素养培优6　电磁感应中动力学、能量和动量的综合 强化练习-2025高考物理素养培优.docxVIP

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素养培优6电磁感应中动力学、能量和动量的综合

1.（多选）（2024·重庆四区联考）如图所示，两根足够长的固定平行光滑金属导轨位于同一水平面内，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd，与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住。两棒电阻均为R，回路上其余部分的电阻不计。在两导轨间有竖直向下的匀强磁场。开始时，导体棒处于静止状态，剪断细线后，在导体棒运动过程中（）

A.回路中有感应电动势

B.两根导体棒所受安培力的方向相同

C.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒

D.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能不守恒

2.（多选）（2024·广东肇庆二模）如图所示，空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。有两根完全相同的金属棒a和b垂直静置于足够长的水平光滑平行金属导轨上，导轨间距为L、电阻不计，金属棒与导轨接触良好，两根金属棒的质量均为m、长度均为L、电阻均为R。将b固定在导轨上，某时刻给a施加一个水平向右的恒力F。下列说法正确的是（）

A.a棒所受的安培力先增大后减小

B.a棒的最大速度为2

C.若解除b的固定，则稳定后两棒的速度相等

D.若解除b的固定，则稳定后两棒的加速度相等

3.（2024·河北高考14题）如图，边长为2L的正方形金属细框固定放置在绝缘水平面上，细框中心O处固定一竖直细导体轴OO。间距为L、与水平面成θ角的平行导轨通过导线分别与细框及导体轴相连。导轨和细框分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B。足够长的细导体棒OA在水平面内绕O点以角速度ω匀速转动，水平放置在导轨上的导体棒CD始终静止。OA棒在转动过程中，CD棒在所受安培力达到最大和最小时均恰好能静止。已知CD棒在导轨间的电阻值为R，电路中其余部分的电阻均不计，CD棒始终与导轨垂直，各部分始终接触良好，不计空气阻力，重力加速度大小为g。

（1）求CD棒所受安培力的最大值和最小值。

（2）锁定OA棒，推动CD棒下滑，撤去推力瞬间，CD棒的加速度大小为a，所受安培力大小等于（1）问中安培力的最大值，求CD棒与导轨间的动摩擦因数。

4.（2024·山东省实验中学一模）“途灵底盘”是华为公司新推出的一款智能化多场景的汽车减震系统。电磁减震器是该系统中重要组成部分。小明同学在实验室中模拟电磁减震器的工作原理。在绝缘滑动杆上固定4个完全相同且相互紧靠（忽略线圈间距离）的矩形线圈，使其进入右侧由电磁铁产生的磁场中做减速运动。右侧磁场的磁感应强度与电流之间的关系为B＝kI，其中k＝50T/A且产生的磁场范围足够大。已知滑动杆及线圈的总质量为m＝1.0kg，每个矩形线圈的匝数均为n＝10匝，阻值R＝1.0Ω，长为L＝20cm，宽为d＝10cm，整个过程不考虑互感影响，不计一切摩擦。

（1）若电磁铁中的电流为20mA，求线圈1完全进入磁场时的速度变化量Δv；

（2）若电磁铁中的电流为20mA且第3个线圈完全进入磁场时恰好减速为零，求线圈中产生的焦耳热Q。

5.（2024·四川雅安检测）如图所示，光滑导体轨道PMN和PMN是两个完全一样的轨道，均由半径为r的四分之一圆弧轨道和水平轨道组成，圆弧轨道与水平轨道分别在M和M点相切，两轨道并列平行放置，MN和MN位于同一水平面上，两轨道之间的距离为L，P、P之间有一个阻值为R的电阻，开关K是一个感应开关（开始时开关是断开的），矩形区域MNNM内有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，水平轨道MN离水平地面的高度为h。金属棒a和b的质量均为m、电阻均为R，在水平轨道某位置放上金属棒b，开始时b棒静止不动，a棒从圆弧顶端PP处由静止释放后，沿圆弧轨道下滑，若两棒在运动中始终不接触，当两棒的速度稳定时，两棒距离x＝mR2gr2B2L2，两棒速度稳定之后，再经过一段时间，b棒离开轨道做平抛运动，在b棒离开轨道瞬间，开关K

（1）两棒速度稳定时的速度是多少？

（2）两棒落到地面后的距离是多少？

（3）从a棒开始运动至b棒离开轨道的过程中，回路中产生的焦耳热是多少？