高考物理一轮复习 专题10-6 电磁感应中的能量问题千题精练.doc

1 / 8【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 专题专题 10-610-6 电磁感应中的能量电磁感应中的能量问题千题精练问题千题精练一选择题1如图所示，光滑斜面的倾角为 ，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Mgmgsin mB线框进入磁场时匀速运动的速度为（Mgmgsin ）R Bl1C线框做匀速运动的总时间为,MgmgRsin )D该匀速运动过程中产生的焦耳热为(Mgmgsin )l2【参考答案】D2两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 ba2 / 8B金属棒的速度为 v 时，金属棒所受的安培力大小为B2L2v RrC金属棒的最大速度为mg（Rr） BLD金属棒以稳定的速度下滑时，电阻 R 的热功率为 R3（2016 河南开封一模）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【参考答案】AB【考点】本题考查了电磁感应、安培力、法拉第电磁感应定律、平衡条件、能量守恒定律及其相关的知识点。【易错点拨】解答此题常见错误主要有：一是没有认真审题，没有将图与题述结合考虑，ab 棒下滑，认为所受安培力沿斜面向上，漏选 A；二是没有考虑到速度方向与磁场方向不垂直，误选 C；三是没有考虑到 ab 棒可能加速运动或减速运动，误选 D。3 / 84.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 ，则下列说法中正确的是( )A.电阻 R 的最大电流为Bd 2ghRB.流过电阻 R 的电荷量为BdL RC.整个电路中产生的焦耳热为 mghD.电阻 R 中产生的焦耳热为 mg(hd)【参考答案】D5.(2016·湖南雅礼中学一模)一个边长为 L 的正方形导线框在倾角为 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【参考答案】D4 / 8【名师解析】线框进入磁场的过程，ab 边相当于电源，由右手定则知 a 点电势高于 b 点电势，选项 A 错误；线框进入磁场的过程中可以减速、加速或匀速，选项 B 错误；由能量守恒知线框中产生的焦耳热等于线框减少的机械能，选项C 错误；通过导线横截面的电荷量 q·t·t，与下落高度无关，选项D 正确。6 （2016 江西赣州期末）如图所示，abcd 为一矩形金属线框，其中abcdL，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 v 0，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22 0B LmgRvB线框中产生的最大感应电流可能为0BL RvCcd 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2 01 2mQvD在 cd 边反复运动过程中，R 中产生的电热最多为2 021vm【参考答案】BC7(2016·山东德州二模)(多选)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5 / 8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( )Ab 杆受到弹簧的弹力为B2L2（vvm） 2RBa 杆受到的安培力为B2L2（vvm） RCa、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 mvmv2mv2Q【参考答案】AD 8(2016·河南八校联考)(多选)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2B2L3v R【参考答案】AD 【名师解析】线圈穿出磁场时，ad 边切割磁感线产生感应电动势，由右手定则，可判断出感应电流的方向沿 abcda，选项 A 正确。线圈进入磁场区域时受到水平向左的安培力，根据平衡条件可知受到的静摩擦力方向水平向右，穿出区域时也是受到水平向左的安培力，根据平衡条件可知受到的静摩擦力方向水平向右，选项 B 错误。在线圈完全在磁场中运动时，由于磁通量不变，不产生感应电流，不受安培力和静摩擦力作用，选项 C 错误。线圈经过磁场区域的过程中，电动6 / 8机多消耗的电能克服安培力做的功，为 E=W=2BIL·L=，选项 D 正确。二计算题1如图所示，将质量 m101 kg、电阻 R103 、长度 l04 m 的导体棒 ab 横放在 U 形金属框架上，框架质量 m202 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数 02，相距 04 m 的 MM、NN相互平行，电阻不计且足够长电阻 R201 的 MN 垂直于 MM整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度 B05 T垂直于 ab 施加 F2 N 的水平恒力，使ab 从静止开始无摩擦地运动，且始终与 MM、NN保持良好接触，当 ab 运动到某处时，框架开始运动设框架与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10 m/s2(1)求框架开始运动时 ab 速度 v 的大小；(2)从 ab 开始运动到框架开始运动的过程中，MN 上产生的热量 Q01 J，求该过程中 ab 位移 x 的大小【答案】(1)6 m/s (2)11 mMN 受到的安培力 F 安IlB框架开始运动时 F 安F2由上述各式代入数据解得 v6 m/s(2)闭合回路中产生的总热量Q 总Q由能量守恒定律，得Fxm1v2Q 总7 / 8代入数据解得 x11 m2.如图 4(a)所示，斜面倾角为 37°，一宽为 d0.43 m 的有界匀强磁场垂直于斜面向上，磁场边界与斜面底边平行。在斜面上由静止释放一长方形金属线框，线框沿斜面下滑，下边与磁场边界保持平行。取斜面底部为零势能面，从线框开始运动到恰好完全进入磁场的过程中，线框的机械能 E 和位移 x 之间的关系如图(b)所示，图中、均为直线段。已知线框的质量为 m0.1 kg，电阻为R0.06 ，重力加速度取 g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8。(1)求金属线框与斜面间的动摩擦因数 ；(2)求金属线框刚进入磁场到恰好完全进入磁场所用的时间 t；(3)求金属线框穿越磁场的过程中，线框中产生焦耳热的最大功率 Pm。(2)金属线框进入磁场的过程中，减少的机械能等于克服摩擦力和安培力所做的功，机械能仍均匀减少，因此安培力也为恒力，线框做匀速运动v2ax1，其中 agsin 37°gcos 37°2 m/s2可解得线框刚进磁场时的速度大小为 v11.2 m/sE2Wf2WA(FfFA)x2其中 E2(0.7560.666) J0.09 J，FfFAmgsin 37°0.6 N，x2 为线框的侧边长，即线框进入磁场过程运动的距离，可求出 x20.15 mt s0.125 s将 v2、B2L2 的值代入，可求出 Pm,R)0.43 W。答案 (1)0.5 (2)0.125 s (3)0.43 W8 / 83.(2014·江苏单科，13)如图 6 所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为 L，长为 3d，导轨平面与水平面的夹角为 ，在导轨的中部刷有一段长为 d 的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面垂直。质量为 m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为 R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为 g。求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数 ；(2)导体棒匀速运动的速度大小 v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热 Q。【名师解析】(1)在绝缘涂层上运动时，受力平衡，则有mgsin mgcos 解得：tan (3)从开始下滑到滑至底端由能量守恒定律得：3mgdsin QQfmv2摩擦产生的内能 Qfmgdcos 联立解得Q2mgdsin 答案 (1)tan (2)mgRsin B2L2(3)2mgdsin m3g2R2sin2 2B4L4