专题13.4　电磁感应中的动力学问题、能量问题和动量观点在电磁感应中的应用【练】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题13.4　电磁感应中的动力学问题、能量问题和动量观点在电磁感应中的应用【练】
1、（2022·北京·高三专题练****如图，边长、材料相同，粗细不同的单匝正方形金属线框甲、乙。乙线框导线的横截面积是甲的2倍。在竖直平面内距磁场相同高度由静止开始同时下落，一段时间后进入方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，则在甲、乙线框进入磁场的过程中（　　）
A．感应电流的方向均一定为顺时针方向
B．甲、乙线框的加速度时时相同
C．甲线框的焦耳热是乙线框的2倍
D．通过甲线框的电荷量是乙线框的2倍
【答案】 B
【解析】A．根据楞次定律可知，感应电流的方向均一定为逆时针方向，选项A错误；
B．甲乙同时进入磁场，设此时的速度为v0，则
E=BLv0
由牛顿定律
联立解得
则进入磁场时两线框的加速度相同，进入磁场的过程加速度也相同，完全进入时加速度也都是为g，可知甲、乙线框的加速度时时相同，选项B正确；
C．因加速度相同，则线框进入磁场时任意时刻的速度相同，则由
可知，乙线框的焦耳热是甲线框的2倍，选项C错误；
D．根据
可知通过乙线框的电荷量是甲线框的2倍，选项D错误。
故选B。
2、（2022·上海市南洋模范中学模拟预测）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，导轨上垂直放置两根导体棒a和b，俯视图如图所示。在整个导轨平面内有竖直向上匀强磁场，导体棒与导轨接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，若给a棒一初速度的同时释放b棒，在一段时间内a棒动能的减小量为，b棒动能的增加量为，a棒克服磁场做功为，ab棒上产生总热量为Q，（不计ab棒间相互作用）则（　　）
A．＝+Q
B．＝Q+
C．＝Q
D．＝Q
【答案】 B
【解析】设导体棒a的初动能为、末动能为，由题意可知导体棒b的初动能为0，设导体棒b的末动能为，对a、b棒组成的系统，由能量守恒定律可得
由题意可知
因此可得
由于导体棒与导轨间无摩擦，对导体棒a，根据动能定理可得
联合可得
故ACD错误，B正确。
故选B。
3、（2022·北京通州·模拟预测）如图所示，宽为L的足够长U形光滑导轨放置在绝缘水平面上，整个导轨处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，将一质量为m、有效电阻为R、长度略大于L的导体棒垂直于导轨放置。某时刻给导体棒一沿导轨向右、大小为v0的水平速度，不计导轨电阻，棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，则下列说法正确的是（　　）
A．导体棒中感应电流方向为由a到b B．导体棒的加速度始终不变
C．导体棒中的最大发热量为 D．通过导体棒的电荷量最大值为
【答案】 C
【解析】A．由右手定则可知导体棒中感应电流方向为由b到a，故A错误；
B．由牛顿第二定律可得
与导体棒的运动方向相反，速度减小，加速度减小，所以导体棒做加速度减小的减速运动，直至速度减为零，故B错误；
C．由能量守恒可知
故C正确；
D．全程由动量定理可得
解得
故D错误。
故选C。
4、（多选）（2022·山东青岛·高三开学考试）如图，空间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，两根金属棒质量均为m，电阻均为R。某时刻给a施加一个水平向右的恒力F，关于a、b棒最终的状态，下列说法正确的是（　　）
A．a、b棒处于相对静止的状态 B．a棒受到的安培力与F是一对平衡力
C．b棒的加速度为 D．回路中的电功率为
【答案】 CD
【解析】A．开始时a棒在拉力和安培力作用下加速运动，此时速度较小，安培力较小，加速度较大，b棒在安培力作用下做加速运动，此时安培力较小，加速度较小，a速度增加的比b快，则根据
回路电动势增加，安培力增加，则a加速度减小，b加速度增加，最终稳定时，两棒的速度差恒定即加速度相同，安培力不再变化，故a相对于b向右运动，故A错误；
B．由上分析可知，拉力F大于a受到的安培力，故B错误；
C．最终稳定时，两棒受到的安培力等大反向，对整体根据牛顿第二定律
解得
故C正确；
D．对a，根据牛顿第二定律
对b，根据牛顿第二定律
解得
回路中的电功率
故D正确。
故选CD。
5、（多选）（2022·内蒙古·达拉特旗第一中学高三开学考试）如图所示，两水平虚线间存在垂直于纸面方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，边长为h的正方形导体框由虚线1上方无初速度释放，在释放瞬间边与虚