2021年高考物理最新模拟题精练专题4.34-电磁感应与动量综合问题(选择题)(原卷版).doc

1、2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-2）第四部分 电磁感应专题4.34 电磁感应与动量综合问题（选择题）一选择题1（2020年5月重庆调研测试）如图所示，水平面(纸面)内有两条足够长的平行光滑金属导轨PQ、MN,导轨电阻不计，间距为L;导轨之间有方向竖直向下(垂直于纸面向里)、大小为B的匀强磁场;金属杆ab、cd 质量均为m,电阻均为R,两杆静止在水平导轨上，间距为S0。t=0时刻开始金属杆cd受到方向水平向右、大小为F的恒定外力作用。t=t0时刻，金属杆cd的速度大小为o，此时撤去外力F.下列说法正确的是（ ）A. t=to时刻， 金属杆ab的速度大小为B.从t=0到t=

2、to时间内，流过金属杆ab的电荷量为C.最终两金属杆的间距为D.最终两金属杆的间距为【参考答案】AD【名师解析】tt0时刻，设金属杆ab的速度大小为，对两杆整体，由动量定理得：，解得:，选项A正确；从t0到tt0时间内，对于金属杆ab，由动量定理得：,则流过金属杆ab的电荷量为q，选项B错误；最终两金属杆达到共同速度，由动量守恒定律得：Ft0=2m，通过回路的电量为，有BL= m，设最终两金属杆的间距为S，有，联立解得：，选项C错误；D正确。2.如图所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置。今使棒以一定的初速度v0

3、向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止。设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等。则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中()A.通过棒横截面积的电荷量相等B.棒动能变化量相等C.回路中产生的内能相等D.安培力冲量相等【参考答案】A、D【名师解析】金属棒运动过程中，电路产生的感应电荷量Q=It=t=t=，从a到b的过程中与从b到c的过程中，回路面积的变化量S相等，B、R相等，因此，通过棒横截面积的电荷量相等，故A正确；金属棒受到的安培力大小为：FA=BIL=，方向水平向左。金属棒在安培力作用下做减速运动，由于ab间距离与bc间距离相等，安培力FA逐渐

4、减小，由W=Fs定性分析可知，从a到b克服安培力做的功比从b到c克服安培力做的功多，由动能定理可知，棒的动能变化量不相等；导体棒克服安培力做功，把金属棒的动能转化为内能，因此在a到b的过程产生的内能多，故B、C错误；对每一段过程中安培力的冲量：I=BLt，因Q=t相等，则两过程中安培力的冲量相等，选项D正确。3.（6分）（2019湖北鄂东南省级示范性高中教学联盟模拟）如图所示，水平面内足够长的光滑“凸”形电阻可忽略的金属导轨左侧宽度为L1，右侧宽度为L2，且L12L2，有两个材料相同，质量均为m导体棒静止在导轨上，垂直于导轨所在平面向上的磁场磁感应强度大小为B，现给导体棒I一初速度v0使其沿水

5、平方向开始运动直至达到稳定状态，整个过程导体棒I一直在左侧导轨部分，下面说法正确的是（）A导体棒I达到稳定状态时速度为B导体棒I达到稳定状态时速度为C整个过程中通过导体棒的电荷量为D整个过程中导体棒上产生的焦耳热为mv【参考答案】ACD。【名师解析】对根据动量定理、根据动量定理列方程求解速度大小；对根据动量定理结合电荷量的计算公式求解电荷量；根据功能关系求解此时的焦耳热。达到稳定状态时电流为零，此时的速度为v1，的速度为v2，则有：BL1v1BL2v2，解得v22v1；对根据动量定理可得：BIL1tmv1mv0，对根据动量定理可得：BIL2tmv20，则mv0mv12mv2，解得：v1，v2，

6、所以导体棒I达到稳定状态时速度为，故A正确、B错误；对根据动量定理可得：BIL2tmv20，其中qIt，则整个过程中通过导体棒的电荷量为q，故C正确；整个过程中系统产生的焦耳热Q，两个导体棒材料相同，则电阻之比等于长度之比，导体棒上产生的焦耳热为QQmv，故D正确。4 (多选)如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在水平面上，间距为L，空间存在着方向竖直向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场在导轨上放有两根质量分别为m和2m的金属棒ab、cd，两棒和导轨垂直且接触良好，有效电阻均为R，导轨电阻不计现给金属棒ab水平向左的瞬时冲量I0，同时给cd棒水平向右的瞬时冲量2I0.则在以后的运动过

