2022年高考物理大考点巅峰训练例题精析专题电磁感应功能问题.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载电磁感应 功能问题【例1】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如下列图,抛物的方程是y=x2,下半部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是y=a的直线 图中虚线所示 ,一个小金属环从抛物线上 y=bba 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 【解析 】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,当小金属环全部进入磁场后,不产生感应电流,由能量定恒可得产生的焦耳热等干削减的机械能即【例2】如下列图,固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙,导轨

2、左端连接一个电阻 R,质量为 m的金属棒 电阻也不计 放在导轨上,并与导轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中恒力 F做的功等于电路产生的电能；恒力 F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能；克服安培力做的功等于电路中产生的电能；恒力 F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和以上结论正确的有 A . C D【解析 】在此运动过程中做功的力是拉力、摩擦力和安培力,三力做功之和为棒 ab动能增加量,其中安培力做功将机械能转化为电能,应选项 C是正确【例3】图中 a1blcl dl 和 a 2b2c 2d2为在同一竖

3、直面内的金属导轨,处在磁感应强度为 B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在的平面 纸面 向里；导轨的 a1b1段与 a2b2段是竖直的, 距离为 ll；cldl段与 c2d2段也是竖直的,距离为 l2； xl y1与x2y2为两根用不行伸长的绝缘轻线相连的金属细杆,质量分别为 ml 和m2,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触；两杆与导轨构成的回路的总电阻为 R,F为作用于金属杆 x 1y l上的竖直向上的恒力；已知两杆运动到图示位置时,已匀速向上运动,求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻 上的热功率；【解析】设杆向上运动的速度为 v,因杆的运动,两杆与 导轨构成的回路的面积削减,从而磁

4、通量也削减；由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势的大小 =Bl2-l 1v ,回路中的电流 I= /R ,电流沿顺时针方向,两金属杆都要受到安培力作用,作用于杆 x1yl 的安培力名师归纳总结 为f1=Bl1I ,方向向上,作用于杆x2y2的安培力 f2=Bl2I ,方向向下,当杆作匀速运动时,第 1 页,共 5 页依据牛顿其次定律有F- - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载此题考 查法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、焦耳定律等规律的综合应用 才能【例4】如下图,在水平面上有两条平行导电导轨 MN、PQ,导轨间距离为 l

5、 ,匀强磁场垂直于 导轨所在的平面 纸面 向里,磁感应强度的大小为 B,两根金属杆 1、2摆在导轨上,与导轨垂 直,它们的质量和电阻分别为 ml 、m2和R1、R2,两 杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为 ,已知：杆 1被外力拖动,以恒定的速度 v0沿导轨运 2也以恒定速度沿导轨运 动；达到稳固状态时,杆 动,导轨的电阻可忽视,求此时杆 2克服摩擦力做 功的功率；【解析】解法一：设杆 2的运动速度为 v,由于两杆运动时,两杆和导轨构成的回路的磁通量 0-v ,感应电流 I= /R 1+R2 ,杆 2运动受到的安培 发生变化,产生感应电动势 =Blv力等于摩擦力 BIl= m2g ,导体杆

6、 2克服摩擦力做功的功率 m2gR1+R2/B2l2P= m2gv ,解得 P= m2gv 0-解法二：以 F表示拖动杆 1的外力,表示回路的电流,达到稳固时,对杆 1有F- m1g-BIl ,对杆2有 BIl- m2g=0、,外力的功率PF=Fv0,以 P表示杆 2克服摩此题主要考查考生应用电磁感应定律、欧姆定律和牛顿运动定律解决力电综合问题的才能巩固练习. 如下列图, 匀强磁场和竖直导轨所在面垂直,金属棒 ab可在导轨上无摩擦滑动,在金属棒、导轨和电阻组成的闭合回路中,除电阻 R外,其余电阻均不计,在 ab下滑过程中： A. 由于 ab下落时只有重力做功,所以机械能守恒B.ab 达到稳固速

7、度前,其削减的重力势能全部转化为电阻 R的内能 C.ab 达到稳固速度后,其削减的重力势能全部转化为电阻 R的内能D. ab达到稳固速度后,安培力不再对 ab做功2. 如下列图, ABCD是固定的水平放置的足够长的U形导轨,整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上架着一根金属棒ab,在极短时间内给棒ab一个水平向右的速度,ab棒开头运动,最终又静止在导轨上,就ab在运动过程中,就导轨是光滑和粗糙两种情形相比较 A 整个回路产生的总热量相等 B 安培力对 ab棒做的功相等 C 安培力对 ab棒的冲量相等 D 电流通过整个回路所做的功相等 3. 如下列图,质量为 M的条形磁铁与质量为 m的铝环,

