电流大小为 B．金属棒a运动到OO′时的加速度大小为 C．金属棒a运动的整个过程中，电阻上产生的焦耳热为mgh D．金属棒a运动的整个过程中，安培力的冲量大小是m，方向向左 ACD　[金属棒a从静止释放至运动到MM′的过程，由机械能守恒定律有mgh＝mv2，解得v＝，金属棒刚进入磁场时，有E＝BLv，I＝，解得I＝，A项正确；由题意可知，金属棒运动到OO′时，速度v′＝＝，感应电动势E′＝BLv′，感应电流I′＝，对金属棒由牛顿第二定律有BI′L＝ma0，解得此时金属棒a的加速度大小a0＝，B项错误；金属棒a运动的整个过程中，由能量守恒定律可知，整个电路产生的热量Q＝mgh，金属棒与电阻R产生的热量之比为2∶1，所以电阻上产生的热量QR＝mgh，C项正确；金属棒a运动的整个过程中，只有在磁场中运动时受安培力作用，由动量定理得安培力的冲量大小I＝mv＝m，方向向左，D项正确。] 3．(多选)(2022·山东重点中学第二次质量测评)如图所示，在光滑的水平面上，三根相同的导体棒ab、ch、ef用导线连成“日”字形状，每根导体棒的质量为m，长度为L，电阻为R，相邻两导体棒间距离为d，导线电阻忽略不计。水平面上MN、PQ之间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度为d。导体棒在水平恒力F作用下由静止开始运动，ab棒进入磁场后，恰好做匀速运动。下列说法正确的是(　　) A．导体棒ab进入磁场时的速度为 B．导体棒ab进入磁场时的速度为 C．导体棒ch进入磁场时的加速度大小为 D．在导体框通过磁场的过程中，棒ef上产生的热量为Fd AD　[ab棒进入磁场后，由法拉第电磁感应定律有E＝BLv，ab棒的电阻R相当于电源内阻，ch、ef两棒并联，则闭合回路总电阻为1.5R，由闭合电路欧姆定律有I＝，导体棒恰好做匀速运动，说明导体棒ab所受安培力等于水平恒力F，由平衡条件可知，F＝BIL，联立解得导体棒ab进入磁场时的速度为v＝，选项A正确，B错误；导体棒ch进入磁场时，导体棒ab恰好出磁场区域，产生的感应电动势不变，ch棒的电阻R为电源内阻，ab、ef两棒并联，闭合回路总电阻仍为1.5R，导体棒ch所受安培力与水平恒力F的合力为零，仍做匀速运动，加速度为零，选项C错误；在导体框通过磁场的过程中，力F做的功W＝3Fd，分析可知，三根导体棒产生的热量相同，由功能关系可知，W＝3Q，所以金属棒ef上产生的热量Q＝＝Fd，选项D正确。] 4．(多选)光滑水平面上有两个相邻互不影响的有界匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，磁场方向为垂直纸面，两磁场的磁感应强度大小相等方向相反，如图所示，磁场宽度均为L＝0.18 m，有一边长也为L的正方形闭合线框，从磁场外以速度v0＝2 m/s进入磁场，当线框ab边进入磁场Ⅰ时施加向右的水平恒力F＝2 N，ab边进入磁场Ⅰ过程线框做匀速运动，进入磁场Ⅱ区域某位置后线框又做匀速运动，已知线框的质量m＝0.2 kg，以下说法正确的是(　　) A．线框ab边刚进入磁场Ⅱ时加速度大小为10 m/s2 B．线框第二次