第十一章 小专题(十八) 电磁感应中的动力学和能量问题-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮限时巩固（新教材，鲁科版）

小专题(十八)　电磁感应中的动力学和能量问题 1.如图甲所示,电阻不计、间距为l、足够长的光滑平行导轨固定在一绝缘水平面内,导轨左端连接阻值为R的定值电阻,金属杆ab垂直导轨放置,接入电路的电阻也为R,且始终与导轨接触良好,整个装置置于竖直向下的匀强磁场中。金属杆ab受到水平向右的拉力F作用沿导轨向右匀速运动,拉力F与杆的速度v的关系如图乙所示,图中F0、v0均为已知量。则该匀强磁场的磁感应强度大小为(　　) A.　　B.　　C.　　D. 2.在奥运会上,100 m赛跑跑道两侧设有跟踪仪,其原理如图甲所示,水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L=0.5 m,一端通过导线与阻值为R=0.5 Ω的电阻连接;导轨上放一质量为m=0.5 kg的金属杆,金属杆与导轨的电阻忽略不计;匀强磁场方向竖直向下。用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上,使杆运动。当改变拉力的大小时,相对应的速度v也会变化,从而使跟踪仪始终与运动员保持一致。已知v和F的关系如图乙。(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2)则下列说法错误的是(　　) A.金属杆受到的拉力与速度成正比 B.该磁场的磁感应强度大小为1 T C.图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的滑动摩擦力大小 D.导轨与金属杆之间的动摩擦因数μ=0.4 3.如图,金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好,匀强磁场垂直于导轨所在的平面。ab棒在恒力的作用下向右运动,则(　　) A.安培力对ab棒做正功 B.安培力对cd棒做负功 C.abdca回路的磁通量先增加后减少 D.F做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和 4.如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,金属棒与两导轨始终保持垂直,并接触良好且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在水平匀强磁场中,棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升的一段时间内,下列说法正确的是(　　) A.通过电阻R的电流方向向左 B.棒受到的安培力方向向上 C.棒机械能的增加量等于恒力F做的功 D.棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量 5.(多选)如图,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,平直部分粗糙,两部分平滑连接,平直部分右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放,到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,金属棒与导轨间接触良好,则金属棒穿过磁场区域的过程中(　　) A.流过金属棒的最大电流为 B.通过金属棒的电荷量为 C.克服安培力所做的功为mgh D.金属棒内产生的焦耳热为mg(h-μd) 6.如图所示,一平行金属轨道平面与水平面成θ角,两轨道宽为L,上端用一电阻R相连,该装置处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行,达到最大高度h后保持静止。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计,金属杆克服摩擦力做的功为Wf。已知重力加速度大小为g,则上滑过程中,金属杆中的电流方向　　　(选填“由a指向b”或“由b指向a”),金属杆克服安培力做功等于　　　　,金属杆损失的机械能　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)电阻R产生的焦耳热。  7.如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2 m,电阻R=0.4 Ω,导轨上停放一质量m= 0.1 kg、电阻r=0.1 Ω的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5 T 的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。 (1)试分析说明金属杆的运动情况; (2)试写出外力F随时间变化的表达式; (3)第2 s末外力F的瞬时功率为多大? 8.(多选)如图所示,水平面内的两根平行金属导轨处在竖直向上的匀强磁场中。两根相同的金属棒ab和cd垂直横跨在导轨两端,其中cd棒通过绝缘细线跨过定滑轮与质量为M的重物连接。由静止同时释放两根金属棒,忽略各处摩擦,导轨足够长,不考虑可能发生的碰撞,下列说法正确的是(　　) A.安培力对ab做的功大于ab动能的增量 B.安培力对ab做的功等于ab动能的增量 C.cd克服安培力做的功等于整个回路中产生的焦耳热 D.ab和cd最终会以同样的加速度做匀加速直线运动 9.(多选)如图甲所示,游乐园中的过山车虽然惊险刺激,但也有多种措施保证了它的安全运行。其中磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计的一种刹车