专题跟踪检测(二十二) 电磁感应中的动力学、能量、动量问题（Word练习）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

专题跟踪检测(二十二)　电磁感应中的动力学、能量、动量问题 1．(2023·遂宁高三模拟)(多选)如图所示，物理课上老师做了这样一个实验，将一厚度均匀且足够长的光滑铝板固定在绝缘支架上，铝板与水平面的夹角为θ，现将一质量为m的永磁体静止地放置在铝板的上端，它将沿斜面向下运动，则运动过程中永磁体(　 ) A．先做加速度逐渐变小的变加速运动，且a<gsin θ，再做匀速运动 B．做加速度为a的匀加速直线运动，且a＝gsin θ C．重力势能先逐渐减小，最后保持不变 D．动能先逐渐增加，最后保持不变 解析：选AD　永磁体沿斜面向下运动的过程中，铝板内会产生涡流，铝板所受安培力的反作用力将阻碍永磁体的运动，由牛顿第二定律有mgsin θ－f阻尼＝ma，由于涡流的产生会有阻尼作用，且随速度的增大而增大，故永磁体将先做加速度逐渐变小的变加速运动，且a<gsin θ；当安培力的反作用力与永磁体的重力沿斜面的分力等大反向时，永磁体开始做匀速运动，故重力势能一直减小，动能先增加后保持不变。故选A、D。 2．如图所示，质量为m、半径为r的金属圆环立在绝缘水平面上，通过一根刚好伸直且与竖直方向夹角为45°的绝缘细线连在天花板上，圆环的粗细不计，且单位长度的电阻值为R。竖直虚线MN将圆环一分为二(过圆环的圆心)，在MN右侧加一垂直于圆环面向里的匀强磁场，其磁感应强度B随时间t的变化规律为B＝t，重力加速度为g。若在t时刻，圆环对水平面的压力刚好为零，则t的值为(　 ) A.　　　　　　　　 B． C. D． 解析：选A　圆环对水平地面压力刚好为零时，金属圆环受力如图所示。由法拉第电磁感应定律得E＝＝S＝×πr2＝πr2，感应电流为I＝＝＝，金属圆环所受安培力为F＝BI·2r＝，金属圆环静止，处于平衡状态，由平衡条件得F＝mgtan 45°，解得t＝，故选A。 3．(多选)如图所示，间距为L、电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端有一阻值为R的电阻，一质量为m、电阻也为R的金属棒横跨在导轨上，棒与导轨接触良好。整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属棒以初速度v0沿导轨向右运动，前进距离为s，在金属棒整个运动过程中，下列说法正确的是(　 ) A．金属棒运动平均速度小于 B．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 C．通过电阻R电荷量为 D．电阻R上产生的焦耳热为Q＝mv02 解析：选AC　金属棒以速度v0向右运动，切割磁感线产生感应电动势E＝BLv0，回路中产生感应电流，金属棒受到安培力水平向左，金属棒在安培力作用下做减速运动，由于速度减小，电动势减小，则电流减小，安培力减小，根据牛顿第二定律知，加速度减小，做加速度逐渐减小的减速运动，所以金属棒运动平均速度小于v0，故A正确；金属棒在安培力作用下做减速运动，直到速度减小到0，安培力变为0，金属棒停止运动，此过程根据动能定理，克服安培力做功等于减少的动能即mv02，整个电路即金属棒和电阻R上产生的总热量等于克服安培力做的功mv02，故B、D错误；通过电阻R的电荷量q＝·Δt＝·Δt＝·Δt＝＝，故C正确。 4．(多选)如图，两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上，在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻。质量为m、阻值也为R的导体棒MN静止于导轨上，与导轨垂直，且接触良好，导轨电阻忽略不计，整个系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。开始时，电容器所带的电荷量为Q，合上开关S后，(　 ) A．通过导体棒MN电流的最大值为 B．导体棒MN向右先加速、后匀速运动 C．导体棒MN速度最大时所受的安培力也最大 D．电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热 解析：选AD　当S闭合的瞬间，导体棒MN速度为0，此时反电动势最小，此时MN可视为纯电阻R，故电流最大值Imax＝＝，故A正确；当电容器两极板间电压u>Blv时，导体棒做加速运动，当速度达到最大值之后，电容器与MN及R构成回路，由于一直处于通路的形式，由能量守恒定律可知，最后MN速度为零， 故B错误；MN在运动过程中为非纯电阻电路，MN上的电流瞬时值为i＝，当u＝Blv时，MN上电流瞬时值为零，安培力为零，此时MN速度最大，故C错误；在MN加速阶段，由于MN上存在感应电动势，MN上电流小于电阻R 上电流，电阻R消耗电能大于MN上消耗的电能(即ER>EMN)，故加速过程中，QR>QMN；在MN减速到零的过程中，电容器的电流和导体棒的电流都流经电阻R形成各自的回路，因此可知此时也是电阻R的电流大，综上分析可知全过程中电阻R上产生的热量大于导体棒MN上产生的热量，故D正确。 5．(多选)如图，在水平面内固定有两根相互平行的无限长光滑金属导轨，其间距为L，电阻不计。在虚线l1的左侧存在竖直向上的匀强磁场，在