专题16 动力学、动量和能量观点在电磁感应中的应用（原卷版）.docx

1、专题16 动力学、动量和能量观点在电磁感应中的应用1.(20211月河北学业水平选择性考试模拟演练，13)如图甲所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5 m，固定在倾角为37的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1 T的匀强磁场。质量为0.5 kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的vt图象如图乙所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g10 m/s2，sin 370.6，cos370.8。(1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数；(2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；(3)已知金属棒从进入磁场到速

2、度达到5 m/s时通过电阻的电荷量为1.3 C，求此过程中电阻产生的焦耳热。2.(2021湖南怀化市上学期期末)如图所示，两平行光滑不计电阻的金属导轨竖直放置，导轨上端接一阻值为R的定值电阻，两导轨之间的距离为d。矩形区域abdc内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，ab、cd之间的距离为L。在cd下方有一导体棒MN，导体棒MN与导轨垂直，与cd之间的距离为H，导体棒的质量为m，电阻为r。给导体棒一竖直向上的恒力，导体棒在恒力F作用下由静止开始竖直向上运动，进入磁场区域后做减速运动。若导体棒到达ab处的速度为v0，重力加速度大小为g。求：(1)导体棒到达cd处时速度的大小；(2

3、)导体棒刚进入磁场时加速度的大小；(3)导体棒通过磁场区域的过程中，通过电阻R的电荷量和电阻R产生的热量。3.(2021福建厦门市五月质检)如图所示，质量M1 kg的绝缘板静止在水平地面上，与地面间的动摩擦因数10.1。金属框ABCD放在绝缘板上，质量m2 kg，长L12 m，宽L21 m，总电阻为0.1 ，与绝缘板间的动摩擦因数20.2。S1、S2是边长为L0. 5 m的正方形区域，S1中存在竖直向下、均匀增加的磁场B1，其变化率2 T/s；S2中存在竖直向上的匀强磁场，大小为B22 T。将金属框ABCD及绝缘板均由静止释放，重力加速度g取10 m/s2，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求释放

4、时：(1)金属框ABCD所受安培力的大小与方向；(2)金属框ABCD的加速度大小。4.(2021江苏海门中学第二次质调)一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成边长为a的n匝正方形线框固定在纸面内，如图甲所示，虚线MN过正方形线框上下两边的中点。现在虚线MN左侧空间加一个方向垂直纸面、大小随时间变化的磁场。t0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示。求：(1)t0时刻，线框的磁通量以及线框中感应电流的方向；(2)在t0到tt0时间内，线框中产生的感应电动势E的大小；(3)在t0到tt0时间内，线框中产生的感应电流I的大小。5.(2021江苏启东市下学期期

5、初)如图甲所示，导体框架abcd水平固定放置，ab平行于dc，且bc边长L0.20 m，框架上有定值电阻R9 (其余电阻不计)，导体框处于磁感应强度大小B11.0 T、方向水平向右的匀强磁场中。有一匝数n300匝、面积S0.01 m2、电阻r1 的线圈，通过导线和开关S与导体框架相连，线圈内充满沿其轴线方向的匀强磁场，其磁感应强度B2随时间t变化的关系如图乙所示。B1与B2互不影响。(1) 求00.10 s线圈中的感应电动势大小E；(2) t0.22 s时刻闭合开关S，若bc边所受安培力方向竖直向上，判断bc边中电流的方向，并求此时其所受安培力的大小F；(3)从t0时刻起闭合开关S，求0.25

6、 s内电阻R中产生的焦耳热Q。6.(2021江苏苏北四市第一次调研)如图所示，竖直放置的光滑金属导轨水平间距为L，导轨下端接有阻值为R 的电阻。质量为m、电阻为r的金属细杆ab与竖直悬挂的绝缘轻质弹簧相连，弹簧上端固定。整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。现使细杆从弹簧处于原长位置由静止释放，向下运动距离为h时达到最大速度vm, 此时弹簧具有的弹性势能为Ep。导轨电阻忽略不计，细杆与导轨接触良好，重力加速度为g，求：(1)细杆达到最大速度vm时，通过R的电流大小I；(2)细杆达到最大速度vm时，弹簧的弹力大小F；(3)上述过程中，R上产生的焦耳热Q。7.(2021河

