高考物理二輪復(fù)習(xí)專項(xiàng)訓(xùn)練模型62 電磁感應(yīng)+能量守恒定律模型（原卷版）

模型62電磁感應(yīng)+能量守恒定律模型1．（11分）（2023年6月高考浙江選考科目）某興趣小組設(shè)計(jì)了一種火箭落停裝置，簡化原理如圖所示，它由兩根豎直導(dǎo)軌、承載火箭裝置（簡化為與火箭絕緣的導(dǎo)電桿MN）和裝置A組成，并形成團(tuán)合回路。裝置A能自動(dòng)調(diào)節(jié)其輸出電壓確?；芈冯娏鱅恒定，方向如圖所示。導(dǎo)軌長度遠(yuǎn)大于導(dǎo)軌間距，不論導(dǎo)電桿運(yùn)動(dòng)到什么位置，電流I在導(dǎo)電桿以上空間產(chǎn)生的磁場近似為零：在導(dǎo)電桿所在處產(chǎn)生的磁場近似為勻強(qiáng)磁場，大小SKIPIF1<0（其中k為常量），方向垂直導(dǎo)軌平面向里；在導(dǎo)電桿以下的兩導(dǎo)軌間產(chǎn)生的磁場近似為勻強(qiáng)磁場，大小SKIPIF1<0，方向與B1相同。火箭無動(dòng)力下降到導(dǎo)軌頂端時(shí)與導(dǎo)電桿粘接，以速度v0進(jìn)入導(dǎo)軌，到達(dá)絕緣?？科脚_時(shí)速度恰好為零，完成火箭落停。已知火箭與導(dǎo)電桿的總質(zhì)量為M，導(dǎo)軌間距SKIPIF1<0，導(dǎo)電桿電阻為R。導(dǎo)電桿與導(dǎo)軌保持良好接觸滑行，不計(jì)空氣阻力和摩擦力，不計(jì)導(dǎo)軌電阻和裝置A的內(nèi)阻。在火箭落停過程中，（1）求導(dǎo)電桿所受安培力的大小F和運(yùn)動(dòng)的距離L；（2）求回路感應(yīng)電動(dòng)勢E與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的關(guān)系；（3）求裝置A輸出電壓U與運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的關(guān)系和輸出的能量W；（4）若R的阻值視為0，裝置A用于回收能量，給出裝置A可回收能量的來源和大小。SKIPIF1<0最新模擬題1.（2024山西三重教育聯(lián)盟9月聯(lián)考）如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌M、N被固定在水平面上，導(dǎo)軌間距L=1m，其左端并聯(lián)接入R1和R2的電阻，其中R1=R2=2Ω。整個(gè)裝置處在垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T的勻強(qiáng)磁場中。一質(zhì)量：m=4kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體棒ab在恒力F=5N的作用力下從靜止開始沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)了L0=4m時(shí)導(dǎo)體棒ab恰好勻速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求：（1）導(dǎo)體棒的最大速度；（2）電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱；（3）此過程中通過R2的電荷量。.2（16分）（2023年7月湖南部分重點(diǎn)高中期末）如圖所示，足夠長的絕緣運(yùn)輸帶沿傾角α=30°的方向固定，以v0的速度順時(shí)針勻速傳動(dòng)，兩虛線1、2間存在垂直運(yùn)輸帶向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．質(zhì)量為m、阻值為R、邊長為d的正方形導(dǎo)線框abcd隨運(yùn)輸帶一起勻速向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab邊越過虛線1時(shí)導(dǎo)線框相對運(yùn)輸帶發(fā)生運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab邊到達(dá)虛線2時(shí)導(dǎo)線框的速度恰好恢復(fù)到v0，已知兩虛線間的距離為L（L>2d），導(dǎo)線框與運(yùn)輸帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=32，重力加速度大小為（1）ab邊剛越過虛線1瞬間的加速度大?。唬?）導(dǎo)線框的ab邊由虛線1運(yùn)動(dòng)到虛線2的過程中，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3）導(dǎo)線框的ab邊由虛線1運(yùn)動(dòng)到虛線2的時(shí)間t。3.