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专题强化二十三电磁感应中的动力学和能量问题

1~6题,每小题6分,7~10题,每小题9分,共72分。

A级基础对点练

对点练1电磁感应中的动力学问题

1.如图所示,在一匀强磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框的电阻不计,开始时,给ef一个向右的初速度,则()

A.ef将减速向右运动,但不是匀减速运动

B.ef将匀减速向右运动,最后停止

C.ef将匀速向右运动

D.ef将往返运动

2.如图所示,水平面上静止放置一个单匝正方形线框,边长为0.2m,总电阻为4Ω。线框有一半处于垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度的大小与时间的关系为B=(3+2t)T,若线框在t=0到t=5s一直处于静止状态,则在t=2.5s时刻,线框所受摩擦力的大小和方向分别为()

A.0.016N、向右 B.0.032N、向右

C.0.016N、向左 D.0.032N、向左

3.(2025·陕西咸阳月考)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行,线框平面与磁场方向垂直。设OO下方磁场区域足够大,不计空气阻力影响,则下列图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律的是()

A.A B.B

C.C D.D

对点练2电磁感应中的能量问题

4.(多选)如图所示,MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨,其间距为L,导轨弯曲部分光滑,平直部分粗糙,二者平滑连接。右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放,到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ,金属棒与导轨间接触良好。重力加速度为g,则金属棒穿过磁场区域的过程中()

A.流过定值电阻的电流方向是N→Q

B.通过金属棒的电荷量为BdL

C.克服安培力做的功为mgh

D.金属棒产生的焦耳热为12(mgh-μmgd

5.(多选)如图所示,两根间距为d的足够长光滑金属导轨,平行放置在倾角为θ=30°的绝缘斜面上,导轨的右端接有电阻R,整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上。导轨上有一质量为m、电阻也为R的导体棒与两导轨垂直且接触良好,导体棒以一定的初速度v0沿着导轨上滑一段距离L后返回,不计导轨电阻及感应电流间的相互作用,重力加速度为g。下列说法正确的是()

A.导体棒返回时先做加速运动,最后做匀速直线运动

B.导体棒沿着导轨上滑过程中通过R的电荷量q=BdL

C.导体棒沿着导轨上滑过程中克服安培力做的功W=12(mv02

D.导体棒沿着导轨上滑过程中电阻R上产生的热量Q=12(mv02

6.(多选)(2025·河南郑州模拟)如图,虚线MN右侧有垂直纸面向外的磁场,取MN上一点O作为原点,水平向右建立x轴,磁场的磁感应强度B随x坐标(以m为单位)的分布规律为B=(1+x)T,一质量为1kg、边长为1m、电阻为2Ω的正方形金属框abcd在MN左侧的光滑水平面上在水平力的作用下进入磁场,在金属框运动的过程中,ab边始终与MN平行,金属框进入磁场的过程中电流大小始终为1A,之后以完全进入时的速度做匀速直线运动。则下列说法正确的是()

A.金属框ab边刚进磁场时的速度大小为2m/s

B.金属框进磁场过程通过金属框截面的电荷量为34

C.金属框进入磁场的过程动能减少了1J

D.金属框完全进入磁场后,外力做功的功率大小为0.5W

B级综合提升练

7.(多选)(2024·全国甲卷,21)如图,一绝缘细绳跨过两个在同一竖直面(纸面)内的光滑定滑轮,绳的一端连接一矩形金属线框,另一端连接一物块。线框与左侧滑轮之间的虚线区域内有方向垂直纸面的匀强磁场,磁场上下边界水平。在t=0时刻线框的上边框以不同的初速度从磁场下方进入磁场。运动过程中,线框始终在纸面内且上下边框保持水平。以向上为速度的正方向,下列线框的速度v随时间t变化的图像中可能正确的是()

A.A B.B

C.C D.D

8.(多选)(2025·四川眉山适应性考)如图所示,固定的竖直光滑U型金属导轨,间距为L,上端接有阻值为R的电阻,处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上,导轨的电阻忽略不计。初始时刻,弹簧处于伸长状态,其伸长量为x1=mgk,此时导体棒具有竖直向上