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1、新高考物理热频考点汇编功能关系在电磁学中的应用1、如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合正方形线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,则拉力对框做功之比Wa:Wb等于( )A.1:2B.2:1C.1:4D.4:12、如图所示,绝缘斜面处在一个竖直向上的匀强电场中,一带电金属块由静止开始沿斜面滑到底端.已知在金属块下滑的过程中动能增加0.3,重力做功1.5,电势能增加0.5,则以下判断正确的是( )A.金属块带负电荷B.电场力做功0.5C.金属块克服摩擦力做功0.8D.金属块的机械能减少1.23、如图所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖
2、直立于水平地面上,一质量为的带正电小球在外力的作用下静止于图示位置,小球与弹簧不连接,弹簧处于压缩状态,现撤去,在小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力、弹簧弹力对小球做功分别为、,不计空气阻力,则上述过程中( )A.小球重力势能的增量为B.小球与弹簧组成的系统机械能守恒C.小球的动能的增量为D.小球机械能的增加量为4、如图所示区域内存在匀强磁场,磁场的边界由x轴和曲线围成,现把一边长为2m的正方形单匝线框以水平速度v=10m/s匀速地拉过该磁场区,磁场区的磁感应强度为0.4T,线框电阻R=0.5,不计一切摩擦阻力,则( )A.水平拉力F的最大值为8NB.拉力F的最大功率为12.8
3、WC.拉力F要做25.6J的功才能让线框通过此磁场区D.拉力F要做12.8J的功才能让线框通过此磁场区5、用两根足够长的粗糙金属条折成“”形导轨,右端水平,左端竖直,与导轨等宽的粗糙金属细杆ab、cd和导轨垂直且接触良好。已知金属细杆ab和cd的质量、电阻值均相等,导轨电阻不计,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。当金属细杆ab在水平拉力F作用下沿导轨向右匀速运动时,金属细杆cd沿轨道向下运动,下列说法正确的是( )A.金属细杆cd一定向下做匀速直线运动B.金属细杆cd一定向下做匀加速直线运动C.F做的功等于回路中产生的焦耳热与金属细杆ab克服摩擦做功之和D.F的功率等于金属细杆ab上的焦耳热功
4、率与摩擦热功率之和6、如图所示,边长为L的正方形导线框质量为m,由距磁场H高处自由下落,其下边ab进入匀强磁场后,线框开始做减速运动,直到其上边dc刚刚穿出磁场时,速度减为ab边刚进入磁场时的一半,磁场的宽度也为L,则线框穿过匀强磁场过程中产生的焦耳热为()A.2mgLB.2mgL+mgHC. D. 7、如图所示,间距为L的足够长的平行金属导轨固定在斜面上,导轨一端接入阻值为R的定值电阻,t=0时,质量为m的金属棒由静止开始沿导轨下滑,t=T时,金属棒的速度恰好达到最大值vm,整个装置处于垂直斜面向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为,金属棒在运动过程中始终与导轨垂
5、直且接触良好,金属棒及导轨的电阻不计,下列说法正确的是( )A. 时,金属棒的速度大小为B.0T的过程中,金属棒机械能的减少量等于R上产生的焦耳热C.电阻R在0内产生的焦耳热小于T内产生的焦耳热D.金属棒0内机械能的减少量大于T内机械能的减少量8、如图,两根足够长的光滑金属导轨竖直放置,底端接电阻R,轻弹簧上端固定,下端悬挂质量为m的金属棒,金属棒和导轨接触良好,除电阻R外,其余电阻不计,导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直导轨所在平面,静止时金属棒位于A处,此时弹簧的伸长量为,弹性势能为EP,重力加速度大小为g,将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,金属棒在运动过程中始终保持水平,则( )A.当金属