(2023重慶江津七校期末)光滑水平面上存在垂直桌面向下的勻強(qiáng)磁場，磁場邊界如圖所示。正方形單匝線框abcd的邊長L=0.2m、回路電阻R=1.6×10-3Ω、質(zhì)量m=0.2kg。線框平面與磁場方向垂直，線框的ad邊與磁場左邊界平齊，ab邊與磁場SP邊界平行且距離為L。現(xiàn)對線框施加與水平向右方向成θ=45°角、大小為SKIPIF1<0N的恒力F，使其在圖示水平桌面上由靜止開始運(yùn)動(dòng)。從ab邊進(jìn)入磁場開始，在垂直于SP方向線框做勻速運(yùn)動(dòng)；dc邊進(jìn)入磁場時(shí)，bc邊恰好到達(dá)磁場右邊界。重力加速度大小取g=10m/s2，從線框開始運(yùn)動(dòng)到線框全部進(jìn)入磁場中，下列說法正確的是（）A.勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.2T B.全過程線框產(chǎn)生焦耳熱0.04JC.整個(gè)回路通過的電荷量為5C D.磁場區(qū)域的SP邊寬度為0.65m4.(2023重慶巴蜀中學(xué)期末)某航空愛好者利用所學(xué)知識設(shè)計(jì)了一個(gè)在地球上回收返回艙的電磁緩沖裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩返回艙和地面間的沖擊力。如圖甲所示，在返回艙的底盤安裝有均勻?qū)ΨQ的4臺電磁緩沖裝置，每臺電磁緩沖結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙所示。在緩沖裝置的底板上，沿豎直方向固定著兩個(gè)光滑絕緣導(dǎo)軌SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)，安裝電磁鐵（圖中未畫出），能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈SKIPIF1<0，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長為L。假設(shè)整個(gè)返回艙以速度SKIPIF1<0與地面碰撞后，滑塊K立即停下，不反彈。此后在線圈與軌道的磁場作用下使艙體減速，從而實(shí)現(xiàn)緩沖。返回艙質(zhì)量為m，地球表面的重力加速度為g，一切摩擦阻力不計(jì)，緩沖裝置質(zhì)量忽略不計(jì)。則以下說法正確的是（）A.滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電流的大小SKIPIF1<0B.若緩沖裝置向下移動(dòng)距離H后速度減為v，則此過程中每個(gè)緩沖線圈SKIPIF1<0中通過的電量SKIPIF1<0C.若緩沖裝置向下移動(dòng)距離H后速度減為v，則此過程中每個(gè)緩沖線圈SKIPIF1<0中產(chǎn)生的焦耳熱是SKIPIF1<0D.若要使緩沖滑塊K和返回艙不相碰，且緩沖時(shí)間為t，則緩沖裝置中的光滑導(dǎo)軌PQ和MN長度至少SKIPIF1<05.(2023河南名校聯(lián)考)如圖甲所示，左側(cè)接有定值電阻R＝2Ω的水平粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T，導(dǎo)軌間距L＝1m．－質(zhì)量m＝2kg，阻值r＝2Ω的金屬棒在水平拉力F作用下由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒的v－x圖象如圖乙所示，若金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，則從起點(diǎn)發(fā)生x＝1m位移的過程中(g＝10m/s2)()A．金屬棒克服安培力做的功W1＝0.5JB．金屬棒克服摩擦力做的功W2＝4JC．整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的總熱量Q＝5.25JD．拉力做的功W＝9.25J6.（2023石家莊三模）如圖所示，一空心鋁管與水平面成SKIPIF1<0角傾斜固定放置?，F(xiàn)把一枚質(zhì)量為m、直徑略小于鋁管直徑的圓柱形小磁塊從上端管口無初速度放入管中，小磁塊從下端口落出時(shí)的速度為v，已知該鋁管長度為l，小磁塊和管間的摩擦力是小磁塊重力的k倍，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.小磁塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.小磁塊在運(yùn)動(dòng)過程中，鋁管和小磁塊產(chǎn)生的熱量為SKIPIF1<0C.小磁塊在運(yùn)動(dòng)過程中，小磁塊產(chǎn)生的熱量為SKIPIF1<0D.小磁塊在運(yùn)動(dòng)過程中，小磁塊受到的重力和摩擦力的總沖量為mv7.