2019年高考物理大二輪專題復習 考前增分練 計算題專練部分 應用動力學和能量觀點處理電磁感應問題.doc

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2019年高考物理大二輪專題復習 考前增分練 計算題專練部分 應用動力學和能量觀點處理電磁感應問題1(xx浙江24)某同學設計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖1所示，一個半徑為R0.1 m的圓形金屬導軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為r的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動圓盤上繞有不可伸長的細線，下端掛著一個質(zhì)量為m0.5 kg的鋁塊在金屬導軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場，磁感應強度B0.5 Ta點與導軌相連，b點通過電刷與O端相連測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度鋁塊由靜止釋放，下落h0.3 m時，測得U0.15 V(細線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計，重力加速度g10 m/s2)圖1(1)測U時，與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”？(2)求此時鋁塊的速度大?。?3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失答案(1)正極(2)2 m/s(3)0.5 J解析(2)由電磁感應定律得UEBRBR2vrR所以v2 m/s.(3)Emghmv2E0.5 J.2(xx天津11)如圖2所示，兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角30的斜面上，導軌電阻不計，間距L0.4 m，導軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN.中的勻強磁場方向垂直斜面向下，中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁感應強度大小均為B0.5 T在區(qū)域中，將質(zhì)量m10.1 kg、電阻R10.1 的金屬條ab放在導軌上，ab剛好不下滑然后，在區(qū)域中將質(zhì)量m20.4 kg，電阻R20.1 的光滑導體棒cd置于導軌上，由靜止開始下滑cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中，ab、cd始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，取g10 m/s2，問：圖2(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；(2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大；(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離x3.8 m，此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少答案(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 J解析(1)由右手定則可判斷出cd中的電流方向為由d到c，則ab中電流方向為由a流向b.(2)開始放置時ab剛好不下滑，ab所受摩擦力為最大靜摩擦力，設其為Fmax，有Fmaxm1gsin 設ab剛要上滑時，cd棒的感應電動勢為E，由法拉第電磁感應定律有EBLv設電路中的感應電流為I，由閉合電路歐姆定律有I設ab所受安培力為F安，有F安BIL此時ab受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有F安m1gsin Fmax綜合式，代入數(shù)據(jù)解得v5 m/s.(3)設cd棒運動過程中在電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總，由能量守恒定律有m2gxsin Q總m2v2又QQ總解得Q1.3 J.3如圖3所示，兩條平行的金屬導軌相距L1 m，金屬導軌的傾斜部分與水平方向的夾角為37，整個裝置處在豎直向下的勻強磁場中金屬棒MN和PQ的質(zhì)量均為m0.2 kg，電阻分別為RMN1 和RPQ2 .MN置于水平導軌上，與水平導軌間的動摩擦因數(shù)0.5，PQ置于光滑的傾斜導軌上，兩根金屬棒均與導軌垂直且接觸良好從t0時刻起，MN棒在水平外力F1的作用下由靜止開始以a1 m/s2的加速度向右做勻加速直線運動，PQ則在平行于斜面方向的力F2作用下保持靜止狀態(tài)t3 s時，PQ棒消耗的電功率為8 W，不計導軌的電阻，水平導軌足夠長，MN始終在水平導軌上運動求：圖3(1)磁感應強度B的大?。?2)03 s時間內(nèi)通過MN棒的電荷量；(3)求t6 s時F2的大小和方向；(4)若改變F1的作用規(guī)律，使MN棒的運動速度v與位移x滿足關系：v0.4x，PQ棒仍然靜止在傾斜軌道上求MN棒從靜止開始到x5 m的過程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量答案(1)2 T(2)3 C(3)大小為5.2 N，方向沿斜面向下(4) J解析(1)當t3 s時，設MN的速度為v1，則v1at3 m/sE1BLv1E1I(RMNRPQ)PI2RPQ代入數(shù)據(jù)得：B2 T.(2)qt代入數(shù)據(jù)可得：q3 C(3)當t6 s時，設MN的速度為v2，則v2at6 m/sE2BLv212 VI24 AF安BI2L8 N規(guī)定沿斜面向上為正方向，對PQ進行受力分析可得：F2F安cos 37mgsin 37代入數(shù)據(jù)：F25.2 N(負號說明力的方向沿斜面向下)(4)MN棒做變加速直線運動，當x5 m時，v0.4x0.45 m/s2 m/s因為速度v與位移x成正比，所以電流I、安培力也與位移x成正比，安培力做功W安BLx JQW安 J.4如圖4甲所示，電阻不計的光滑平行金屬導軌固定在水平面上，導軌間距L0.5 m，左端連接R0.5 的電阻，右端連接電阻不計的金屬卡環(huán)導軌間MN右側(cè)存在方向垂直導軌平面向下的磁場磁感應強度的Bt圖象如圖乙所示電阻不計質(zhì)量為m1 kg的金屬棒與質(zhì)量也為m的物塊通過光滑滑輪由繩相連，繩始終處于繃緊狀態(tài)PQ、MN到右端卡環(huán)距離分別為17.5 m和15 mt0時刻由PQ位置靜止釋放金屬棒，金屬棒與導軌始終接觸良好，滑至導軌右端被卡環(huán)卡住不動(g取10 m/s2)求：圖4(1)金屬棒進入磁場時受到的安培力；(2)在06 s時間內(nèi)電路中產(chǎn)生的焦耳熱答案(1)10 N(2)375 J解析(1)設金屬棒到達MN時的速度為v，物塊下落的高度為hxPQxMN2.5 m，系統(tǒng)由靜止釋放至金屬棒到達MN過程中機械能守恒：mghmv2mv2金屬棒從靜止出發(fā)做勻變速運動直至進入磁場用時t1，由運動學公式得：ht1解得t11 s，由題圖乙可知此時磁感應強度B2 T，在MN位置進入磁場時感應電動勢為E，由法拉第電磁感應定律得：EBLv此時回路中的電流強度為I金屬棒進入磁場時安培力為FMNBIL聯(lián)立解得FMN10 N.(2)進入磁場時對于物塊和金屬棒組成的系統(tǒng)FMNmg所以金屬棒在磁場中做勻速直線運動設金屬棒在磁場中的運動時間為t2，由運動學公式：xMNvt2解得t23 s，棒運動4 s被鎖定，04 s電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q1I2Rt2鎖定后，由題圖乙1 T/s，磁場的面積SLxMN7.5 m2，設46 s電動勢為E，由法拉第電磁感應定律：ES46 s電路中產(chǎn)生的熱量為Q2t3所以06 s產(chǎn)生的焦耳熱：QQ1Q2150 J225 J375 J.