(全国通用)2020版高考物理一轮复习第十章微专题75电磁感应中的能量转化问题加练半小时(含解析) 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/26 1:10:49星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

答案精析

B2L2v1.D [导体棒以速度v匀速下滑时,由E=BLv,I=,F=BIL得安培力F=①

R1+R2R1+R2

E电阻R1消耗的电功率为P=IR1=(又R2=nR1③ 联立①②③解得,P=故A错误;

重力做功的功率为mgvsinθ,B错误;

导体棒克服安培力和摩擦力做功,减少的机械能转化为电能和内能,C错误;

2

BLv2

)R1② R1+R2

Fv, n+1

nFv2

R2和R1串联,电流相等,根据P=IR可知,R2消耗的功率等于R1消耗的功率的n倍,为,

n+1

D正确.]

2.ABC [由右手定则和左手定则可得,导体棒受到安培力水平向左,导体棒向右做减速运动,在导体棒运动过程中,通过可控电阻的变化使导体棒的电流I保持恒定,对导体棒由牛顿第

EB2L2vB2L2v0二定律可得BIL=ma,导体棒向右做匀减速运动,结合E=BLv,I=可得,==RRR0B2L2v0

ma,可知导体棒的加速度大小始终为a=,故A正确;由导体棒做匀减速运动可得v=

mR0mR0

v0-at,导体棒从开始运动到停止的时间t=22,故B正确;根据能量守恒定律可知,导体

BL12

棒从开始运动到停止运动的过程中,回路产生的焦耳热为Q=mv0,故C正确,D错误.]

23.ABC [圆环从题图所示位置开始运动到刚进入磁场时,下落的高度为h-R,根据自由落体运动的规律得到v=2g(h-R),解得v=2g2

h-R,故选项A正确;

圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间,速度相等,根据功能关系可以知道重力做的功等于圆环电阻产生的热量,大小为2mgR,故选项B正确;

E圆环进入磁场的过程中,通过导体某个横截面的电荷量为q=I·Δt=

r·Δt=

ΔΦ

r=

BπR2

,故选项C正确; rB2L2v圆环进入磁场的过程中,受到的安培力F=,随有效长度L发生改变,圆环受力不能平

r衡,因此圆环不可能做匀速直线运动,故选项D错误.]

4.BCD [cd棒切割磁感线产生感应电动势为E=BLv0,根据闭合电路欧姆定律得I==,

2R2R故A错误;对于ab棒,根据牛顿第二定律得mg-Ff=ma,又Ff=μFN,FN=BIL,联立解得μBLv0ΔΦBLs2Rqa=g-,故B正确;对于cd棒,电荷量q==,则得s=,故C正确;

2mRR总2RBL2

cd棒减速运动过程中,由动能定理得-μmgs-WFA=0-mv0,电路中产生的焦耳热Q=WFA,

22

EBLv0

1

2

122μmgRq11

则可得Q=mv0-,ab棒与cd棒串联且电阻相同,故cd棒产生的焦耳热Q2=Q=

2BL24

mv02-

μmgRq,D正确.]

BL12

5.A [金属棒刚进入磁场时的速度最大,此时金属棒产生的电动势最大,mgh=mv,解得v2=2gh,电动势E=BLv=BL2gh,金属棒两端的电压为路端电压,U==22

EBL2gh,A正确;

金属棒在磁场中做加速度减小的减速运动,不是匀减速运动,无法求其运动时间,B错误;对金属棒运动全过程应用动能定理得,mgh-W克安

-μmg·d=0,所以克服安培力做功小于

12

mgh,C错误;由上式解得Q=W克安=mgh-μmgd,右端电阻R产生的焦耳热QR=(mgh-μmgd),

D错误.]

6AD [导体棒和定值电阻组成闭合回路,开始运动的初始时刻,导体棒向右运动,回路面积减小,根据楞次定律可判断棒中电流方向为由a到b,所以安培力水平向左,选项A正确;导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv0,但导体棒和定值电阻组成闭合回路,导体棒1两端电压为路端电压,已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等,所以路端电压U=E21

=BLv0,选项B错误;导体棒向右运动的过程,安培力和弹簧弹力做功,产生的焦耳热为Q,212

根据功能关系有Q+Ep=mv0,选项C错误;导体棒最终停下来时,不再切割磁感线,没有

2感应电动势和感应电流,不受安培力,因导轨光滑,没有摩擦力,所以导体棒静止时,弹簧12

弹力为0,即弹簧恢复原长,根据功能关系,电路中产生的焦耳热为Q=mv0,由于r=R,

2112

所以电阻R上产生的焦耳热为Q=mv0,选项D正确.]

247.(1)2m/s (2)1.2J (3)0.84J

解析 (1)由法拉第电磁感应定律得,回路的感应电动势为E=2BLvm,由闭合电路欧姆定律得,回路中的电流为I=,导体棒ab、cd受到的安培力为F=BLI,设连接导体棒ab与

2REcd的细线中的张力大小为FT1,连接导体棒ab与物体C的细线中的张力大小为FT2,导体棒ab、cd及物体C的受力如图所示,由平衡条件得FT1=mgsin37°+F,FT2=FT1+F+Ff,FT2

=Mg,联立解得vm=2m/s.

12

(2)设系统在该过程中产生的内能为E1,由能量守恒定律得Mgh=(2m+M)v+mghsin37°+

2

E1,联立解得E1=1.2J.

(3)ab棒运动过程中由于摩擦产生的内能E2=μmgh=0.16J,这一过程电流产生的内能E3=E1-E2=1.04J,又因为ab棒、cd棒的电阻相等,故电流通过cd棒产生的内能E4=0.52J,12对导体棒cd,设这一过程中细线对其做的功为W,则由能量守恒定律得W=mghsin37°+mv2+E4,联立解得W=0.84J.