7、程中()A通过ab棒的最大电流为Bcd棒的最大加速度为C最终两金属棒将静止在导轨上D整个过程中该系统产生的焦耳热为【参考答案】BD【名师解析】开始时，由Imv可得两棒的初速度v0，此时回路中的电流最大为I，cd棒受到的安培力最大F安BIL，则加速度最大a，此后两棒均做减速运动，由于两棒构成的系统在水平方向上不受外力，系统动量守恒，则有2I0I03mv，解得v，一起向右匀速运动则无感应电流，选项B正确，A、C错误；由能量守恒定律可知，该系统产生热量Q3mv3mv2，选项D正确5.如图所示，水平面上有相距为L的两光滑平行金属导轨，导轨上静止放有金属杆a和b(杆a、b均与导轨垂直)，两杆均位于匀强磁

8、场的左侧，让杆a以速度v向右运动，当杆a与杆b发生弹性碰撞后，两杆先后进入右侧的磁场中，当杆a刚进入磁场时，杆b的速度刚好为a的一半.已知杆a、b的质量分别为2m和m，接入电路的电阻均为R，其他电阻忽略不计，设导轨足够长，磁场区域足够大，则()A.杆a与杆b碰撞后，杆a的速度为，方向向右B.杆b刚进入磁场时，通过b的电流为C.从b进入磁场至a刚进入磁场时，该过程产生的焦耳热为mv2D.杆a、b最终具有相同的速度，大小为【参考答案】ABC【名师解析】以向右为正方向，杆a与杆b发生弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒得2mv2mv1mv2，2mv22mv12mv22，解得v1，v2v，即杆a的速度为，

9、方向向右，故A正确；杆b刚进入磁场时，通过b的电流为I，故B正确；从b进入磁场至a刚进入磁场时，由能量守恒得该过程产生的焦耳热为Qmv22m2mv2，故C正确；a进入磁场后，a、b组成的系统，动量守恒，则有2mv1mv1(2mm)v3，解得v3v，即杆a、b最终具有相同的速度，大小为v，故D错误.6. (2017江西省名校联盟教学质量检测)如图6所示，水平面上固定着两根相距L且电阻不计的足够长的光滑金属导轨，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，铜棒a、b的长度均等于两导轨的间距、电阻均为R、质量均为m，铜棒平行地静止在导轨上且与导轨接触良好。现给铜棒a一个平行导轨向右的瞬时冲量I

10、，关于此后的过程，下列说法正确的是()A.回路中的最大电流为B.铜棒b的最大加速度为C.铜棒b获得的最大速度为D.回路中产生的总焦耳热为【参考答案】B【名师解析】给铜棒a一个平行导轨的瞬时冲量I，此时铜棒a的速度最大，产生的感应电动势最大，回路中电流最大，每个棒受到的安培力最大，其加速度最大，Imv0，v0，铜棒a电动势EBLv0，回路电流I0，选项A错误；此时铜棒b受到安培力FBI0L，其加速度a，选项B正确；此后铜棒a做变减速运动，铜棒b做变加速运动，当二者达到共同速度时，铜棒b速度最大，据动量守恒，mv02mv，铜棒b最大速度v，选项C错误；回路中产生的焦耳热Qmv2mv2，选项D错误。

11、7.（2018安徽合肥三模）如图所示，在垂直纸面向里的有界匀强磁场区域的左侧，一正方形线框以3. 0m/s的初速度沿垂直于磁场边界由位置I水平向右运动，线框经过位置，当运动到位置时速度恰为零，此时线框刚好有一半离开磁场区域。线框的边长小于磁场区域的宽度。若线框进、出磁场的过程中通过线框横截面的电荷量分别为q1、q2，线框经过位置的速度为v，则下列说法正确的是A. q1 =q2 B. q1= 2q2 C. v=l.0m/s D. v=l.5m/s二计算题1（2018上海宝山期末）相距L1.2m的足够长金属导轨竖直放置，质量m11kg的金属棒ab和质量m20.54kg的金属棒cd均通过棒两端的套环

12、水平地套在金属导轨上，如图（a）所示，虚线上方匀强磁场方向垂直纸面向外，虚线下方匀强磁场方向竖直向上，两处磁场的磁感应强度大小相同。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数0.75，两棒总电阻为1.8，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上、大小按图（b）所示规律变化的外力F作用下，由静止开始（t=0）沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放。（1）请说出在两棒的运动过程中ab棒中的电流方向和cd棒所受的磁场力方向；（2）求ab棒加速度的大小和磁感应强度B的大小；（3）试问cd棒从运动开始起经过多长时间它的速度达到最大？（取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力）F/N14.61413121110t

