《通用版2019版高考物理二轮复习专题检测二十三电磁感应中的“三类模型问题”含解析2.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用版2019版高考物理二轮复习专题检测二十三电磁感应中的“三类模型问题”含解析2.pdf（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、电磁感应中的“三类模型问题”电磁感应中的“三类模型问题” 1(2018漳州八校模拟)如图所示，MN、PQ为间距L 0.5 m的足够长平行导轨，NQMN。 导轨平面与水平面间的夹角 37，NQ间连接有一个R5 的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面 向上，磁感应强度为B01 T。将一质量为m0.05 kg 的金属棒紧靠NQ 放置在导轨ab处， 且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不 计。 现由静止释放金属棒， 金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨 间的动摩擦因数0.5，当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd距离NQ为s2 m(g10 m/s2，sin 370.6，cos
2、 370.8)。则： (1)当金属棒滑行至cd处时，回路中的电流是多大？ (2)金属棒达到的稳定速度是多大？ (3)金属棒从开始运动到滑行至cd处过程中，回路中产生的焦耳热是多少？ 解析：(1)金属棒达到稳定速度时，沿导轨方向受力平衡 mgsin FfFA 其中FAB0IL FfFNmgcos 解得I0.2 A。 (2)由欧姆定律得IE R 由电磁感应定律得EB0Lv 解得v2 m/s。 (3)金属棒从开始运动到滑行至cd处过程中，由能量守恒定律得 mgsin smv2Qmgcos s 1 2 解得Q0.1 J。 答案：(1)0.2 A (2)2 m/s (3)0.1 J 2.如图所示，足够长
3、的粗糙斜面与水平面成37角放 置，斜面上的虚线aa和bb与斜面底边平行，且间距为d 0.1 m， 在aa、bb围成的区域内有垂直斜面向上的有界匀强磁 场，磁感应强度为B1 T ；现有一质量为m10 g， 总电阻为R 1 ，边长也为d0.1 m 的正方形金属线圈MNPQ，其初始位置PQ边与aa重合，现让线圈 以一定初速度沿斜面向上运动， 当线圈从最高点返回到磁场区域时， 线圈刚好做匀速直线运 动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为0.5，不计其他阻力(取g10 m/s2， sin 370.6，cos 370.8)。求： (1)线圈向下返回到磁场区域时的速度； (2)线圈向上完全离开磁场区域时的动能；
4、 (3)线圈向下通过磁场区域过程中，线圈中产生的焦耳热。 解析：(1)线圈向下进入磁场时，有 mgsin mgcos F安， 其中F安BId，I ，EBdv E R 解得v2 m/s。 (2)设线圈到达最高点MN边与bb的距离为x，则 v22ax，mgsin mgcos ma 根据动能定理有 mgcos 2xEkEk1，其中Ekmv2 1 2 解得Ek10.1 J。 (3)线圈向下匀速通过磁场区域过程中，有 mgsin 2dmgcos 2dQ 解得：Q0.004 J。 答案：(1)2 m/s (2)0.1 J (3)0.004 J 3如图甲所示，电阻不计、间距为l的平行长金属导轨置于水平面内，
5、阻值为R的导 体棒ab固定连接在导轨左侧，另一阻值也为R的导体棒ef垂直放置在导轨上，ef与导轨 接触良好， 并可在导轨上无摩擦移动。 现有一根轻杆一端固定在ef中点， 另一端固定于墙上， 轻杆与导轨保持平行，ef、ab两棒间距为d。若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中， 且从某一时刻开始，磁感应强度B随时间t按图乙所示的方式变化。 (1)求在 0t0时间内流过导体棒ef的电流的大小与方向； (2)求在t02t0时间内导体棒ef产生的热量； (3)1.5t0时刻杆对导体棒ef的作用力的大小和方向。 解析：(1)在 0t0时间内，磁感应强度的变化率 B t B0 t0 产生感应电动势的大小E1
6、Sld t B t B t B0ld t0 流过导体棒ef的电流大小I1 E1 2R B0ld 2Rt0 由楞次定律可判断电流方向为ef。 (2)在t02t0时间内，磁感应强度的变化率 B t 2B0 t0 产生感应电动势的大小E2Sld t B t B t 2B0ld t0 流过导体棒ef的电流大小I2 E2 2R B0ld Rt0 导体棒ef产生的热量QI22Rt0。 B02l2d2 Rt0 (3)1.5t0时刻，磁感应强度BB0 导体棒ef受安培力：FB0I2lB 02l2d Rt0 方向水平向左 根据导体棒ef受力平衡可知杆对导体棒的作用力为 FF，负号表示方向水平向右。 B02l2d
