2014屆高三物理一輪復(fù)習(xí)_專題突破(10)電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題_新人教版(DOC)

1、1電磁感應(yīng)跟蹤訓(xùn)練 1 如圖 2 所示，電阻為R,其他電阻均可忽略，ef是一電阻 可不計的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個裝置放在與框架垂直的 勻強磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑一段時間后閉合開關(guān)S,閉合后(A.導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于gB.導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于gC.導(dǎo)體棒ef最終速度隨 S 閉合時刻的不同而不同D.導(dǎo)體棒ef的機械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定守恒例 2 如圖 3 所示，空間存在豎直向上、磁感應(yīng)強度B= 1 T 的勻強磁場，ab、cd是相互平行間距L= 1 m 的長直導(dǎo)軌，它們處在 同一水平面內(nèi)，左邊通過金屬桿a

2、c相連.質(zhì)量 m= 1 kg 的導(dǎo)體棒MNK平放置在導(dǎo)軌上，已知MN與ac的總電阻R= 0.2Q,其他電阻 圖3不計.導(dǎo)體棒MN!過不可伸長的細線經(jīng)光滑定滑輪與質(zhì)量也為m的重物相連，現(xiàn)將重物由靜止狀態(tài)釋放后與導(dǎo)體棒MN一起運動，并始終保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好.已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)= 0.5，其他摩擦不計，導(dǎo)軌足夠長，重物離地面足夠高，重力加速度g取 10 m/s .(1) 請定性說明：導(dǎo)體棒MN在達到勻速運動前， 速度和加速度是如何變化的？達到勻速運動時MN受到的哪些力的合力為零？并定性畫出棒從靜止至勻速運動的過程中所受的安培 力大小隨時間變化的圖象(不需說明理由及計算達到勻速運動的

3、時間)；(2) 若已知重物下降高度h= 2 m 時，導(dǎo)體棒恰好開始做勻速運動，在此過程中ac邊產(chǎn)生的焦耳熱 Q= 3 J，求導(dǎo)體棒MN勺電阻值r.跟蹤訓(xùn)練 2 兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L,底端接阻值為R的電阻.將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬.棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂,X X 5CX直，如圖 4 所示.除電阻R外其余電阻不計.現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位丿置由靜止釋放.則()“A，A.金屬棒的動能、重力勢能與彈簧的彈性勢能的總和保持不變C.金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為F=零RB.金屬棒最后將靜止，靜止時彈簧伸長量為mkD.金屬

4、棒最后將靜止，電阻R上產(chǎn)生的總熱量為mgmg匸2思維方法建模312.電磁感應(yīng)中“桿+導(dǎo)軌”模 型問題例 3(2011 天津理綜 11)如圖 5 所示，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN PQ間距為I= 0.5 m，其電阻不計，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的 平面均與水平面成 30角.完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒質(zhì)量均為 m= 0.02 kg，電阻均為 R= 0.1Q,整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B= 0.2 T,棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力勻速運動，而棒cd恰好能夠保持靜止，取g= 10 m/s2,問：(1) 通過棒cd的電流I

5、是多少，方向如何？(2) 棒ab受到的力F多大？(3) 棒cd每產(chǎn)生 Q= 0.1 J 的熱量，力F做的功W是多少？ 建模感悟在電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題中有兩類常見的模型跟蹤訓(xùn)練 3 如圖 6 所示，兩根足夠長的光滑直金屬導(dǎo)軌MNPQ平行固定在傾角0= 37的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距L= 1m 導(dǎo)軌的電阻可忽略.M P兩點間接有阻值為R的電阻.一根質(zhì)量 m= 1 kg、電阻r= 0.2Q的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo) 軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.整套裝置處于磁感應(yīng)強度B= 0.5 T的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下.自圖示位置起，桿ab受到大小為F= 0.5v+ 2(式中v為桿ab運動的速度，力F的

6、單位為 N)、方向平行導(dǎo)軌沿斜面向下的拉力作用，由靜止開 始運動，測得通過電阻R的電流隨時間均勻增大.g取 10 m/s2, sin 37 = 0.6.(1) 試判斷金屬桿ab在勻強磁場中做何種運動，并請寫出推理過程；(2) 求電阻R的阻值；(3) 求金屬桿ab自靜止開始下滑通過位移x= 1 m 所需的時間t.分組訓(xùn)練提升能力A 組 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1.如圖 7 所示，MN和PQ是兩根互相平行豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌, 已知導(dǎo)軌足夠長，且電阻不計有一垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強磁F作用下，沿導(dǎo)軌向上即學(xué)即綜 提升解題能力Af圖 5Q圖 74場，磁感應(yīng)強度為B,寬度為L,ab是一根不但與導(dǎo)軌垂直而

