分组练(9)电磁感应规律的综合应用A组-【衡水金卷·先享题】2024年高考物理专项提分卷（新高考）

分组练(9)电磁感应规律的综合应用A组 (限时40分钟) 1.(11分)如图所示，宽为上且电阻不计的导轨处于2.(13分)如图所示，粗细均匀的导线制成的单匝正 磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强 方形闭合线框abcd,边长为L,总电阻为R。将其 磁场中，导体棒在导轨间部分的电阻为，以速度 置于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里 西在导轨上水平向右做匀速直线运动，处于磁场 的水平匀强隧场上方h处。线框由静止开始自由 外的电阻阻值为R,在相距为d的平行金属板的 下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终 下极板附近有一粒子源，可以向各个方向释放质 与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时， 量为m、电荷量为十q、速率均为v的大量粒子，且 线框的加速度恰好为零。已知重力加速度为：，在 有部分粒子一定能到达上极板，不计粒子重力及 线框进入磁场的过程中，求： 粒子间的相互作用，求粒子射中上极板的面积。 (1)线框中产生的感应电动势大小E,及cd两点 间的电势差U: (2)线框的质量m: (3)通过线框的电荷量g 物理第57页（共66页） 3.(11分)如图所示，两根足够长且相互平行的光滑4.(11分)如图所示，光滑平行导轨abc'd的水平部 金属导轨固定在与水平面成0角的绝缘斜面上， 分（虚线右侧）存在方向竖直向上、磁感应强度大 导轨间距为L,在导轨的右上端用单刀双掷开关 小为B的匀强磁场，bc段导轨宽度为2L,c'd段导 分别接入阻值为R的电阻和电容为C的电容器 轨宽度为L,质量为m、长度为2L的均质金属棒Q (电容器不会被击穿)。质量为m、长为L、阻值不 静止在c'd段，将另一完全相同的金属棒P从ab 计的金属杆ah锁定于导轨上，与导轨垂直且接触 段距水平导轨高方处无初速释放，由于回路中除 良好，解除锁定后，金属杆ab由静止沿导轨下滑， 两金属棒外的电阻极小，bc段和c'd段导轨均足 并始终与底边d平行，整个导轨处在垂直导轨平 够长，一段时间后两金属棒均做匀速运动，重力加 面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，不计 速度大小为g,求： 导轨的电阻和空气阻力，重力加速度为g (1)金属棒P在磁场中运动的最小速度： (1)当开关打到1同时解除锁定，求金属杆ab所 (2)两金属棒距离最近时金属棒Q两端的电压U。 受安培力的功率的最大值： (2)当开关打到2同时解除锁定，求金属杆ab做 匀加速直线运动时间：内的位移大小。 物理第58页（共66页）参考答案及解析 物理 (1分) 解得B-2m兴 (1分) gL -150 (2)由题意可知，只要保证沿底面发射且发射速度最 大的粒子不飞出圆柱体侧面即可 (1分) 由类平抛运动规律可得21=2 (1分) L=61 (1分) 中性粒子P从发射到与粒子S相遇所用的时间tP 其中a=E (1分) s=3L (1分) 解得E=m (1分) ql 故中性粒子P的发射初速度大小r=MS=V 34 (3)因为电场存在于整个空间内，粒子在圆柱体轴线 (1分) 方向始终做匀加速直线运动，设粒子到达上底面所在 分组练(9) 平面所需总时间为 有号m=21 电磁感应规律的综合应用A组 (1分) 1,【解析】导体棒切制磁感线产生的电动势为 其中a,=E (1分) E=BLw (1分) 回路中的电流为 在圆柱体空间内，粒子S在垂直圆柱体轴线方向上做 E 匀速圆周运动，有B=m心 I一R十r (1分) (1分) 极板间的电压等于电阻R两端的电压，为 解得n=L U=IR (1分) T=2xn (1分) 极板间粒子释放后的加速度方向指向下极板，根据牛 頓第二定律得 俯视图如图甲所示，在垂直圆柱体轴线方向粒子S运 动的圆心角为60 (1分) 初速度竖直向上的粒子做匀减速直线运动，一定能到 达其正上方极板处，其余粒子在水平方向做匀速直线 运动，竖直方向上做匀减速直线运动，则恰好到达上 极板且竖直速度减为零的粒子为到达上极板且距中 心粒子最远的临界粒子，该粒子竖直分运动可逆向看 甲 作初速度为零的匀加速直线运动，所用时间为，则有 粒子S在圆柱体内运动的时间s,= d-tar (1分) 3 (1分) 竖直分速度为 粒子S射出圆柱体后，在垂直圆柱体轴线方向（即平 vy=at (1分) 行于底面的平面内)以速度，做匀速直线运动，之后 解得 再经过s时间到达上底面所在平面且与粒子P相 g ,一Nm (1分) 遇，有1s,=4一s (1分) 水平方向的分速度为 解得=8L (1分) 边，=√r一巧 (1分) 水平最大半径为 设粒子S、P在S:点相遇，则有SS:=%,=3L r=1 (1分) (1分) 射中上极板的面积为 俯视图如图乙所示，由几何关系可得S:点与M点间 S=πr (1分) 的距离MS:=√71. (1分) 联立