2021届高考物理（全国通用版）大一轮复习检测：第十章 电磁感应 第4课时　电磁感应中的动力学与能量问题 Word版含解析

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【基础巩固】
电磁感应中的动力学问题
1.(2016·哈尔滨质检)(多选) 如图所示,正方形金属线圈abcd平放在粗糙水平传送带上,被电动机带动一起以速度v匀速运动,线圈边长为L,电阻为R,质量为m,有一边界长度为2L的正方形磁场垂直于传送带,磁感应强度为B,线圈穿过磁场区域的过程中速度不变,下列说法中正确的是( AD )
A.线圈穿出磁场时感应电流的方向沿abcda
B.线圈进入磁场区域时受到水平向左的静摩擦力,穿出区域时受到水平向右的静摩擦力
C.线圈经过磁场区域的过程中始终受到水平向右的静摩擦力
D.线圈经过磁场区域的过程中,电动机多消耗的电能为
解析:正方形金属线圈abcd穿出磁场区域时,磁通量减小,根据楞次定律,线圈中感应电流的方向沿abcda,选项A正确;线圈进入磁场区域时,bc边切割磁感线,产生感应电流的方向是c→b,受到的安培力水平向左,根据二力平衡可知,静摩擦力水平向右,穿出区域时,ad边切割磁感线,产生d→a方向的感应电流,受到的安培力水平向左,根据二力平衡可知,线圈受到的静摩擦力水平向右,选项B错误;线圈abcd全部在磁场中运动时,不产生感应电流,线圈不受摩擦力作用,选项C错误;线圈经过磁场区域的过程中,电动机多消耗的电能W=2F安L=,选项D正确.
2. 如图所示,在一匀强磁场中有一U形导轨abcd,线框处于水平面内,磁场与导轨平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可以在ab,cd上无摩擦地滑动.杆ef及导轨的电阻都可不计.开始时,给ef一个向右的初速度,则( A )
A.ef将减速向右运动,但不是匀减速
B.ef将匀减速向右运动,最后停止
C.ef将匀速向右运动
D.ef将往返运动
解析:杆ef向右运动,所受安培力F=BIL=BL=,方向向左,故杆ef做减速运动;v减小,F减小,杆做加速度逐渐减小的减速运动,选项A正确,B,C,D错误.
电磁感应中的能量问题
3.(2016·山东泰安质检)(多选) 如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并接触良好且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内( CD )
A.棒的机械能增加量等于F做的功
B.棒的动能增加量等于F做的功
C.棒的重力势能增加量小于F做的功
D.安培力做负功
解析:金属棒在F作用下加速上升,受到竖直向下的重力和安培力作用,且重力和安培力都做负功,棒的机械能的增加量等于F与安培力的合力所做的功,选项A错误,D正确;根据动能定理,棒的动能增加量等于F、重力与安培力三个力的合力所做的功,选项B错误;棒的重力势能增加量应该等于克服重力所做的功,由于棒是加速上升的,F肯定大于重力,因此,F所做的功一定大于克服重力所做的功,因此棒的重力势能增加量小于F所做的功,选项C正确.
4.导学号 00622706(2016·吉林质检) 如图所示,间距为L,电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置,导轨左端用一阻值为R的电阻连接,导轨上横跨一根质量为m,电阻也为R的金属棒,金属棒与导轨接触良好.整个装置处于竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中.现使金属棒以初速度v0沿导轨向右运动,若金属棒在整个运动过程中通过的电荷量为q.下列说法正确的是( D )
A.金属棒在导轨上做匀减速运动
B.整个过程中电阻R上产生的焦耳热为
C.整个过程中金属棒在导轨上发生的位移为 QUOTE
D.整个过程中金属棒克服安培力做功为
解析:由题意可知,金属棒在安培力的作用下做减速运动,由牛顿第二定律得a=,所以加速度逐渐减小,选项A错误;由于水平轨道是光滑的,因此动能的损失全部转化为电能,但是电路中导体棒和电阻R上各占一半,即 QUOTE m,选项B错误,D正确;由电荷量的求解公式q=得q=,所以x=,选项C错误.
电磁感应中杆的模型问题
5. (2016·山东青岛模拟)如图所示,足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0°