6、棒的速度最大时,弹簧的伸长量为B.电阻R上产生的总热量等于C.金属棒第一次到达A处时,其加速度方向向下D.金属棒第一次下降过程通过电阻R的电荷量,比第一次上升过程的多9、如图所示,金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好,匀强磁场的方向竖直向下。则金属棒ab在恒力F作用下向右运动的过程中,有( )A.安培力对金属棒ab做正功B.安培力对金属棒cd做正功C.abdc回路的磁通量先增加后减少D.F做的功等于回路产生的总热量和系统动能的增量之和10、在如图所示的倾角为的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小为B的匀强磁场,区域的磁场方向垂直斜面向上,区域的磁场方向垂直斜面向下,磁场的宽
7、度均为L。一个质量为m、电阻为R、边长为L的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑。当ab边刚越过CH进入区域时,恰好以速度v1做匀速直线运动;当ab边下滑到JP与MN的中间位置时,线框又恰好以速度v2做匀速直线运动。从ab边越过GH到到达MN与JP的中间位置的过程中,导线框的动能变化量为,重力对导线框做功大小为W1,安培力对导线框做功大小为W2,下列说法正确的是( )A.在下滑过程中,由于重力做正功,所以有v2v1B.从ab边越过GH到到达MN与JP的中间位置的过程中,机械能守恒C.从ab边越过CH到到达MN与JP的中间位置的过程中,有W1-的机械能转化为电能D.从ab边越过GH到到达MN与JP
8、的中间位置的过程中,导线框动能的变化量大小为=W1-W211、如图所示,平行金属导轨间距为L,与水平面间的倾角为(导轨电阻不计)。两导轨与阻值为R的定值电阻相连,磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面,有一质量为m,长为L的导体棒在ab位置获得平行于斜面的大小为v的初速度向上运动,最远处到达cd的位置,滑行距离为s,导体棒的电阻也为R,导体棒与导轨间的动摩擦因数为,则( )A.上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B.导体棒上滑过程中克服安培力、滑动摩擦力和重力做的总功为C.上滑过程中电流做功产生的热量为D.上滑过程中导体棒损失的机械能为12、如图所示,足够长的金属导轨竖直放置,金属棒ab、cd
9、均通过棒两端的环套在金属导轨上,棒与金属导轨接触良好。虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场,虚线下方有竖直向下的匀强磁场,两匀强磁场的磁感应强度大小均为B。ab、cd棒与导轨间动摩擦因数均为,两棒总电阻为R,导轨电阻不计。开始两棒静止在图示位置,当cd棒无初速度释放时,对ab棒施加竖直向上的力F,使其沿导轨向上做匀加速运动。则( )A.ab棒中的电流方向由a到bB.cd棒先加速运动后匀速运动C.cd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力D.力F做的功等于两棒产生的电热与ab棒增加的机械能之和13、如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度,直导轨分别在点和点接一阻值 (和的定值电阻,导轨的曲线方
10、程为,金属棒长为1.5 ,以速度水平向右匀速运动(端始终在轴上),设金属棒始终与导轨接触良好,摩擦不计,电路中除两定值电阻外,其余电阻均不计.求:1.金属棒在导轨上运动时的最大功率;2.金属棒在导轨上运动时,从运动到的过程中,外力做的功.14、如图所示,两根等高光滑的1/4圆弧轨道,半径为、间距为,轨道电阻不计.在轨道顶端连有一阻值为的电阻,整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为.现有一根长度稍大于、质量为、电阻不计的金属棒从轨道的顶端处由静止开始下滑,到达轨道底端时受到轨道的支持力为2.整个过程中金属棒与导轨电接触良好.1.求金属棒到达最低点时的速度大小和通过电阻的电流2.求金属棒
