江苏版高考物理一轮复习课时分层作业31电磁感应中动力学、动量和能量问题含答案

这是一份江苏版高考物理一轮复习课时分层作业31电磁感应中动力学、动量和能量问题含答案，文件包含江苏版高考物理一轮复习课时分层作业31电磁感应中动力学动量和能量问题doc、江苏版高考物理一轮复习课时分层作业31参考答案与精析doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共13页， 欢迎下载使用。

题组一 电磁感应中的动力学问题
1.如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是( )
A．ab中的感应电流方向由b到a
B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变
D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
2.(2023·江阴市模拟)如图所示，相距为d的两水平虚线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的上下两个边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(LA．线框中一直有感应电流
B．线框中有一阶段的加速度为重力加速度g
C．线框中产生的热量为mg(d＋h＋L)
D．线框有一阶段做匀速运动
题组二 电磁感应中的能量问题
3.如图所示，两条电阻不计的平行光滑导轨竖直放置在垂直纸面向里的匀强磁场内，已知磁感应强度B＝0.5 T，导体棒ab、cd的长度均为0.2 m，电阻均为0.1 Ω，重力均为0.1 N。现用力向上拉动导体棒ab，使之匀速上升(导体棒ab、cd与导轨接触良好)，此时cd静止不动。则在ab上升时，下列说法正确的是( )
A．ab受到的拉力大小为2 N
B．ab向上运动的速度为2 m/s
C．在2 s内，拉力做功，有0.5 J的机械能转化为电能
D．在2 s内，拉力做功为0.6 J
4.如图所示，水平面上固定着两根相距L且电阻不计的足够长的光滑金属导轨，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，铜棒a、b的长度均等于两导轨的间距、电阻均为R、质量均为m，铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好，现给铜棒a一个平行导轨向右的瞬时冲量I，关于此后的过程，下列说法正确的是( )
A．回路中的最大电流为eq \f(BLI,mR)
B．铜棒b的最大加速度为eq \f(B2L2I,2m2R)
C．铜棒b获得的最大速度为eq \f(I,m)
D．回路中产生的总焦耳热为eq \f(I2,2m)
5.(2023·南京模拟)为了提高城市摩天大楼中电梯的运行效率并缩短候梯时间，人们设计了一种电磁驱动的无绳电梯。如图所示为电磁驱动的简化模型：光滑的平行长直金属导轨置于竖直面内，间距L＝1 m。导轨下端接有阻值R＝1 Ω的电阻，质量m＝0.1 kg的导体棒(相当于电梯车厢)垂直跨接在导轨上，导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上存在磁感应强度大小B＝0.5 T，方向垂直纸面向里的匀强磁场，导体棒始终处于磁场区域内，g取10 m/s2。t＝0时刻，磁场以速度v1＝10 m/s 匀速向上移动的同时静止释放该导体棒。
(1)求t＝0时刻导体棒的加速度大小；
(2)若导体棒随之运动并很快达到一个恒定速度，求该恒定速度的大小。
题组三 动量观点在电磁感应问题中的应用
6.如图所示，在光滑的水平面上宽度为L的区域内，有竖直向下的匀强磁场。现有一个边长为a(aA．大于eq \f(v0,2) B．等于eq \f(v0,2)
C．小于eq \f(v0,2) D．以上均有可能
7．如图甲所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，两导轨间距为l，电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体杆ab质量为m、电阻为r，并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现给杆ab一个初速度v0，使杆向右运动。则( )
甲 乙
A．当杆ab刚具有初速度v0时，杆ab两端的电压U＝eq \f(Blv0R,R＋r)，且b点电势高于a点电势
B．通过电阻R的电流I随时间t的变化率的绝对值逐渐增大
