高考物理专题13. 电磁感应中的能量模型（原卷版）

高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练专题13.电磁感应中的能量模型一．选择题1.（2022北京海淀二模）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平型导体框左端连接一阻值为的电阻，质量为、电阻为的导体棒置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。导体棒在水平向右恒定外力作用下由静止开始运动，运动过程中导体棒与导体框轨道保持垂直，且接触良好，水平外力始终与导体棒垂直。在移动距离为的过程中（ ）A.导体棒做匀加速直线运动B.导体棒中感应电流的方向为C.电阻消耗的电能小于D.电路消耗的总电能等于2.（2021湖南三湘名校联盟第二次联考）CD、EF是两条水平放置的阻值可以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，磁场区域的宽度为d，如图所示。导轨的右端接有一电阻为R的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值为R、质量为m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，则下列说法正确的是A．通过电阻R的最大电流为B．流过电阻R的电荷量为C．电阻R中产生的焦耳热为mg（h-μd）D．导体棒在磁场中运动的时间为-3.（2021辽宁模拟预测12）如图所示，间距为L的足够长的平行金属导轨固定在斜面上，导轨一端接入阻值为R的定值电阻，t=0时，质量为m的金属棒由静止开始沿导轨下滑，t=T时，金属棒的速度恰好达到最大值vm，整个装置处于垂直斜面向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒及导轨的电阻不计，下列说法正确的是（ ）A．时，金属棒的速度大小为B．0～T的过程中，金属棒机械能的减少量等于R上产生的焦耳热C．电阻R在0～内产生的焦耳热小于～T内产生的焦耳热D．金属棒0～内机械能的减少量大于～T内机械能的减少量4.(多选)(2020·嘉兴质检)如图所示，竖直平面内有一足够长的宽度为L的金属导轨，质量为m的金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，且导体棒ab与金属导轨接触良好，ab电阻为R，其他电阻不计．导体棒ab由静止开始下落，过一段时间后闭合开关S，发现导体棒ab立刻做变速运动，则在以后导体棒ab的运动过程中，下列说法中正确的是( )A．导体棒ab做变速运动期间加速度一定减小B．单位时间内克服安培力做的功全部转化为电能，电能又转化为内能C．导体棒减少的机械能转化为闭合电路中的电能和内能之和，符合能的转化和守恒定律D．导体棒ab最后做匀速运动时，速度大小为v＝eq\f(mgR,B2L2).5如图甲所示，在倾角α＝37°的光滑平行导轨上，有一长度恰等于导轨宽度的均匀导体棒AB，垂直于导轨由静止释放，导轨底端C、D间接有电阻R.导轨宽度L＝10cm，从AB释放处沿导轨向下x1处开始，在两导轨之间宽度为L的矩形区域内有垂直于导轨平面的匀强磁场，该区域面积S＝0.3m2，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，导体棒AB在t＝1s时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，已知导体棒AB的电阻r＝R＝6Ω，导轨足够长，重力加速度g＝10m/s2.则( )A．导体棒AB在磁场外运动时没有感应电流产生B．位移x1为3mC．导体棒AB进入磁场后感应电动势为0.6VD．在前2s内电路中产生的热量为0.15J6.(多选)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B.质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g.金属杆( )A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下B.穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间C.穿过两磁场产生的总热量为4mgdD.释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于eq\f(m2gR2,2B4L4)7．如图所示，光滑斜面的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab边的边长为l1，bc边的边长为l2，线框的质量为m，电阻为R，线框通过绝缘细线绕过光滑的定滑轮与一重物相连，重物质量为M．斜面上ef线(ef平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab边始终平行于底边，则下列说法正确的是( )A．线框进入磁场前运动的加速度为eq\f(Mg－mgsinθ,m)B．线框进入磁场时匀速运动的速度为eq\f(（Mg－mgsinθ）R,Bl1)C．线框做匀速运动的总时间为eq\f(B2leq\o\al(2,1),Mg－mgRsinθ)D．该匀速运动过程中产生的焦耳热为(Mg－mgsinθ)l28．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，顶端接阻值为R的电阻．质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处由静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场垂直，如图所示，不计导轨的电阻，重力加速度为g，则下列说法错误的是( )A．金属棒在磁场中运动时，流过电阻R的电流方向为b→aB．金属棒的速度为v时，金属棒所受的安培力大小为eq\f(B2L2v,R＋r)C．金属棒的最大速度为eq\f(mg（R＋r）,BL)D．金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R的热功率为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mg,BL)))eq\s\up12(2)R9.