7、 Rt0 答案：(1)，方向为ef (2) (3)，方向水平向右 B0ld 2Rt0 B02l2d2 Rt0 B02l2d Rt0 4(2019 届高三邯郸质检)如图甲所示，两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距 L1 m，导轨平面与水平面的夹角37，下端连接阻值R1 的电阻；质量m1 kg、 阻值r1 的匀质金属棒cd放在两导轨上，到导轨最下端的距离L11 m，棒与导轨垂直 并保持良好接触，与导轨间的动摩擦因数0.9。整个装置处于与导轨平面垂直(斜向上 为正)的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示。最大静摩擦力等于滑动摩 擦力，01.0 s 内，金属棒cd保持静止，sin 370
8、.6，cos 370.8，取g10 m/s2。 (1)求 01.0 s 内通过金属棒cd的电荷量； (2)求t1.1 s 时刻，金属棒cd所受摩擦力的大小和方向； (3)1.2 s 后， 对金属棒cd施加一沿斜面向上的拉力F， 使金属棒cd沿斜面向上做加速 度大小a2 m/s2的匀加速运动，请写出拉力F随时间t(从施加F时开始计时)变化的关 系式。 解析：(1)在 01.0 s 内，金属棒cd上产生的感应电动势为： E，其中SL1L1 m2 SB t 由闭合电路的欧姆定律有：I E Rr 由于 01.0 s 内回路中的电流恒定，故该段时间通过金属棒cd的电荷量为 ：qIt， 其中 t1 s 解
9、得：q1 C。 (2)假设 01.1 s 内金属棒cd保持静止，则在 01.1 s 内回路中的电流不变，t1.1 s 时，金属棒cd所受的安培力大小为：F|B1IL|0.2 N，方向沿导轨向下 导轨对金属棒cd的最大静摩擦力为： Ffmgcos 7.2 N 由于mgsin F6.2 NFf，可知假设成立，金属棒cd仍保持静止，故所求摩擦 力大小为 6.2 N，方向沿导轨向上。 (3)1.2 s 后，金属棒cd上产生的感应电动势大小为：E|B2Lv|，其中vat 金属棒cd所受安培力的大小为：F安|B2I2L|，其中I2 E Rr 由牛顿第二定律有：Fmgsin mgcos F安ma 解得：F1
10、5.20.16t(N)。 答案：(1)1 C (2)6.2 N，方向沿导轨向上 (3)F15.20.16t(N) 5(2018厦门质检)如图所示，PQ和MN是固定于倾角为 30斜面内的平行光滑金属 轨道，轨道足够长，其电阻忽略不计。金属棒ab、cd放在轨道上，始 终与轨道垂直且接触良好。金属棒ab的质量为2m、cd的质量为m， 长度 均为L、 电阻均为R，两金属棒的长度 恰好等于轨道的间距， 并与轨道形 成闭合回路。 整个装置处在垂直斜面向上、 磁感应强度为B的匀强磁场 中， 若锁定金属棒ab不动， 使金属棒cd在与其垂直且沿斜面向上的恒 力F2mg作用下，沿轨道向上做匀速运动。重力加速度为g
11、。 (1)试推导论证：金属棒cd克服安培力做功的功率P安等于电路获得的电功率P电； (2)设金属棒cd做匀速运动中的某时刻为 0 时刻， 恒力大小变为F1.5mg， 方向不变， 同时解锁、静止释放金属棒ab，直到t时刻金属棒ab开始做匀速运动。求： t时刻以后金属棒ab的热功率Pab； 0t时间内通过金属棒ab的电荷量q。 解析：(1)设金属棒cd做匀速运动的速度为v，有 EBLv I E 2R F安IBL 金属棒cd克服安培力做功的功率P安F安v 电路获得的电功率P电E 2 2R 解得P安，P电 B2L2v2 2R B2L2v2 2R 所以P安P电。 (2)金属棒ab做匀速运动，则有I1BL
12、2mgsin 30 金属棒ab的热功率PabI12R 解得Pab。 m2g2R B2L2 0 时刻前Fmgsin 30F安 F安BIL IBLv 2R 解得v3mgR B2L2 设t时刻以后金属棒ab做匀速运动的速度为v1，金属棒cd做匀速运动的速度为v2， 因F1.5mg(2mm)gsin 30，则由金属棒ab、cd组成的系统动量守恒，得 mv2mv1mv2 回路电流I1 BLv2v1 2R mg BL 解得v1 mgR 3B2L2 0t时间内对金属棒ab分析， 设在电流为i的很短时间 t内， 速度的改变量为 v， 由动量定理得 BiLt2mgsin 30t2mv 等式两边累积求和得BLqmgt2mv1 解得q。 2m2gR3mgB2L2t 3B3L3 答案：(1)见解析 (2) m2g2R B2L2 2m2gR3mgB2L2t 3B3L3