第43练 微专题 电磁感应中的动力学、能量、动量的综合问题-【高考高手】备战2024年新高考物理必刷小题（新高考Word版）

第43练　微专题　电磁感应中的动力学、能量、动量的综合问题 [footnoteRef:2]答案见P206 [2: [解题技巧]电磁感应现象中涉及能量问题解题的一般步骤 (1)确定研究对象(导体棒或回路)。 (2)弄清电磁感应过程中,哪些力做功,哪些形式的能量相互转化。 (3)根据能量守恒定律或功能关系列式求解。] 打卡日期:　　　建议用时:20分钟　实际用时:　　　是否过关:□  考向1　电磁感应的动力学问题 【1】(2021·全国甲,21,6分,难度★★★)(多选) 由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈,两线圈的质量相等,但所用导线的横截面积不同,甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落,一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域,磁场的上边界水平,如图所示。不计空气阻力,已知下落过程中线圈始终平行于纸面,上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前,可能出现的是(　　) 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 A.甲和乙都加速运动 B.甲和乙都减速运动 C.甲加速运动,乙减速运动 D.甲减速运动,乙加速运动 考向2　电磁感应中的能量问题 2(2021·北京,7,3分,难度★★★) 如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,水平U形导体框左端连接一阻值为R的电阻,质量为m、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度v0开始运动,最终停在导体框上。在此过程中(　　) A.导体棒做匀减速直线运动 B.导体棒中感应电流的方向为a→b C.电阻R消耗的总电能为 D.导体棒克服安培力做的总功小于m 考向3　电磁感应中的能量、动量综合问题 【3】(2023·辽宁,10,6分,难度★★★)(多选) 如图,两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上,左、右两侧导轨间距分别为d和2d,处于竖直向上的磁场中,磁感应强度大小分别为2B和B。已知导体棒MN的电阻为R、长度为d,导体棒PQ的电阻为2R、长度为2d,PQ的质量是MN的2倍。初始时刻两棒静止,两棒中点之间连接一压缩量为L的轻质绝缘弹簧。释放弹簧,两棒在各自磁场中运动直至停止,弹簧始终在弹性限度内。整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好,导轨足够长且电阻不计。下列说法正确的是(　　) A.弹簧伸展过程中,回路中产生顺时针方向的电流 B.PQ速率为v时,MN所受安培力大小为 C.整个运动过程中,MN与PQ的路程之比为2∶1 D.整个运动过程中,通过MN的电荷量为 [footnoteRef:3]4 [3: [解题技巧]电磁感应中能量和动量问题的分析方法 (1)分析“受力”:分析研究对象的受力情况,特别关注安培力的方向。 (2)分析“能量”:搞清有哪些力做功,知道有哪些形式的能量发生了变化,根据动能定理或能量守恒定律等列方程求解。 (3)分析“动量”:在电磁感应中可用动量定理求变力的作用时间、速度、位移和电荷量(一般应用于单杆模型)。 ①求速度或电荷量:-BlΔt=mv2-mv1,q=Δt。②求时间:FΔt+IA=mv2-mv1,IA=-BlΔt=-Bl。③求位移:-BlΔt=-=mv2-mv1,即-x=m(v2-v1)。④对于双杆模型,考虑系统动量守恒,应用动量守恒定律列方程。] (2021·福建,7,6分,难度★★★)(多选)如图,P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨,间距为L,导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFHG矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在t=t1时刻,两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场,速度大小均为v0;一段时间后,流经a棒的电流为0,此时t=t2,b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b由相同材料制成,长度均为L,电阻分别为R和2R,a棒的质量为m。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,a、b棒没有相碰,则(　　) 　　　　　　　　 　　　　　　　　 　　　　　　　　 A.t1时刻a棒加速度大小为 B.t2时刻b棒的速度为0 C.t1~t2时间内,通过a棒横截面的电荷量是b棒的2倍 D.t1~t2时间内,a棒产生的焦耳热为m 【5】 (2020·海南,13,4分,难度★★★)(多选)如图,足够长的间距d=1 m的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面内,导轨间存在一个宽度L=1 m的匀强磁场区域,磁感应强度大小B=0.5 T,方向如图所示。一根质量ma=0.1 kg,阻值R=0.5 Ω的金属棒a以初速度v0=4 m/s从左端开始沿导轨滑动,穿过磁场区域后,与另一根质量mb=0.2 kg,阻值R=0.5 Ω的原来静止在导轨上的金属棒b发生弹性碰撞,两金属棒始终与导轨垂直且接触