如右图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨宽度为L，其下端与电阻R连接；导体棒ab电阻为r，导轨和导线电阻不计，匀强磁场竖直向上。若导体棒ab以一定初速度v下滑，则关于ab棒下列说法中正确的为()A．所受安培力方向水平向右B．可能以速度v匀速下滑C．刚下滑的瞬间ab棒产生的电动势为BLvD．减少的重力势能等于电阻R上产生的内能10.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5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( )A.电阻R的最大电流为eq\f(Bd\r(2gh),R)B.流过电阻R的电荷量为eq\f(BdL,R)C.整个电路中产生的焦耳热为mghD.电阻R中产生的焦耳热为eq\f(1,2)mg(h－μd)11．(2020·湖州调研)如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，用导线与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导体棒ab，质量为m，两导轨间距为l，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值相等，都等于R，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，有( )A．棒中感应电流的方向由a到bB．棒所受安培力的大小为eq\f(B2l2v2,3R)C．棒两端的电压为eq\f(Blv,3)D．棒动能的减少量等于其重力势能的增加量与电路上产生的电热之和12.（6分）如图所示，在竖直面内有方向垂直纸面向里、高度为h的有界匀强磁场，磁场上、下边界水平。将边长为l（l＜h）、质量为m的正方形金属线框abcd从磁场上方某处由静止释放，设ab边通过磁场上边界和磁场下边界时的速度分别为v1和v2；cd边通过磁场下边界时的速度为v3．已知线框下落过程中ab边始终水平、ad边始终竖直，下列说法正确的是（ ）A．若v1＝v2，则一定有v2＞v3 B．若v1＞v2，则一定有v2＞v3 C．若v1＝v2，从ab离开磁场到cd离开磁场的过程中，线框内产生的焦耳热为mgh D．从ab进入磁场到cd离开磁场的过程中，线框内产生的焦耳热为mgh+mv12﹣mv3213．如图所示，abcd为一矩形金属线框，其中ab＝cd＝L，ab边接有定值电阻R，cd边的质量为m，其它部分的电阻和质量均不计，整个装置用两根绝缘轻弹簧悬挂起来。线框下方处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。初始时刻，使两弹簧处于自然长度，且给线框一竖直向下的初速度v0，当cd边第一次运动至最下端的过程中，R产生的电热为Q，此过程cd边始终未离开磁场，已知重力加速度大小为g，下列说法中正确的是（）A．.初始时刻cd边所受安培力的大小为B．.线框中产生的最大感应电流可能为C．.cd边第一次到达最下端的时刻，两根弹簧具有的弹性势能总量大于D．.在cd边反复运动过程中，R中产生的电热最多为14．如图所示，在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ，电阻忽略不计，导轨间距离为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面。质量均为m的两根金属a、b放置在导轨上，a、b接入电路的电阻均为R。轻质弹簧的左端与b杆连接，右端固定。开始时a杆以初速度v0向静止的b杆运动，当a杆向右的速度为v时，b杆向右的速度达到最大值vm，此过程中a杆产生的焦耳热为Q，两杆始终垂直于导轨并与导轨接触良好，则b杆达到最大速度时( )A．b杆受到弹簧的弹力为eq\f(B2L2（v－vm）,2R)B．a杆受到的安培力为eq\f(B2L2（v－vm）,R)C．a、b杆与弹簧组成的系统机械能减少量为QD．弹簧具有的弹性势能为eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)－2Q15．)如图所示，正方形金属线圈abcd平放在粗糙水平传送带上，被电动机带动一起以速度v匀速运动，线圈边长为L，电阻为R，质量为m，有一边界长度为2L的正方形磁场垂直于传送带，磁感应强度为B，线圈穿过磁场区域的过程中速度不变，下列说法中正确的是( )A．线圈穿出磁场时感应电流的方向沿abcdaB．线圈进入磁场区域时受到水平向左的静摩擦力，穿出区域时受到水平向右的静摩擦力C．线圈经过磁场区域的过程中始终受到水平向右的静摩擦力D．线圈经过磁场区域的过程中，电动机多消耗的电能为eq\f(2B2L3v,R)16．（6分）（2023安徽名校联考）图中四个物体由金属圆环组成，它们所用材质和圆环半径都相同，2环较细，其余五个粗环粗细相同，3和4分别由两个相同粗环焊接而成，在焊点处沿两环环心连线方向割开一个小缺口（假设缺口处对环形、质量和电阻的影响均不计）．四个物体均位于竖直平面内．空间存在着方向水平且与环面垂直、下边界为过MN的水平面的匀强磁场.1、2、3的下边缘均与MN相切，4的两环环心连线竖直，小缺口位于MN上，已知圆环的半径远大于导线的直径．现将四个物体同时由静止释放．则（ ）A．1先于2离开磁场 B．离开磁场时2和3的速度相等 C．在离开磁场的过程中，1和3产生的焦耳热一样多 D．在离开磁场的过程中，通过导线横截面的电量，1比4多17一个边长为L的正方形导线框在倾角为θ的光滑斜面上由静止开始沿斜面下滑，随后进入虚线下方垂直于斜面向上的匀强磁场中。如图15所示，斜面以及虚线下方的磁场往下方延伸到足够远。下列说法正确的是( )A.线框进入磁场的过程，b点的电势比a点高B.线框进入磁场的过程一定是减速运动C.线框中产生的焦耳热小于线框减少的机械能D.线框从不同高度下滑时，进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量相等 二．计算题1．(15分)（2023江苏常州名校联考）如图所示，竖直固定的足够长的光滑金属导轨MV、PQ，间距L＝0.2m，其电阻不计．完全相同的两根金属棒ab、cd垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终良好接触．已知两棒质量均为m＝0.01kg，电阻均为R＝0.2Ω，棒cd放置在水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场