8、都静止在光滑的水平面上,当在极短的 时间内给铝环以水平向右的冲量 I ,使环向右运动,就以下说法不正确选项 A 在铝环向右运动的过程中磁铁也向右运动名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - B 磁铁运动的最大速度为学习好资料欢迎下载I/M+m C铝环在运动过程中,能量最小值为ml2/2M+m2分布在宽度为D铝环在运动过程中最多能产生的热量为I2/2m 4. 如下列图, 在光滑的水平面上,有竖直向下的匀强磁场,L的区域里,现有一边长为aa v 0 ,U形框最终将与方框分别,假如从U型框和方框不再接触开头,经过时间 t 方框最右

9、侧和 U型框最左 侧距离为 s,求金属框框名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 分别后的速度各多大. 学习好资料欢迎下载1. 答案 :C 解析 : 下滑过程有安培力做功, 机械能不守恒 ;ab 达到稳固速度 , 重力等于安培力, 故C正确 . 2. 答案 :A 解析：两种情形下产生的总热量,都等于金属棒的初动能 . 3. 答案： D 解析：铝环向右运动时,环内感应电流的磁场与磁铁产生相互作用,使环做减速运动,磁铁向右做加速运动,待相对静止后,系统向右做匀速运动,由I=m+Mv ,得 v=I/m+M ,即为磁铁的最大速度,

10、环的最小速度,其动能的最小值为m/2I/m+M2,铝环产生的最大热量应为系统机械能的最大缺失量,I 2/2m-I2/2m+M=MI2/2mm+M4. 答案： C 解析：这是一道选用力学规律求解电磁感应的好题目,线 学公式求解,那么就应想到动能定理,设线框刚进出时速度为框做的是变加速运动,不能用运动 v1和v2,就第一阶段产生的热量,其次阶段产生的热量 Q2=mv 2/2 ,只要能找出 v 1和v2的关系就能找到答案,由动量定理可得5. 答案 :0.5W 解析 : 由题意分析知 , 当砝码加速下落到速度最大时, 砝码的合外力为零, 此时 R得到功率最大, 为 mg=BImaxL 2 Pmax=I

11、maxR由式得 Pmax=mg/BL2R=0.5W 6. 答案 :4 ；0.28 ；0.08 解析 :F 安=M-mg, 转化的内能 =F安L 7. 解析： 1 撤去 F之前,设通过电阻 R的电流为 I ,就金属杆受到的安培力大小 F安 =BIL=F撤去 F之后,由 P=I 2R知,当电阻 R上消耗的电功率为 P/4 时,通过 R的电流 I=I/2,就金属杆受到的安培力 F安 =BIL=F/2 ,方向水平向左,由牛顿其次定律得,方向水平向左2 撤去 F后,金属杆在与速度方向相反的安培力作用下,做减速运动直到停下；设匀速运动时金属杆的速度为 v,就 I 2R+r=Fv ,又 P=I 2R,解得由

12、能量守恒可得,撤去 F后,整个电路产生的热量名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载就电阻 R上产生的焦耳热8. 解析： 1U 形框向右运动时,NQ边相当于电源,产生的感应电动势E=Blv0,当如图乙所示位置时,方框 bd之间的电阻为U形框连同方框构成的闭合电路的总电阻为闭合电路的总电流为依据欧姆定律可知,bd两端的电势差为：Ubd=方框中的热功率为：2 在 U形框向右运动的过程中,U形框和方框组成的系统所受外力为零,故系统动量守恒,设到达图示位置时具有共同的速度 v,依据动量守恒定律依据能量守恒定律,U形框和方框组成的系统缺失的机械能等于在这一过程中两框架上产生的热量,即3 设 U形框和方框不再接触时方框速度为v 1, u 形框的速度为 v 2：,依据动量守恒定律,有名师归纳总结 3mv=4mv I +3mv2 两框架脱离以后分别以各自的速度做匀速运动,经过时间t 方框最右侧和 U第 5 页,共 5 页形框最左侧距离为s,即 v 2-v 1t=s 联立以上两式,解得- - - - - - -