第10章4素养探究课九题型专练巩固提升2021高中物理一轮复习课后达标检测

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1、学生用书 P377(单独成册)(建议用时：40 分钟)一、单项选择题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 及线框中导线的电阻都可不计开始时，给 ef 一个向右的初速度，则()Aef 将减速向右运动，但不是匀减速Bef 将匀减速向右运动，最后停止Cef 将匀速向右运动Def 将往返运动解析：选 A.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 FBILB2L2vRma 知，ef 做

2、的是加速度减小的减速运动，故 A 正确2.(2020上海闵行调研)如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框 abcd，ab 边长大于 bc边长从置于垂直纸面向里、边界为 MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于 MN.第一次 ab 边平行 MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为 q1；第二次 bc 边平行 MN 进入磁场，线框上产生的热量为 Q2，通过线框导体横截面的电荷量为 q2，则()AQ1Q2q1q2BQ1Q2q1q2CQ1Q2q1q2DQ1Q2q1q2解析：选 A.设 ab 和 bc 边长分别为 L1、L2，线框电阻为 R

3、，若假设穿过磁场区域的时间为 t.通过线框导体横截面的电荷量 qItRBL1L2R，因此 q1q2.线框上产生的热量为Q，第一次：Q1BL1I1L2BL1BL1vRL2，同理可以求得 Q2BL2I2L1BL2BL2vRL1，由于 L1L2，则 Q1Q2，故 A 正确3.如图所示，质量均为 m 的金属棒 ab、cd 与足够长的水平金属导轨垂直且接触良好，两金属棒与金属导轨间的动摩擦因数为， 磁感应强度为 B 的匀强磁场的方向竖直向下 则ab 棒在恒力 F2mg 作用下向右运动的过程中，有()A安培力对 ab 棒做正功B安培力对 cd 棒做正功Cab 棒做加速度逐渐减小的加速运动，最终匀速运动Dc

4、d 棒做加速度逐渐减小的加速运动，最终匀速运动解析：选 C.对于 ab 棒，因为 F2mgmg，所以从静止开始加速运动，ab 棒运动会切割磁感线产生感应电流，从而使 ab 棒受到一个向左的安培力，这样加速度会减小，最终会做匀速运动；而 cd 棒所受到的最大安培力与摩擦力相同，所以总保持静止状态，即安培力对 ab 棒做负功，对 cd 棒不做功，C 正确，A、B、D 错误4.如图所示，相距为 d 的两条水平虚线之间有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，正方形线圈 abec 边长为 L(La)处以速度 v 沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()Amg

5、bB12mv2Cmg(ba)Dmg(ba)12mv2解析：选 D.小金属环进入或离开磁场时，磁通量会发生变化，并产生感应电流，产生焦耳热； 当小金属环全部进入磁场后， 不产生感应电流， 小金属环最终在磁场中做往复运动，由能量守恒可得产生的焦耳热等于减少的机械能，即 Q12mv2mgbmgamg(ba)12mv2.6如图，在光滑水平桌面上有一边长为 L、电阻为 R 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为 d(dL )的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下导线框以某一初速度向右运动，t0 时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域下列 vt 图象中

6、，能正确描述上述过程的是()解析：选 D.导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、 安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点 线框进入和离开磁场时，安培力的作用都是阻碍线框运动，使线框速度减小，由 EBLv、IER及 FBILma 可知安培力减小， 加速度减小， 当线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不再变化，不产生感应电流，不再产生安培力，线框做匀速直线运动，D 正确二、多项选择题7.如图所示，有两根与水平方向成角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻 R，下端足够长空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为 B，一根质量为 m 的金属杆

7、从轨道上由静止滑下经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度 vm，则()A如果 B 增大，vm将变大B如果变大，vm将变大C如果 R 变大，vm将变大D如果 m 变小，vm将变大解析：选 BC.金属杆在下滑过程中先做加速度减小的加速运动，速度达到最大后做匀速运动所以当 F安mgsin时速度最大，F安BIlB2l2vmR，所以 vmmgRsinB2l2，分析知B、C 正确8.如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计两质量、长度均相同的导体棒 c、 d 置于边界水平的匀强磁场上方同一高度 h 处 磁场宽为 3h， 方向与导轨平面垂直 先由静止释放 c，c 刚进入磁场立即匀速运

8、动，此时再由静止释放 d，两导体棒与导轨始终保持良好接触用 ac表示 c 的加速度，Ekd表示 d 的动能，xc、xd分别表示 c、d 相对释放点的位移下图中正确的是()解析：选 BD.导体棒 c 落入磁场之前做自由落体运动，加速度恒为 g，有 h12gt2，vgt，c 棒进入磁场以速度 v 做匀速直线运动时，d 棒开始做自由落体运动，与 c 棒做自由落体运动的过程相同，此时 c 棒在磁场中做匀速直线运动的路程为 hvtgt22h，d 棒进入磁场而 c 棒还没有穿出磁场的过程，无电磁感应现象，两导体棒仅受到重力作用，加速度均为 g，直到 c 棒穿出磁场，B 正确；c 棒穿出磁场后，d 棒切割磁

