课时巩固练(15) 力学三大观点在电磁感应中的应用 (专题微练Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2024新高考物理大二轮专题复习（Word版）

课时巩固练(15)　力学三大观点在电磁感应中的应用 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 基础巩固练 1.如图，空间存在方向垂直纸面(竖直面)向里的足够大的磁场，以竖直向下为z轴正方向，磁感应强度的大小为B=B0+kz，式中B0、k为常量，纸面内一质量为m、边长为a、总电阻为R的正方形导线框在磁场中由静止开始下落，初始时导线框底边水平，最终线框将匀速下落，重力加速度大小为g，则线框匀速下落时的速度大小为 (　　) A. B. C. D. 解析　线框中电动势为E=B下av-B上av=(B下-B上)av，由题意可得B下-B上=ka，由闭合电路欧姆定律得I=，联立可得I=，当线框匀速下落时有mg=(B下-B上)Ia，解得v=，B项正确。 答案　B 2.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距为L，导轨上静置一质量为m的金属杆ab，质量为2m的金属杆cd以大小为v0的水平初速度朝着金属杆ab运动。整个装置处于竖直方向的匀强磁场中(图中未画出)，磁感应强度大小为B，两金属杆始终与导轨接触良好且垂直等宽，金属杆cd始终没有与金属杆ab接触，导轨电阻和空气阻力均可忽略不计，则在两金属杆相对运动过程中，通过金属杆ab的电荷量为 (　　) A. B. C. D. 解析　金属杆cd向左靠近金属杆ab的过程中，两金属杆组成的系统动量守恒，可得2mv0=(2m+m)v，解得v=v0，最终两金属杆速度相等，匀速运动，此过程中对金属杆ab运用动量定理，可得BL·Δt=mv-0，又q=Δt，两式联立，解得q=，B项正确。 答案　B 3.(多选)如图所示，光滑的平行金属导轨固定在绝缘的水平面上，导轨处在竖直向下的匀强磁场中，左侧导轨间的距离为2L，右侧导轨间的距离为L，导体棒a、b垂直放置于导轨之间，且与导轨接触良好，导体棒a、b的电阻相等，ma=4mb。第一次将导体棒b固定在右侧导轨上，使导体棒a以初速度v0开始向右运动，直至回路中的感应电流变为0;第二次导体棒b未被固定且静止在右侧导轨上，使导体棒a仍以初速度v0开始向右运动，直至回路中的感应电流也变为0。已知前后两次回路中的感应电流变为0时，导体棒a仍处在左侧导轨上，不计导轨的电阻。下列说法中正确的是 (　　) A.第二次导体棒a和导体棒b组成的系统动量守恒 B.第一次回路中产生的焦耳热是第二次的2倍 C.第一次通过回路的电荷量是第二次的2倍 D.第一次导体棒a动量的变化量是第二次的5倍 解析　第二次对导体棒a有Fa=BI·2L，对导体棒b有Fb=BIL，则a、b整体所受合外力不为0，动量不守恒，故A项错误;第二次，a的加速度为a1=，b的加速度为a2=，解得2a1=a2，当2va=vb时，电流为0，有2(v0-a1t)=a2t，解得va=，vb=v0，第一次产生的焦耳热为Q1=ma;第二次产生的焦耳热为Q2=ma-ma-mb=ma=Q，B项正确;设向右为正，对a由动量定理可得，第一次-B·2L·Δt=0-mav0，则q1=;第二次-B'·2L·Δt'=mava-mav0，则q2==q1，C项正确;第一次导体棒a动量的变化量Δpa=|0-mav0|=mav0，第二次导体棒a动量的变化量Δpa'=|mava-mav0|=mav0=Δpa，D项错误。 答案　BC 4.(多选)如图所示，两条足够长的平行光滑长直导轨MN、PQ固定于同一水平面内，它们之间的距离为l;ab和cd是两根长为l，质量皆为m的金属细杆，杆与导轨垂直，且与导轨良好接触。两杆的电阻皆为R。cd的中点系一轻绳，绳的另一端绕过定滑轮悬挂一质量为M的重物，滑轮与杆cd之间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行。不计滑轮与转轴、细绳之间的摩擦，不计导轨的电阻。导轨和金属细杆都处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向上，重力加速度为g。现将两杆及重物同时由静止释放，下列说法正确的是 (　　) A.释放重物瞬间，其加速度大小为 B.最终回路中的电流为 C.最终ab杆所受安培力的大小为 D.最终ab和cd两杆的速度差恒为 解析　释放重物瞬间，ab杆和cd杆均不受安培力，设重物的加速度大小为a1，则对重物，有Mg-T1=Ma1;对cd杆，有T1=ma1，解得a1=，A项正确;最终ab杆、cd杆和重物三者的加速度大小相等，设其为a，对重物，有Mg-T2=Ma;对cd杆，有T2-BIl=ma;对ab杆，有BIl=ma，解得I=，F安=BIl=，B项错误，C项正确;设最终两杆速度差为Δv，回路中感应电动势为E=BlΔv，I=，解得Δv=，D项正确。 答案　ACD 5.(多选)如图所示，无限长的U形金属导轨ABCD和金属导轨EF、GH平行放置在同一水平面内，AB与EF、EF与GH、GH与CD之间的距离均为L，AB和EF之间的