C．若将M和P之间的电阻R改为接一电容为C的电容器，如图乙所示，同样给杆ab一个初速度v0，使杆向右运动，则杆ab稳定后的速度为v＝eq \f(mv0,m＋B2l2C)
D．在C选项中，杆稳定后b点电势高于a点电势
8．如图甲所示，在倾斜角为θ的光滑斜面内分布着垂直于斜面的匀强磁场，以垂直于斜面向上为磁感应强度正方向，其磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。质量为m的矩形金属框从t＝0时刻由静止释放，t3时刻的速度为v，移动的距离为L，重力加速度为g。在金属框下滑的过程中，下列说法正确的是( )
甲 乙
A．t1～t3时间内金属框中的电流方向先顺时针再逆时针方向
B．0～t3时间内金属框做匀加速直线运动
C．0～t3时间内金属框做加速度逐渐减小的直线运动
D．0～t3时间内金属框中产生的焦耳热为mgLsin θ－eq \f(1,2)mv2
9.如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab、cd，与导轨一起构成闭合回路。两根导体棒的质量均为m，长度均为L，电阻均为R，其余部分的电阻不计。在整个导轨所在的平面内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。开始时，两导体棒均在导轨上静止不动，某时刻给导体棒ab以水平向右的初速度v0，则( )
A．导体棒ab刚获得速度v0时受到的安培力大小为eq \f(B2L2v0,R)
B．两导体棒最终将以eq \f(v0,2)的速度沿导轨向右匀速运动
C．两导体棒运动的整个过程中产生的热量为eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)
D．当导体棒ab的速度变为eq \f(3,4)v0时，导体棒cd的加速度大小为eq \f(3B2L2v0,8mR)
10．(2022·江苏省如皋中学高三三模)如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L＝0.30 m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R＝0.40 Ω。导轨上停放一质量m＝0.10 kg、电阻r＝0.20 Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B＝0.50 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。
(1)试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；
(2)求第2 s末外力F的瞬时功率；
(3)如果水平外力从静止开始拉动杆2 s所做的功W＝0.35 J，求金属杆上产生的焦耳热。
甲 乙
11．(2022·扬州模拟)如图，MN、PQ为足够长平行光滑水平金属导轨，处于竖直向下的匀强磁场中，GH、JK为足够长倾斜粗糙平行金属导轨，处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，底端接C＝1 000 μF的电容器。NQ端与GJ端高度差h＝0.45 m，水平距离x＝1.2 m。现将导体棒cd静置在水平分导轨固定小钉的右侧，导体棒ab以速度v0＝9 m/s从MP端滑入，一段时间后cd棒从NQ端抛出，恰能无碰撞从GJ端进入斜导轨。已知导轨间距均为1 m，两磁场的磁感应强度均为2 T，两棒质量均为1×10－3 kg、接入电阻均为1 Ω，导轨电阻不计，棒始终与导轨垂直且接触良好，棒与斜导轨的动摩擦因数μ＝0.75，g取10 m/s2。求：
(1)cd棒从NQ端抛出时的速度大小v1；
(2)cd棒抛出前瞬间ab棒所受安培力的功率P；
(3)最终电容器存储的电荷量Q。
12．(2023·江苏吴江中学高三其他)宽度为L＝0.5 m 的光滑导轨固定在水平地面上，水平部分足够长，光滑倾斜部分与水平面的夹角为30°，两部分在PQ处平滑连接。导轨水平部分MN右侧区域有竖直方向的匀强磁场；倾斜部分有与导轨所在斜面垂直的匀强磁场(图中均未画出)，两处磁场的磁感应强度大小都为B＝2 T。导体棒ab和cd的质量都为m＝0.2 kg，电阻阻值都为r＝2 Ω。cd棒固定在距PQ位置x0＝4 m处，将ab自高度h＝1 m处由静止释放，到达PQ之前已达到匀速运动状态。已知重力加速度g取10 m/s2，导体棒经过PQ处的能量损失忽略不计，导轨电阻不计，求：
(1)ab棒到达PQ时速度；
(2)ab沿倾斜部分运动过程中ab产生的热量Q；
(3)ab棒停下时与cd的距离。