专题强化训练(十二)　电磁感应中的动力学、能量和动量问题-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微练word（老高考）

专题强化训练(十二)　电磁感应中的动力学、能量和动量问题 A组·基础巩固题 1.如图所示,匀强磁场存在于虚线框内,矩形线圈竖直下落,如果线圈受到的磁场力总小于其重力,则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为 (　　) A.a1>a2>a3>a4 B.a1=a3>a2>a4 C.a1=a3>a4>a2 D.a4=a2>a3>a1 解析　未进磁场前和全部进入磁场后,都仅受重力,所以加速度a1=a3=g。线框在图2位置时,受到重力和向上的安培力,且已知F安<mg,所以a2=<g。而由于线框完全在磁场中时做加速度为g的加速运动,故4位置时的速度大于2位置时的速度,根据F安=及a=可得a4<a2;故线圈在1、2、3、4位置时的加速度关系为a1=a3>a2>a4,B项正确。 答案　B 2.如图所示,间距为L的金属导轨竖直平行放置,空间有垂直于导轨所在平面向里、大小为B的匀强磁场,在导轨上端接一电容为C的电容器,一质量为m的金属棒ab与导轨始终保持良好接触,由静止开始释放,释放时ab距地面高度为h,(重力加速度为g,一切摩擦及电阻均不计)在金属棒下滑至地面的过程中,下列说法正确的是 (　　) A.若h足够大,金属棒最终匀速下落 B.金属棒运动到地面时,电容器储存的电势能为mgh C.金属棒做匀加速运动,加速度为 D.金属棒运动到地面时,电容器储存的电能为 解析　若金属棒匀速下落,产生的感应电动势恒定不变,电容器两端的电压不变,回路中就没有了感应电流,就不会受安培力,与匀速下落相矛盾,因此金属棒不会匀速下落,A项错误;根据能量守恒,下落的过程有一部分重力势能变成电能,还有一部分变成了金属棒的动能,因此电容器储存的电能不可能为mgh,B项错误;金属棒速度增大,产生的电动势增大,电容器的带电量增加,有充电电流I,I===CBLa,由牛顿第二定律,mg-BIL=ma,解得a=,可见,棒做匀加速直线运动,C项错误;落地时v=,根据能量守恒定律,电容器储存的电能为mgh-mv2=,D项正确。 答案　D 3.(多选)如图所示,宽度为d的有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面,一质量为m的椭圆形导体框平放在桌面上,椭圆的长轴平行于磁场边界,短轴小于d。现给导体框一个初速度v0(v0垂直磁场边界),已知导体框全部在磁场中的速度为v,导体框全部出磁场后的速度为v1;导体框进入磁场过程中产生的焦耳热为Q1,导体框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q2。下列说法正确的是 (　　) A.导体框离开磁场过程中,感应电流的方向为顺时针方向 B.导体框进出磁场都是做匀变速直线运动 C.Q1>Q2 D.Q1+Q2=m(-) 解析　导体框离开磁场时,磁通量减小,根据楞次定律得,感应电流的方向为顺时针方向,故A项正确;导体框在进出磁场时,速度变化,则感应电动势变化,产生的感应电流变化,则所受的安培力变化,加速度变化,则导体框做的是非匀变速运动,故B项错误;因为导体框进入磁场时的速度大于离开磁场时的速度,则进入磁场时导体框产生的电流要比离开磁场时产生的电流大,则进入磁场过程中安培力较大,根据克服安培力做的功等于产生的焦耳热可知Q1>Q2,C项正确;由能量守恒定律可知,导体框进入磁场过程中产生的焦耳热与离开磁场过程中产生的焦耳热之和等于导体框的机械能减小量,即Q1+Q2=m(-),D项正确。 答案　ACD 4.(多选)如图甲所示,足够长的平行金属导轨MN、PQ倾斜放置。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的电阻均为R,导轨间距为l且光滑,电阻不计,整个装置处在方向垂直于导轨平面向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场中。棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上运动,从某时刻开始计时,两棒的v-t图像如图乙所示,两图线平行,v0已知,则从计时开始 (　　) A.通过棒cd的电流方向为d→c,通过棒cd的电流I= B.通过棒cd的电流方向为d→c,通过棒cd的电流I= C.力F= D.力F做的功等于回路中产生的焦耳热和两棒动能的增量 解析　由vab>vcd,故通过cd的电流方向由d到c,由I=,可得I=,A项正确,B项错误;对ab棒:F-mgsin θ-BIl=maab,对cd棒:BIl-mgsin θ=macd,aab=acd,可得F=,C项正确;力F做的功等于回路中产生的焦耳热和两棒的动能增量与重力势能增量之和,D项错误。 答案　AC 5.如图甲、乙中,除导体棒ab可动外,其余部分均固定不动,图甲中的电容器C原来不带电。设导体棒、导轨电阻均可忽略,导体棒和导轨间的摩擦也不计,图中装置均在水平面内,且都处于方向垂直于水平面(即纸面)向里的匀强磁场中,导轨足够长。现给导体棒ab一个向右的初速度v0,在图甲、乙两种情形下,关于导体棒ab的运动