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，人教版）

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.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。关于上滑过程,下列说法正确的是(　　) A.金属杆克服安培力做功等于m-mgh-Wf B.金属杆中的电流方向由b指向a C.金属杆克服安培力做功等于m-mgh D.金属杆损失的机械能等于电阻R产生的焦耳热 6.(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) 7.(2022·广东广州模拟)(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 8.(多选)如图所示,U形光滑金属导轨与水平面成37°角倾斜放置,现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两导轨接触良好,在与金属杆垂直且沿着导轨向上的外力F的作用下,金属杆从静止开始做匀加速直线运动。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,外力F的最小值为8 N,经过2 s金属杆运动到导轨最上端并离开导轨。已知U形金属导轨两轨道之间的距离为1 m,导轨电阻可忽略不计,金属杆的质量为1 kg、电阻为1 Ω,磁感应强度大小为1 T,重力加速度g取10 m/s2,取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。下列说法正确的是(　　) A.拉力F是恒力 B.拉力F随时间t均匀增加 C.金属杆运动到导轨最上端时拉力F为12 N