7、南郑州市期末)如图甲所示，固定放置在水平桌面上的两根足够长的光滑金属导轨间的距离为L1 m质量m1 kg的直导体棒放在导轨上，且与导轨垂直导轨左端与阻值R4 的电阻相连，其余电阻不计，整个装置放在竖直向上的匀强磁场内，磁感应强度B2 T在t0时，一水平向右的恒定拉力F垂直作用于直导体棒，使直导体棒由静止开始向右做直线运动，图乙是描述导体棒运动过程的vt图象(设导轨足够长)求：(1)拉力F的大小；(2)t1.6 s时，导体棒的加速度大小a；(3)前1.6 s内导体棒的位移大小x.8.(2021江苏常州市期末)如图所示，竖直固定的足够长的光滑金属导轨MN、PQ，间距L0.2 m，其电阻不计完全相同

8、的两根金属棒ab、cd垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终良好接触已知两棒质量均为m0.01 kg，电阻均为R0.2 ，棒cd放置在水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度B1.0 T棒ab在竖直向上的恒力F作用下由静止开始向上运动，当ab棒运动位移x0.1 m时达到最大速度，此时cd棒对绝缘平台的压力恰好为零，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)恒力F的大小；(2)ab棒由静止到最大速度通过ab棒的电荷量q；(3)ab棒由静止到达最大速度过程中回路产生的焦耳热Q.9.(2021江西上饶市月考)如图甲所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L

9、1 m，导轨平面与水平面成37角，上端连接阻值为R2 的电阻匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度B0.4 T质量m0.2 kg、电阻r1 的金属棒ab，以初速度v0从导轨底端向上滑行，金属棒ab在安培力和一与棒垂直且平行于导轨平面的外力F的共同作用下做匀变速直线运动，速度时间图象如图乙所示设金属棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数0.25.已知g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)金属棒产生的感应电动势的最大值；(2)当金属棒速度为向上3 m/s时，施加在金属棒上外力F做功的功率；(3)金属棒在0t2 s、2 st4 s内外力F随时间t变化的函数关系

10、式10.(2021陕西渭南市教学质检(二)如图甲所示，相距L1 m的两根足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，与水平面夹角37，导轨电阻不计，质量m1 kg、电阻为r0.5 的导体棒ab垂直于导轨放置，导轨的PM两端接在外电路上，定值电阻阻值R1.5 ，电容器的电容C0.5 F，电容器的耐压值足够大，导轨所在平面内有垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场在开关S1闭合、S2断开的状态下将导体棒ab由静止释放，导体棒的vt图象如图乙所示，sin 370.6，cos 370.8，取重力加速度g10 m/s2.(1)求磁场的磁感应强度大小B；(2)在开关S1闭合、S2断开的状态下，当导体棒下滑的距离x5 m时，

11、定值电阻产生的焦耳热为21 J，此时导体棒的速度与加速度分别是多大？(3)现在开关S1断开、S2闭合的状态下，由静止释放导体棒，求经过t2 s时导体棒的速度大小11.(2021浙江大学附属中学1月选考)如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距l1 m，其电阻不计， 两导轨及其构成的平面均与水平面成 30角杆 1、杆 2 是两根用绝缘细线连接的金属杆，分别垂直导轨放置，每杆两端都与导轨始终接触良好，其质量分别为 m10.1 kg和 m20.2 kg，两杆的总电阻R3 ，两杆在沿导轨向上的外力F作用下保持静止整个装置处在磁感应强度 B1 T的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，在

12、t0 时刻将细线烧断，保持F不变，重力加速度 g10 m/s2，求：(1)细线烧断瞬间，杆 1的加速度 a1 的大小；(2)细线烧断后，两杆最大速度 v1、v2 的大小；(3)两杆刚达到最大速度时，杆1上滑了0.8 m，则从 t0 时刻起到此刻用了多长时间？(4)在(3)问情景中，电路产生的焦耳热12.(2021浙江稽阳联谊学校联考)如图所示，水平放置的两条相距为d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻质量为m、电阻为r的金属杆静置在导轨上，导轨的电阻不计，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、宽度为L、方向竖直向下当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：(1)MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I；杆的加速度大小a；(2)磁场区域MNPQ向右扫过金属杆后金属杆的速度大小v；(3)若磁场宽度足够宽，以速度v0匀速向右运动，金属杆与导轨间的摩擦阻力恒为Ff，求金属杆的最终速度大小