7、且始終 與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿開始，將開關(guān)S 斷開，讓ab由靜止開始自由下落，過段時間后，再將S 閉合，若從 S 閉合開始計時，則金屬2如圖 8 所示，兩足夠長平行金屬導(dǎo)軌固定在水平面上，勻強磁場 方向垂直導(dǎo)軌平面向下，金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路且都可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動，兩金屬棒ab、cd的質(zhì)量之比為 2 : 1.用一沿導(dǎo)軌方向的恒力F水平向右拉金屬棒cd,經(jīng)過足夠長時間以后A. 金屬棒ab、cd都做勻速運動B. 金屬棒ab上的電流方向是由b向aC.金屬棒cd所受安培力的大小等于 2F/3D.兩金屬棒間距離保持不變B 組電磁感應(yīng)中的能量問題3.如圖 9 所示， 水平固定放置的足夠長的U

8、形金屬導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強磁場中，在導(dǎo)軌上放著金屬棒ab,開始時ab棒以水平初速度V。向右運動，最后靜止在導(dǎo)軌上，就導(dǎo)軌光滑和導(dǎo)軌粗糙 的兩種情況相比較，這個過程(A. 安培力對ab棒所做的功不相等B. 電流所做的功相等D.通過ab棒的電荷量相等4.如圖 10 所示， 在水平桌面上放置兩條相距L的平行且無限長的粗糙金屬導(dǎo)軌ab和cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連，其余電路電阻不計，金屬滑桿MN垂直于導(dǎo)軌并可在導(dǎo)軌上滑動.整個裝置放于勻強磁場中，磁場方向豎直向上，磁感應(yīng)強度的大小為B.滑桿的中點系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一質(zhì)量為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)，現(xiàn)

9、若從靜止開始釋放物塊，用I表示穩(wěn)定后回路中的感應(yīng)電流，g表示重力加速度，設(shè)滑桿在運動中所受阻力恒為Ff，則在物體下落過程中A. 物體的最終速度B. 物體的最終速度(mg- F)RBVI2Rmg- Ff(CD圖 8圖 105c.穩(wěn)定后物體重力的功率I2R6D.物體重力的最大功率可能為mgmg- Ff)RBLC 組 “桿+導(dǎo)軌”模型應(yīng)用5. （2011 全國 24）如圖 11,兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L,電阻不計.在導(dǎo)軌上端并接兩個額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡.整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直.現(xiàn)將一質(zhì)量為m電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位

10、置由靜止開始釋放.金屬棒下落過程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好.已知某時刻后兩燈泡保持正常發(fā)光.重力加速度為（1） 磁感應(yīng)強度的大?。唬?） 燈泡正常發(fā)光時導(dǎo)體棒的運動速率.課時規(guī)范訓(xùn)練M圖 11g.求:1.、選擇題如圖 1 所示，在一勻強磁場中有2.（限時：60 分鐘）U 形導(dǎo)線框abed，線框處于水平面內(nèi)，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可以在ab、cd上無摩擦地滑動.桿ef及線中導(dǎo)線的電阻都可不計.開始時，給ef一個向右的初速度，則（A.ef將減速向右運動，但不是勻減速B.ef將勻減速向右運動，最后停止C. ef將勻速向右運動D. ef將往返運動如圖 2 所

11、示，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,方向豎直向下，在磁場中有一個邊長為L的正方形剛性金屬框，ab邊的質(zhì)量為m阻為R其他三邊的質(zhì)量和電阻均不計.cd邊上裝有固定的水平軸，將金屬框自水平位置由靜止釋放，第一次轉(zhuǎn)到豎直位置時,ab邊的速度為v,不計一切摩擦，重力加速度為g,則在這個過圖 1XXXbK X M XK X X XK X X X程中，下列說法正確的是A.通過ab邊的電流方向為abB.ab邊經(jīng)過最低點時的速度v = .2gLC. a、b兩點間的電壓逐漸變大712D.金屬框中產(chǎn)生的焦耳熱為mgmv3.如圖 3 所示，兩根水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌ab、cd表面光滑，處在豎直向上的勻強磁場中，金屬棒

12、PQ垂直于導(dǎo)軌放在上面，以速度v向右勻速運動，欲使棒PQ停下來，下面的措施可圖 3行的是（導(dǎo)軌足夠長，棒PQ有電阻）（）A.在PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒B.在PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒C.將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來D.在導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接一個電容器4.（2011 福建理綜 17）如圖 4 所示，足夠長的 U 型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成0角（0090 ）,其中MN與PQ平行且間距為L,導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，入電路的電阻為R,當(dāng)流過ab棒某一

13、橫截面的電荷量為q時，棒的速度大小為v,則金 屬棒ab在這一過程中（ ）一 1A.運動的平均速度大小為 2vKtab棒接85.B.C.D.下滑的位移大小為BL產(chǎn)生的焦耳熱為qBLv受到的最大安培力大小為B2L2v方 sin0如圖 5 所示，光滑的“n”形金屬導(dǎo)體框豎直放置，質(zhì)量為m的金屬棒MN與框架接觸良好.磁感應(yīng)強度分別為B、E2的有界勻強磁場方向相反，但均垂直于框架平面， 分別處在abcd和cdef區(qū)域.現(xiàn)從圖示位置由靜止釋放金屬棒MN當(dāng)金屬棒進入磁場B1區(qū)域后，下說法中確圖5的是A.B2= B,金屬棒進入B2區(qū)域后將加速下滑B.B2= B,金屬棒進入B2區(qū)域后仍將保持勻速下滑C.BB，金

