2026版高考物理专题提升练习-电磁感应中的动力学、能量问题.docxVIP

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2025-06-26 发布于浙江
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2026版高考物理专题提升练习-电磁感应中的动力学、能量问题.docx

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专题提升练26电磁感应中的动力学、能量问题

梯级Ⅰ基础练

1.如图为相距L的光滑平行导轨，圆弧部分竖直放置，平直部分固定于水平地面上，矩形MNPQ区域内(MQ足够长)存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，导轨右端连接定值电阻R。一质量为m、长为L、电阻为r的金属棒ab从圆弧轨道上高h处由静止释放。金属棒ab与导轨始终接触良好，不计导轨电阻，重力加速度大小为g。从金属棒ab开始运动到停止运动的过程中，下列说法正确的是(D)

A.金属棒ab刚进入磁场时的速度大小为gh

B.金属棒ab刚进入磁场时，金属棒ab两端的电压为BL2gh

C.金属棒ab进入磁场后做匀减速直线运动

D.金属棒ab克服安培力做的总功为mgh

解析金属棒ab从释放到刚进入磁场时，根据动能定理有mgh=12mv2，解得v=2gh，A项错误；金属棒ab刚进入磁场时，根据法拉第电磁感应定律有E=BLv，金属棒ab两端的电压为U=RR+rE，解得U=BLRR+r2gh，B项错误；金属棒ab进入磁场后，安培力产生加速度，有B2L2vR=ma，金属棒ab做加速度减小的减速运动，C

2.(多选)(2024·山东卷)如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在水平桌面上，其所在平面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线OO与导轨所在竖直面垂直。空间充满竖直向下的匀强磁场(图中未画出)，导轨左端由导线连接。现将具有一定质量和电阻的金属棒MN平行OO放置在导轨图示位置，由静止释放。MN运动过程中始终平行于OO且与两导轨接触良好，不考虑自感影响，下列说法正确的是(ABD)

A.MN最终一定静止于OO位置

B.MN运动过程中安培力始终做负功

C.从释放到第一次到达OO位置过程中，MN的速率一直在增大

D.从释放到第一次到达OO位置过程中，MN中电流方向由M到N

解析由于金属棒MN运动过程切割磁感线产生感应电动势，回路有感应电流，产生焦耳热，金属棒MN的机械能不断减小，由于金属导轨光滑，所以经过多次往返运动，MN最终一定静止于OO位置，A项正确；当金属棒MN向右运动，根据右手定则可知，MN中电流方向由M到N，根据左手定则可知，金属棒MN受到的安培力水平向左，则安培力做负功；当金属棒MN向左运动，根据右手定则可知，MN中电流方向由N到M，根据左手定则可知，金属棒MN受到的安培力水平向右，则安培力做负功；可知MN运动过程中安培力始终做负功，B、D两项正确；金属棒MN从释放到第一次到达OO位置过程中，由于在OO位置重力沿切线方向的分力为0，可知在到达OO位置之前的位置，重力沿切线方向的分力已经小于安培力沿切线方向的分力，金属棒MN已经做减速运动，C项错误。

3.如图所示，水平粗糙地面上有两磁场区域，左、右两磁场区域内的匀强磁场宽度均为L，磁感应强度大小分别为B和2B，左磁场区磁场方向竖直向下，右磁场区磁场方向竖直向上，两磁场间距为2L。一个质量为m、匝数为n、电阻为R、边长为L的正方形金属线框以速度v0水平向右进入左磁场区域，当金属线框刚离开右磁场区域时速度为v1，金属线框离开右磁场区运动一段距离后停下。金属线框与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。关于金属线框的运动，下列判断正确的是(C)

A.金属线框穿过左侧磁场过程中通过金属线框的电荷量为nB

B.金属线框从刚进入左磁场区域到最终停止的过程中一直做匀减速直线运动

C.金属线框通过两个磁场区域过程中产生的焦耳热为12mv02-12m

D.若金属线框进入左磁场区域过程所用时间为t，则金属线框刚好完全进入时的速度为v0-n

解析由法拉第电磁感应定律可知，平均感应电动势E=nΔΦΔt，由闭合电路的欧姆定律可知，平均感应电流I=ER，通过金属线框的电荷量q=IΔt，解得q=nΔΦR，金属线框穿过左侧磁场过程中穿过金属线框的磁通量ΔΦ=0，则通过金属线框的电荷量q=0，A项错误；金属框在磁场中运动过程中，根据牛顿第二定律可得a=Ff+F安m，金属框在磁场中运动过程中，由于安培力一直减小，则加速度一直减小，所以金属线框在磁场中运动过程中，做加速度减小的减速运动，B项错误；设金属线框通过两个磁场区域全过程中产生的焦耳热为Q，金属线框从开始运动到离开右磁场区域过程，由能量守恒定律得12mv02=μmg×5L+12mv12+Q，解得Q=12mv02-12mv12-5μmgL，C项正确；金属线框进入左侧磁场过程中穿过金属线框的磁通量ΔΦ=BL2，通过金属线框的电荷量q=nΔΦR=nBL2R，设金属线框刚好完全进入左侧磁场区域时的速度大小为v，该过程，对金属线框，由动量定理得-nBI

4.(多选)如图所示，在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ和MN，两导轨间距为L，导轨处于磁场方向垂直导轨平面