11、从ab下滑到cd的过程中回路中产生的焦耳热和通过电阻的电荷量;3.若金属棒在拉力作用下,从cd开始以速度向右沿轨道做匀速圆周运动,则在到达ab的过程中拉力做的功为多少?15、如图甲所示,MNCD为一足够长的光滑绝缘斜面,EFGH范围内存在方向垂直斜面的匀强磁场,磁场边界EF、HG与斜面底边MN(在水平面内)平行。一正方形金属框abcd放在斜面上,ab边平行于磁场边界。现使金属框从斜面上某处由静止释放,金属框从开始运动到cd边离开磁场的过程中,其运动的v-t图象如图乙所示。已知金属框电阻为R,质量为m,重力加速度为g,图乙中金属框运动的各个时刻及对应的速度均为已知量,求:1.斜面倾角的正弦值和磁
12、场区域的宽度;2.金属框cd边到达磁场边界EF前瞬间的加速度;3.金属框穿过磁场过程中产生的焦耳热。 1答案及解析：答案：C解析：根据能量守恒可知,外力做的功等于线框产生的电能,产生的电能全部转化为焦耳热,故,由电阻定律知Rb=2Ra,故Wa:Wb=1:4,选项C正确。 2答案及解析：答案：D解析：金属块的电势能增加,说明电场力做负功,则电场力方向竖直向上,所以金属块带正电荷,选项A错误;克服电场力做多少功,电势能就增加多少,故金属块克服电场力做功0.5,即电场力做功-0.5,选项B错误;根据动能定理可得,解得, 即金属块克服摩擦力做功0.7,选项C错误;重力做功1.5,金属块的重力势能减少1
13、.5,动能增加0.3,故机械能减少1.2,选项D正确.考点:考查功能关系,动能定理的应用 3答案及解析：答案：D解析：过程中重力做负功,故,A错误;过程中电场力做功,所以小球与弹簧组成的系统了机械能不守恒,B锗误;过程中电场力,重力,弹力做功,根据动能定理可得,C错误;重力以外的力做功等于小球的机械能变化量,故小球机械能能增加量董等于弹力和电场力做功,所以,D正正确;考点:考查了动能定理,功能关系【名师点睛】图中电场力对小球做正功,电场力做的功等于电势能的减小量;克服重力做的功等于重力势能的增加量;弹簧对小球做的功等于弹性势能的减小量;小球机械能的增加量等于除重力外其余力做的功之和. 4答案及
14、解析：答案：C解析：线框通过磁场区,产生的感应电流为正弦式电流,穿过磁场区的时间为,感应电动势最大值为,有效值为,感应电流最大值为16A,有效值为,则水平拉力最大值为,选项A错误;拉力的最大功率为,选项B错误;线框匀速通过,拉力做的功等于焦耳热, ,选项C正确,选项D错误。 5答案及解析：答案：C解析：由题意知,金属细杆ab匀速切割磁感线,产生恒定的感应电动势,金属细杆cd不切割磁感线,不产生感应电动势,回路中感应电流恒定;根据题图分析可知,金属细杆cd竖直方向上受到向下的重力和向上的滑动摩擦力f, 水平方向受到轨道的支持力N和安培力F安,则f=N=F安=BIL,可知f大小不变。若重力大于滑动
15、摩擦力,金属细杆做匀加速运动;若重力等于滑动摩擦力,金属细杆cd做匀速运动,故选项AB错误。金属细杆ab做匀速直线运动,受拉力、重力、向左的安培力、向左的滑动摩擦力和向上的支持力,故拉力做的功等于金属细杆ab克服摩擦做功和克服安培力做功之和,金属细杆ab克服安培力做功等于回路中产生的焦耳热,故F做的功等于回路中产生的焦耳热与金属细杆ab克服摩擦做功之和,故选项C正确。F做的功等于回路中产生的焦耳热与金属细杆ab克服摩擦做功之和,故F的功率等于回路上的焦耳热功率与金属细杆ab克服摩擦的热功率之和,故选项D错误。 6答案及解析：答案：C解析：设线框刚进入磁场时的速度,则其刚穿出磁场时的速度线框自开始进入磁场到完全穿出磁场下落高度为2L,在此过程中由能量守恒可知,在导线框下落高度为H的过程中应用动能定理得,由得.C正确。 7答案及解析：答案：C解析： 8答案及解析：答案：BD解析：静止时金属棒位于A处, ,将其由弹簧原长位置释放,当金属捧的速度最大时,加速度a=0,
