第2章 第2节 法拉第电磁感应定律 第2节综合训练-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（鲁科版2019）

物理 选择性必修 第二册 LK 1 2 第2节综合训练 刷能力 2 1.[浙江温州2024高二上质量检测] （多选）在光滑的水平地面上 方，有两个磁感应强度大小均为 、方向相反的水平匀强磁场，如 图所示为两个磁场的边界，磁场范围足够大.一个半径为 、质 量为、电阻为的金属圆环垂直磁场方向，以速度 从如图所示 BC A.此时圆环中的电功率为 B.此时圆环的加速度为 C.此过程中通过圆环截面的电荷量为 D.此过程中回路中产生的焦耳热为 位置向右运动，当圆环运动到直径刚好与边界线重合时，圆环的速度为 ，则下列说法正确 的是( ) 3 解析 当圆环运动到直径刚好与边界线 重合时，左右两侧都切割磁感线且产生的电动势方向相 同，所以圆环中的电动势，圆环中的电流 ，电功率 ，A错误；圆环受到的安培力，加速度 ，B 正确；此过程中通过圆环截面的电荷量为 ，C正确；产生的焦耳热 ，D错误. 4 【关键点拨】解答本题的关键是要明确圆环运动到直径刚好与边界线 重合时，圆环左右两部分 所处磁场方向相反，两部分分别切割磁感线产生同向感应电动势. 5 2.[山东菏泽2023高二下检测] （多选）如图甲所示，左侧接有定值电阻 的水平粗糙导轨 处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度，导轨间距为.一质量 、有 效阻值 的金属棒在拉力作用下由静止开始从 处沿导轨向右加速运动，金属棒与导轨 间的动摩擦因数，取.金属棒的图像如图乙所示，则从起点发生 位 移的过程中( ) ACD A.拉力做的功 B.通过电阻的电荷量 C.整个系统产生的总热量 D.所用的时间 6 解析 由题图乙得，速度与位移的关系为 ，金属棒切割磁感线产生的感应电动势为 ，电流为,金属棒所受的安培力 ，代入数据得 ，则知与是一次函数关系.当时，安培力；当 时，安培力 ，则从起点发生 位移的过程中，安培力做的功为 ,根据动能定理得，代入数据解得 拉 ，故A正确.通过电阻的电荷量 ,故B错误.根据能量守恒定律得 ，则，代入数据解得，故C正确.由题图乙可知 图 像的斜率，得 ，则知速度增大，金属棒的加速度也随之增大，做加速 度增大的变加速运动，在相同时间内，达到相同速度时通过的位移小于匀加速运动的位移，平均 速度小于匀加速运动的平均速度，即， ，故D正确. 7 3.[辽宁鞍山一中2024高二上期中] 真空管道超高速列车减速时，需在前方设置一系列磁感应强度 相同的磁场区域，如图所示是这种列车减速时的模型，图中粗实线表示间距为 、电阻不计的两 根足够长的平行光滑金属导轨，导轨固定在绝缘的水平面上，导轨内等间距分布着足够多的有界 匀强磁场区域，磁感应强度的大小都为 ，方向与导轨平面垂直，每一有界磁场区域的宽度及相 邻有界磁场区域的间距均为，这些磁场区域从左向右编号依次为1、2、3、…、、 和 是两根与导轨垂直、长度均为、阻值均为 的金属棒，通过绝缘材料分别固定在列车底部的最 前端和最后端，并与导轨接触良好，其间距为，列车的总质量为 .若列车以水平向右的 速度 驶向第一个磁场区域.求： 8 （1）金属棒在刚进入第一个磁场区域的瞬间， 两端的电压及此时列车的加速度大小； [答案] ; 解析 金属棒在刚进入第一个磁场区域的瞬间产生的感应电动势 ，根据闭合电路欧姆 定律可得，则两端的电压，联立解得，所受安培力 ， 由牛顿第二定律可得，联立解得 . 9 （2）金属棒 刚好离开第一个磁场区域时的速度； [答案] 解析 设离开第一个磁场区域时的速度为，由动量定理得 ，又 ，，，解得 . 10 （3）列车在穿越第一个磁场区域的过程中， 回路中产生的焦耳热； [答案] 解析 列车穿越第一个磁场区域的过程，由能量守恒定律得 . 11 （4）列车能够穿越这种完整有界磁场区域的个数. [答案] 见解析 解析 由题意可知，列车最终的速度为0，从开始到列车停止，全程由动量定理得 ，又，，，解得 . 设列车能够穿过个磁场，则有 . 讨论：若恰为整数，则列车能够恰好穿过 个完整磁场； 若不为整数，设的整数部分为，则列车能够恰好穿过 个完整磁场. 12 $$