14、屬棒進入 B2區(qū)域后將先減速后勻速下滑計).現(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強度為0.2 T 的勻強磁場.用水平向右的恒力F= 0.1 N 拉動ab,使其從靜止開始運動，則ab開始運動后，電阻R中的電流方向是從P流向M6. 一個剛性矩形銅制線圈從高處自由下落，進入一水平的勻強磁場區(qū)域，然后穿出磁場區(qū)域繼續(xù)下落，如圖6 所示，則(A. 若線圈進入磁場過程是勻速運動, 則離開磁場過程也是勻速運動一進人雜場 xk IkxxxKx7.B.C.D.若線圈進入磁場過程是加速運動,若線圈進入磁場過程是減速運動,若線圈進入磁場過程是減速運動,如圖 7 所示,距為 50 cm,放在導(dǎo)軌上,則離開磁場過程也是加速運動則離開

15、磁場過程也是減速運動則離開磁場過程是加速運動在水平面內(nèi)固定著 U 形光滑金屬導(dǎo)軌，軌道間金屬導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為 0.1 kg，電阻為 0.2Q,電阻R的阻值是 0.8Q(導(dǎo)軌其余部分電阻不A.導(dǎo)體棒B.導(dǎo)體棒ab運動的最大速度為 10 m/sC.導(dǎo)體棒ab開始運動后，a、b兩點的電勢差逐漸增加到 1 V 后保持不變D.導(dǎo)體棒ab開始運動后任一時刻，F(xiàn)的功率總等于導(dǎo)體棒ab和電阻R的發(fā)熱功率之和如圖 8 所示，間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌彎成形，底部導(dǎo)軌面水平，傾斜部分與水平面成0角，導(dǎo)軌與固定電阻相連,整個裝置處于豎直向上的大小為B的勻強磁場中，導(dǎo)體棒ab和cd均垂直于導(dǎo)軌放置，且與導(dǎo)軌間接觸良好

16、.兩導(dǎo)體棒的電阻皆與阻值為R的固定電阻相等，其余部分電阻不計.當(dāng)導(dǎo)體棒cd沿底部導(dǎo)軌向右以速度為v勻速滑動時，導(dǎo)體棒ab恰好在傾斜導(dǎo)軌上處于靜止狀態(tài)，導(dǎo)體棒ab的重力為mg則A.導(dǎo)體棒cd兩端電壓為BLv、2BLvtB.t時間內(nèi)通過導(dǎo)體棒cd橫截面的電荷量為 一3RC. cd棒克服安培力做功的功率為BLRVD.導(dǎo)體棒ab所受安培力為 n09.如圖 9(a)所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為m的單匝均勻正方形銅線框，邊長為a,在 1 位置以速度v。進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場并開始計時，若磁場的寬度為b(b3a)，在 3t0時刻線框到達 2 位置速度又為v。，并開始離開勻強磁場.此過程中vtx

17、Rkx I 離幵磁場圖 710C. 恒力 F 做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量D. 恒力 F 做的功與安培力做的功之和大于桿動能的變化量、非選擇題11. （2010 江蘇單科 13）如圖 11 所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌 豎直放置，相距為L, 一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強磁場與導(dǎo) 軌平面垂直.一質(zhì)量為m有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊 界h處靜止釋放.導(dǎo)體棒進入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸 減小，最終穩(wěn)定為I.整個運動過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良 好，且始終保持水平，不計導(dǎo)軌的電阻.求：（1）磁感應(yīng)強度的大小 B;電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運動速度的大小v ；xF 3” E:jX X(a)

18、圖 9A.t= 0 時，線框右側(cè)邊MN兩端的電壓為BavoB. 在to時刻線框的速度為vo 2Fto/mC.線框完全離開磁場的瞬間位置3 速度一定比to時刻線框的速度大10.如圖 10 所示，水平放置的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d,其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在方向豎直向上磁感 應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中.一質(zhì)量為m質(zhì)量分布均勻）的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與 導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為卩.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運動距離L時，速度恰好達到最大（運動過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直）.設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度大小為

19、g.則此過A.桿運動速度的最大值為(Fmg RB.流過電阻R的電荷量為BdLR+ r1hJXX X X X XKXX X X X XXKX X X XXXX X X X XXXX X X X XXXX X X X XXXX X X X XXKXXX xL 疋(b)B圖 10圖 1111(3)流經(jīng)電流表電流的最大值Im12. (2011 上海單科 32)電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長1.15 m 兩導(dǎo)軌間距L= 0.75 m,導(dǎo)軌傾角為端ab接一阻值R=1.5Q的電阻，磁感應(yīng)強度B= 0.8 T 的勻強磁場垂直軌道平面向上，如圖12 所示阻值r= 0.5Q，質(zhì)量 m= 0.2 kg 的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Q= 0.1 J .(取g= 10(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功W安;金屬棒下滑速度v= 2 m/s 時的加速度a；12為求金屬棒下滑的最大速度Vm,有同學(xué)解答如下：由動能定理，WG- Wfe=mg.由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答.13.如圖 13 所示，MN PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面 成0角固定，軌間距為d.空間存在勻