专题强化训练(十八) 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（新教材新高考）

专题强化训练(十八)　电磁感应中的动力学、能量和动量问题 一、单项选择题 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,两相距为d的光滑长直导轨固定在水平面上,两端接有阻值均为R的电阻,整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,一阻值也为R、质量为m的导体棒ab垂直于导轨,且与其接触良好,在水平向左、垂直于导体棒的恒力F作用下,导体棒由静止开始运动,位移为x时,速度为v,导轨电阻不计,则 (　　) A.导体棒中感应电流的方向从a→b B.F做的功等于回路产生的电能 C.导体棒运动的时间为+ D.导体棒克服安培力做功数值上等于两电阻R上产生的焦耳热 解析　由右手定则可知,导体棒上电流方向由b流向a,A项错误;F做的功等于回路产生的电能和导体棒获得的动能之和,B项错误;对导体棒用动量定理可知Ft-=mv,可得导体棒运动时间t=+,故C项正确;克服安培力做功数值上等于回路产生的电能,由于导体棒有内阻,所以导体棒克服安培力做功数值上大于两电阻R上产生的焦耳热,故D项错误。 答案　C 3.如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,阻值为R的导体棒垂直于导轨放置,且与导轨接触良好。导轨所在空间存在匀强磁场,匀强磁场与导轨平面垂直。t=0时,将开关S由1掷向2,分别用q、i、v和a表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度大小和加速度大小,则下列图像中正确的是 (　　) A　　 　　B　　 　　C　　 　　D 解析　开关S由1掷向2,电容器放电,会在电路中产生电流,导体棒中有电流通过,会受到安培力的作用,产生加速度而加速运动,速度增大,导体棒切割磁感线产生感应电动势,感应电动势增大,则电路中电流减小,导体棒所受安培力减小,加速度减小,因导轨光滑,所以在有电流通过棒的过程中,棒一直加速运动,加速度逐渐减小,速度逐渐增大;当感应电动势等于电容器两端的电压时,电路中无电流,导体棒做匀速运动,加速度为零,速度达到最大值,此时电容器所带电荷量q=CU 不为零,故A、B、C三项错误,D项正确。 答案　D 4.在光滑的水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场,如图所示。PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框,以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时,线框的速度为,则下列说法正确的是 (　　) A.此过程中通过线框截面的电荷量为 B.此时线框的加速度为 C.此过程中回路产生的电能为2mv2 D.此时线框中的电功率为 解析　此过程中平均电动势E=,平均电流I=,通过线框截面的电荷量q=IΔt===,A项错误;此时线框总电动势为E=2Ba=Bav,所受总安培力F=2BIa=,根据牛顿第二定律得a==,B项错误;对此过程,由能量守恒定律可得,回路产生的电能E=mv2-m()2=mv2,C项错误;由电功率定义可得P=I2R==,D项正确。 答案　D 5.如图甲所示,光滑“∠”形金属支架ABC固定在水平面上,支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中,一金属导体棒EF放在支架上,用一轻杆将导体棒与墙固定连接,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,取垂直于水平面向下为正方向,则下列说法中正确的是 (　　) A.t1时刻轻杆对导体棒的作用力最大 B.t2时刻轻杆对导体棒的作用力最大 C.t2到t3时间内,轻杆对导体棒的作用力先增大后减小 D.t2到t4时间内,轻杆对导体棒的作用力方向不变 解析　由法拉第电磁感应定律可得E==S,可知t1时刻=0,E=0,故导体棒受到的安培力为0,轻杆对导体棒的作用力为0,A项错误;t2时刻磁感应强度的变化率最大,感应电动势最大,感应电流最大,但由于磁感应强度为0,导体棒受到的安培力为0,轻杆对导体棒的作用力为0,B项错误;t2到t3时间内,感应电流逐渐减小,而磁感应强度逐渐增大,导致导体棒受到的安培力先增大后减小,所以轻杆对导体棒的作用力先增大后减小,C项正确;t2到t4时间内,磁感应强度方向不变,而感应电流方向有发生改变,故导体棒受到