13、/s12图（b）0BbadcB图（a）【名师解析】 （1）（4分）ab棒中的电流方向向右（ab）（2分），cd棒所受的磁场力方向垂直于纸面向里（2分）。（2）（7分）ab棒的受力图，如右图所示（1分），运用牛顿第二定律，有（1分）,对于ab棒所受的磁场力，有（2分）对于ab棒的运动，有（1分），所以，在图线上取一点（0，11），有，（1分）在图线上另取一点（2，14.6），有, B1.5T（1分）（3）（5分）从cd棒的d端截面看过去，cd棒的受力图如右图所示（1分），cd棒速度达到最大时其合力为零，所以有（1分），（1分）又因为（1分）,，所以有对于ab棒的运动，有推得，（1分） 2. (1

14、2分)如图所示，两根平行的光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为l，电阻不计。水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。导体棒a与b的质量均为m，接入电路的有效电阻分别为RaR，Rb2R。b棒放置在水平导轨上足够远处，a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放。运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g。(1)求a棒刚进入磁场时受到的安培力的大小和方向；(2)求最终稳定时两棒的速度大小；(3)从a棒开始下落到最终稳定的过程中，求b棒上产生的内能。【名师解析】(1)设a棒刚进入磁场时的速度为v，从开始下落到进入磁场根据机械能守恒定律m

15、ghmv2a棒切割磁感线产生感应电动势EBlv根据闭合电路欧姆定律Ia棒受到的安培力FBIl联立以上各式解得F，方向水平向左。(2)a棒进入磁场，切割磁感线产生感应电流a棒和b棒均受安培力作用，FIBl，大小相等、方向相反，所以a棒和b棒组成的系统动量守恒。设两棒最终稳定速度为v，以v的方向为正方向，则mv2mv解得v。(3)设a棒产生的内能为Qa，b棒产生的内能为Qb根据能量守恒定律mv22mv2QaQb两棒串联内能与电阻成正比Qb2Qa解得Qbmgh。3.（天津市河北区2015-2016学年度高三年级总复习质量检测（三）理科综合试卷物理部分）如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一

16、水平面内，两导轨间的距离为，导轨上面横放着两根导体棒和，构成矩形回路，两根导体棒的质量皆为，电阻皆为，回路中其余部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒静止，棒有指向棒的初速度，若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？（2）当棒的速度变为初速度的时，棒的加速度是多少？【参考答案】（1）；（2）【名师解析】（1）从开始到两棒达到相同速度的过程中，两棒的总动量守恒，有（3分）根据能量守恒定律，整个过程中产生的焦耳热（3分）（2）设ab棒的速度变为3v0/4，cd棒的速度为v，由动量守恒定律，

17、解得：v= v0/4。此时回路中感应电动势E=-=，回路中电流I=E/2R=，此时cd棒所受的安培力F=BIL=，由牛顿第二定律，cd棒的加速度a=F/m=。考点：动量守恒定律；闭合电路的欧姆定律；导体切割磁感线时的感应电动势【名师点睛】本题主要考查了动量守恒定律、闭合电路的欧姆定律、导体切割磁感线时的感应电动势。分根据动量守恒定律确定两棒最后的末速度是本题的关键，分析这类电磁感应现象中的能量转化较易：系统减少的动能转化为回路的焦耳热；本题涉及到动生电动势、动量守恒定律、牛顿第二定律及闭合电路欧姆定律综合的力电综合问题，故本题属于难度较大的题。4.(12分) （2020山东模拟2）如图所示，有

18、两根足够长的平行光滑导轨水平放置，右侧用一小段光滑圆弧和另一对竖直光滑导轨平滑连接，导轨间距L1 m。细金属棒ab和cd垂直于导轨静止放置，它们的质量m均为1 kg，电阻R均为0.5 cd棒右侧lm处有一垂直于导轨平面向下的矩形匀强磁场区域，磁感应强度B1 T，磁场区域长为s。以cd棒的初始位置为原点，向右为正方向建立坐标系。现用向右的水平恒力F1.5 N作用于ab棒上，作用4s后撤去F撤去F之后ab棒与cd棒发生弹性碰撞，cd棒向右运动。金属棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计，空气阻力不计。（g =10 m/s2）求：(1) ab棒与cd棒碰撞后瞬间的速度分别为多少；(2) 若s1 m，求cd棒滑上右侧竖直导轨，距离水平导轨的最大高度h；(3) 若可以通过调节磁场右边界的位置来改变s的大小，写出cd棒最后静止时与磁场左边界的距离x的关系。（不用写计算过程）【名师解析】：（1）对ab棒，由动量定理得： ab棒与cd棒碰撞过程，取向右方向为正，对系统由动量守恒定律得： 由系统机械能守恒定律得： 解得：， （2） 对cd棒进入磁场过程，由动量定理得： 对cd棒出磁场后由能量守恒得 联立以上各式得：h=1.25 m （2） x=6 m时s6 m x=1 m时s3 m x=（2s6）m时3 ms6 m （评分标准：每式2分，其余每式1分，共16分）