（2023河南洛陽等4市三模）如圖所示，在水平面內(nèi)的平面直角坐標(biāo)系Oxy中，有兩個(gè)光滑金屬固定導(dǎo)軌OA和OC，二者相交于坐標(biāo)原點(diǎn)O，導(dǎo)軌OC與x軸重合，導(dǎo)軌OA是一條拋物線，該拋物線的方程為y2=kx（k為常數(shù)、且k>0），兩條導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。在兩條導(dǎo)軌之間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面豎直向上，AC為磁場的右邊界，AC與y軸平行，距y軸間距為L。一質(zhì)量為m、足夠長的金屬棒ab在水平向右的拉力作用下，以恒定的加速度a在導(dǎo)軌上從y軸由靜止開始水平向右滑動(dòng)（此時(shí)為t=0時(shí)刻），金屬棒ab與兩導(dǎo)軌接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直。已知金屬棒ab單位長度的電阻為r。求：（1）當(dāng)金屬棒ab經(jīng)過磁場邊界AC前的瞬間，作用在金屬棒ab上拉力的大小；（2）金屬棒ab從開始滑動(dòng)到磁場邊界AC的過程中，金屬棒ab上產(chǎn)生的焦耳熱和拉力做的功。8.（2023湖北鄂東南教學(xué)聯(lián)盟5月模擬）如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌間距為L，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌最右端接有阻值為R的定值電阻；整個(gè)裝置處于兩種磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向相反的豎直勻強(qiáng)磁場中，虛線為兩磁場的分界線。質(zhì)量均為m的兩根金屬棒MN、PQ靜止于導(dǎo)軌上，兩金屬棒接入電路的電阻均為R，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0（設(shè)金屬棒的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力），兩棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。某時(shí)刻，用水平向左的恒力F拉MN棒，使其由靜止開始運(yùn)動(dòng)，直到PQ剛好要滑動(dòng)的過程中，通過金屬棒PQ的電荷量為q，重力加速度為g，試求：（1）PQ剛好要滑動(dòng)時(shí)，金屬棒MN的速度大小；（2）上述過程中金屬棒MN在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的距離；（3）上述過程中金屬棒MN產(chǎn)生的焦耳熱為多少？9.(15分)（2023江蘇常州名校聯(lián)考）如圖所示，豎直固定的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MV、PQ，間距L＝0.2m，其電阻不計(jì)．完全相同的兩根金屬棒ab、cd垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終良好接觸．已知兩棒質(zhì)量均為m＝0.01kg，電阻均為R＝0.2Ω，棒cd放置在水平絕緣平臺上，整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0T．棒ab在豎直向上的恒力F作用下由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)ab棒運(yùn)動(dòng)位移x＝0.1m時(shí)達(dá)到最大速度，此時(shí)cd棒對絕緣平臺的壓力恰好為零，重力加速度g取10m/s2.求：(1)恒力F的大??；(2)ab棒由靜止到最大速度通過ab棒的電荷量q；(3)ab棒由靜止到達(dá)到最大速度過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q.10（2023江蘇名校質(zhì)檢）15．（12分）如圖所示，間距L=1m的U形金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上，其一端接有阻值為0.2Ω的定值電阻R，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)．質(zhì)量均為m=0.2kg的勻質(zhì)導(dǎo)體棒a和b靜止在導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直，接入電路的阻值Ra=Rb=0.2Ω，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為SKIPIF