9、感线产生电动势，在回路中产生感应电流，因此时 d 棒速度大于 c 棒进入磁场时切割磁感线的速度，故电动势、电流、安培力都大于 c 棒刚进入磁场时的大小，d 棒做加速度减小的减速运动，直到穿出磁场仅受重力，做匀加速运动，结合匀变速直线运动公式 v2v202gh，可知匀加速过程动能与路程成正比，D 正确9.如图所示的竖直平面内，水平条形区域和内有大小相等，方向垂直竖直面向里的匀强磁场，其宽度均为 d，和之间有一宽度为 h 的无磁场区域，hd.一质量为 m、边长为 d 的正方形线框由距区域上边界某一高度处静止释放， 在穿过两磁场区域的过程中， 通过线框的电流及其变化情况相同重力加速度为 g，空气阻力

10、忽略不计则下列说法正确的是()A线框进入区域时与离开区域时的电流方向相同B线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同C线框有可能匀速通过磁场区域D线框通过区域和区域产生的总热量为 Q2mg(dh)解析：选 BD.由楞次定律可知，线框进入区域时感应电流为逆时针方向，而离开区域时的电流方向为顺时针方向，A 错误；由楞次定律可知，线框进入区域时与离开区域时所受安培力的方向相同，均向上，B 正确；因穿过两磁场区域的过程中，通过线框的电流及其变化情况相同，则可知线框进入区域时一定是做减速运动，C 错误；线框离开磁场区域的速度应等于离开磁场区域的速度， 则在此过程中， 线圈的机械能的减少量等于线框通过

11、区域产生的电能，即 Q2mg(dh)，则线框通过区域和区域产生的总热量为 Q2Q22mg(dh)，D 正确10.如图所示，一 U 形金属导轨竖直倒置，导轨间距为 L，磁感应强度的大小为 B 的匀强磁场与导轨平面垂直一阻值为 R、长度为 L、质量为 m 的导体棒在距磁场上边界 h 处静止释放导体棒进入磁场后速度减小，最终速度稳定时离磁场上边缘的距离为 H.导体棒从静止开始运动到速度刚稳定的整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻下列说法正确的是()A整个运动过程中回路的最大电流为BL 2ghRB整个运动过程中导体棒产生的焦耳热为 mg(Hh)m3g2R22B4L4C整

12、个运动过程中导体棒克服安培力所做的功为 mgHD整个运动过程中回路电流的功率为mgBL2R解析：选 AB.由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，产生的感应电流最大，设最大速度为 vm.对于自由下落的过程，根据机械能守恒定律得：mgh12mv2m，感应电流的最大值为：ImEmRBLvmR，代入解得：ImBL 2ghR，故 A 正确设导体棒匀速运动的速度为 v，则有：mgBILBLBLvR，解得： vmgRB2L2.设整个运动过程中导体棒产生的焦耳热为 Q，根据能量守恒定律得：Qmg(Hh)12mv2，可解得：Qmg(Hh)m3g2R22B4L4.根据功能关系可知：导体棒克服安培力所做的功等于导

13、体棒产生的焦耳热，也为 mg(Hh)m3g2R22B4L4，故 C错误，B 正确导体棒匀速运动时电流为：ImgBL，此时回路电流的功率为：PI2RmgBL2R.由于导体棒先做减速运动，电流减小，功率减小，故 D 错误三、非选择题11(2020广东台山模拟)如图所示，两根正对的平行金属直轨道 MN、MN位于同一水平面上，两轨道之间的距离 l0.50 m轨道的 MM端接一阻值为 R0.50 的定值电阻，直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度大小为 B0.60 T 的匀强磁场中，磁场区域右边界为 NN、 宽度 d0.80 m； 水平轨道的最右端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道 NP、NP平滑连接

14、，两半圆形轨道的半径均为 R00.50 m现有一导体杆 ab 静止在距磁场的左边界 s2.0 m 处，其质量 m0.20 kg、电阻 r0.10 .ab 杆在与杆垂直的、大小为 2.0 N的水平恒力 F 的作用下开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去 F，杆穿过磁场区域后，沿半圆形轨道运动，结果恰好能通过半圆形轨道的最高位置 PP.已知杆始终与轨道垂直，杆与直轨道之间的动摩擦因数0.10，轨道电阻忽略不计，取 g10 m/s2.求：(1)导体杆刚进入磁场时，通过导体杆的电流的大小和方向；(2)在导体杆穿过磁场的过程中，通过电阻 R 的电荷量；(3)在导体杆穿过磁场的过程中，整个电路产生的焦耳热解

15、析：(1)设导体杆在 F 的作用下运动至磁场的左边界时的速度为 v1由动能定理得(Fmg)s12mv210导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势为 EBlv1此时通过导体杆的电流大小为 IERr代入数据解得 I3 A由右手定则可知，电流的方向为由 b 指向 a.(2)Bld，Et，IERr，qIt联立解得 q0.4 C.(3)由(1)可知，导体杆在 F 的作用下运动至磁场的左边界时的速度 v16.0 m/s设导体杆通过半圆形轨道的最高位置时的速度为 v，则有 mgmv2R0在导体杆从刚进入磁场到滑至最高位置的过程中，由能量守恒定律有12mv21Qmg2R012mv2mgd解得 Q0.94 J.答案：(1)3 A方向为由 b 指向 a(2)0.4 C(3)0.94 J