高考物理二轮复习 100考点千题精练 第十章 电磁感应 专题10.6 电磁感应中的能量问题-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题10.6 电磁感应中的能量问题一选择题1(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Ba杆受到的安培力为Ca、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

2、能为mvmv2mv2Q【参考答案】AD2(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【参考答案】AD3（2016河南开封一模）如右图所示，足够长的光滑导轨

3、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。【解题思路】导体棒ab以一定初速度v下滑，切割磁感线产生感应电动势和感应电流，由右手定则可判断出电流方向为从b到a，由左手定则可判断出ab棒所受安培力方向水平向右，选项A正确。当mgsin=B

4、ILcos时，沿导轨方向合外力为零，可以速度v匀速下滑，选项B正确。由于速度方向与磁场方向夹角为（90+），刚下滑的瞬间ab棒产生的电动势为E=BLvcos，选项C错误。由于ab棒不一定匀速下滑，由能量守恒定律，ab棒减少的重力势能不一定等于电阻R上产生的内能，选项D错误。【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。4.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

5、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B.流过电阻R的电荷量为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

6、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】D6（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

7、，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Ccd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【参考答案】BC二计算题1.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

8、、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 370.6，cos 370.8。 (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。【答案】(1)0.5(2)0.125 s(3)0.43 W (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 37gcos 372 m/s2可解得线框刚进磁场时的速度大小为v11.2 m/sE2

9、Wf2WA(FfFA)x2其中E2(0.7560.666) J0.09 J，FfFAmgsin 370.6 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(3)线框刚出磁场时速度最大，线框内的焦耳热功率最大Pm由vv2a(dx2)可求得v21.6 m/s根据线框匀速进入磁场时，FAmgcos 37mgsin 37，可求出FA0.2 N，又因为FA，可求出B2L20.01 T2m2将v2、B2L2的值代入，可求出Pm0.43 W。2.(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

10、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。【答案】(1)tan (2)(3)2mgdsin 【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