高考物理总复习能力课2 电磁感应中的动力学和能量问题
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2024-12-30
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能力课 2 电磁感应中的动力学和能量问题
一、选择题(1～3题为单项选择题，4～7题为多项选择题)
1．如图 1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 及线框中导线的电阻都可不计。开始时，给 ef
一个向右的初速度，则( )
图1
A．ef 将减速向右运动，但不是匀减速
B．ef 将交减速向右运动，最后停止
C．ef 将匀速向右运动
D．ef 将往返运动
解析 ef 向右运动，切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，会受到向左
的安培力而做减速运动，直到停止，但不是匀减速，由 F＝BIL＝＝ma 知，
ef 做的是加速度减小的减速运动，故 A正确。
答案 A
2．一半径为 r、质量为 m、电阻为 R的金属圆环用一根长为 L的绝缘轻细杆悬挂
于O1点，杆所在直线过圆环圆心，在 O1点的正下方有一半径为 L＋2r的圆
形匀强磁场区域，其圆心 O2与O1点在同一竖直线上，O1点在圆形磁场区域
边界上，如图 2所示。现使绝缘轻细杆从水平位置由静止释放，下摆过程中
金属圆环所在平面始终与磁场垂直，已知重力加速度为 g，不计空气阻力及
其他摩擦阻力，则下列说法正确的是( )
图2
A．金属圆环最终会静止在 O1点的正下方
B．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为 mgL
C．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为 mg(L＋2r)
D．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为 mg(L＋r)
解析 圆环最终要在如图中 A、C位置间摆动，因为此时圆环中的磁通量不
再发生改变，圆环中不再有感应电流产生。由几何关系可知，圆环在 A、C位
置时，其圆心与 O1、O2的距离均为 L＋r，则圆环在 A、C位置时，圆环圆心
到O1的高度为。由能量守恒可得金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为
mg(L＋2r)，C正确。
答案 C
3．CD、EF 是两条水平放置的电阻可忽略的平行金属导轨，导轨间距为 L，在
水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应
强度大小为 B，磁场区域的长度为 d，如图 3所示。导轨的右端接有一电阻
R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值也为 R的导体棒从弯曲轨
道上 h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒
与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为 μ，则下列说法中正确的是( )
图3
A．电阻 R的最大电流为
B．流过电阻 R的电荷量为
C．整个电路中产生的焦耳热为 mgh
D．电阻 R中产生的焦耳热为 mg(h－μd)
解析 由题图可知，导体棒刚进入磁场的瞬间速度最大，产生的感应电流最
大，由机械能守恒有 mgh＝mv2，所以 I＝＝＝，A错；流过 R的电荷量为 q
＝It＝＝，B错；由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为 Q＝mgh
－μmgd，C错；由于导体棒的电阻也为 R，则电阻 R中产生的焦耳热为 Q＝
mg(h－μd)，D对。
答案 D
4．如图 4所示为一圆环发电装置，用电阻 R＝4 Ω 的导体棒弯成半径 L＝0.2 m
的闭合圆环，圆心为 O，COD 是一条直径，在 O、D间接有负载电阻 R1＝1
Ω。整个圆环中均有 B＝0.5 T 的匀强磁场垂直环面穿过。电阻 r＝1 Ω 的导体
棒OA 贴着圆环做匀速圆周运动，角速度 ω＝300 rad/s，则( )
图4
A．当 OA 到达 OC 处时，圆环的电功率为 1 W
B．当 OA 到达 OC 处时，圆环的电功率为 2 W
摘要：
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能力课2 电磁感应中的动力学和能量问题一、选择题(1～3题为单项选择题，4～7题为多项选择题)1．如图1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及线框中导线的电阻都可不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则( )图1A．ef将减速向右运动，但不是匀减速B．ef将交减速向右运动，最后停止C．ef将匀速向右运动D．ef将往返运动解析 ef向右运动，切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，会受到向左的安培力而做减速运动，直到停止，但不是匀减速，由F＝BIL＝＝ma知，ef做的是加...
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