《2013高考物理步步高二轮复习全攻略专题终极猜想21》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高考物理步步高二轮复习全攻略专题终极猜想21（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、终极猜想二十一(六十七) 对应用力和能量观点分析电磁感应问题的考查(本卷共 4 小题，满分 60 分建议时间：30 分钟 )命题专家寄语 这部分知识往往是高考压轴大题，解决此类问题的基本思路是：分析电路结构，明确内电路和外电路；画出等效电路图；分析受力，列出方程，分析能量转化关系，列出能量守恒方程，把握安培力做功的过程就是电能与其它形式能的转化过程也就是解题的关键.1如图 1 所示，光滑足够长导轨倾斜放置，导轨间距为 L1 m，导轨平面与水平面夹角为30，其下端连接一个灯泡，灯泡电阻为R2 ，导体棒 ab 垂直于导轨放置，除灯泡外其它电阻不计两导轨间的匀强磁场的磁感应强度为 B0.5 T，方向
2、垂直于导轨所在平面向上将导体棒从静止释放，在导体棒的速度 v 达到 2 m/s 的过程中通过灯泡的电量 q2 C随着导体棒的下滑，其位移 x 随时间 t 的变化关系趋近于x4t2(m)取 g10 m/s2，求：(1)导体棒的质量 m；(2)当导体棒速度为 v2 m/s 时，灯泡产生的热量 Q；(3)辨析题：为了提高 ab 棒下滑过程中小灯泡的最大功率，试通过计算提出两条可行的措施某同学解答如下：小灯泡的最大功率为 P(其中 vm为下滑的最大BLvm2R速度)，因此提高 ab 棒下滑过程中小灯泡的最大功率的措施有：增大磁感应强度 B、.由此所得结果是否正确？若正确，请写出其他两条可行的措施；若不
3、正确，请说明理由并给出正确的解答图 12两根光滑的长直金属导轨 MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为 l，电阻不计，M、M处接有如图 2 所示的电路，电路中各电阻的阻值均为 R，电容器的电容为 C.长度也为 l、阻值同为 R 的金属棒 ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为 B、方向竖直向下的匀强磁场中ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在 ab 运动距离为 s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为 Q.图 2求：(1)ab 运动速度 v 的大小；(2)电容器所带的电荷量 q.3如图 3(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距 L0.3 m，导轨左端连接 R0.6
4、的电阻，区域 abcd 内存在垂直于导轨平面 B0.6 T 的匀强磁场，磁场区域宽 D0.2 m细金属棒 A1和 A2用长为 2D0.4 m 的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r0.3 ，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度 v1.0 m/s 沿导轨向右穿越磁场计算从金属棒 A1进入磁场(t0)到 A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻 R 的电流强度，并在图 3(b)中画出图 34如图 4 所示，竖直平面内有一半径为 r、内阻为 R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在 M、N 处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道 ME、NF 相接，EF 之间接有
5、电阻 R2，已知 R112 R，R24 R在MN 上方及 CD 下方有水平方向的匀强磁场和，磁感应强度大小均为 B.现有质量为 m、电阻不计的导体棒 ab，从半圆环的最高点 A 处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，两平行轨道足够长已知导体棒 ab 下落 时的速度大小为 v1，r2图 4下落到 MN 处的速度大小为 v2.(1)求导体棒 ab 从 A 下落 时的加速度大小r2(2)若导体棒 ab 进入磁场后棒中电流大小始终不变，求磁场和之间的距离 h 和 R2上的电功率 P2.(3)若将磁场的 CD 边界略微下移，导体棒 ab 刚进入磁场时速度大小为v3，
6、要使其在外力 F 作用下做匀加速直线运动，加速度大小为 a，求所加外力 F 随时间变化的关系式参考答案参考答案【终极猜想二十一】1解析 (1)根据 x4t2(m)得，最后匀速运动的速度为 vm4 m/s匀速运动时，F安mgsin 30即 mgsin 30B2L2vmR解得 m0.1 kg(2) 通过灯泡的电量 qIt2 CRBlsR解得 s8 m由动能定理得 mgssin 30W安mv22灯泡产生的热量 Q W安 mgssin 30 3.8 Jmv22(3)不正确，式中 vm，根据安培力大小等于重力沿斜面的分力，可以求出它与B 的平方成反比，所以增大 B 的同时，最大速度在减小，并不能提高小灯
7、泡的最大功率因为 PI2R，所以提高 ab 棒下滑过程中小灯泡的最大功率，须增大电流 I 或电阻 R匀速运动时，F安BILmgsin ，I， mgsin BL所以可以减小 B、L，或增大 m、.答案 (1)0.1 kg (2)3.8 J (3)见解析2解析 (1)设 ab 上产生的感应电动势为 E，回路中的电流为 I，ab 运动距离 s 所用时间为 t，三个电阻 R 与电源串联，总电阻为 4R，则 EBlv由闭合电路欧姆定律有 IE4Rt sv由焦耳定律有 QI2(4R)t由上述方程得 v4QRB2l2s(2)设电容器两极板间的电势差为 U，则有 UIR电容器所带电荷量 qCU解得 qCQRB
8、ls答案 (1) (2)4QRB2l2sCQRBls3解析 0t1(00.2 s)时间内A1产生的感应电动势EBLv0.60.31.0 V0.18 V电阻 R 与 A2并联阻值 R并0.2 RrRr所以电阻 R 两端电压 UE0.18 V0.072 VR并R并r0.20.20.3通过电阻 R 的电流 I1 A0.12 AUR0.0720.6t1t2(0.20.4 s)时间内E0，I20 内，t2t3(0.40.6 s)时间内同理 I20.12 A.规律如下图所示答案 见解析4解析 (1)以导体棒为研究对象，棒在磁场中切割磁感线，棒中产生感应电动势，导体棒 ab 从 A 下落 时，导体棒在重力与
9、安培力作用下做加速运r2动，由牛顿第二定律，得 mgBIlma，式中 lr3IBlv1R总式中 R总4 R8R 4R4R8R4R4R由以上各式可得到 ag.3B2r2v14mR(2)当导体棒 ab 通过磁场时，若安培力大小恰好等于重力，棒中电流大小始终不变，即mgBI2rB2r，式中 R并3RB 2r vtR并4B2r2vtR并12R 4R12R4R解得 vtmgR并4B2r23mgR4B2r2导体棒从 MN 到 CD 做加速度为 g 的匀加速直线运动，有 v v 2gh2 t2 2得 h9m2gR232B4r4v2 22g此时导体棒重力的功率为 PGmgvt3m2g2R4B2r2根据能量守恒
10、定律，此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率，即 P电P1P2PG3m2g2R4B2r2又由 U1U2，R13R2可知 P23P1，所以 P2 PG.349m2g2R16B2r2(3)设导体棒 ab 进入磁场后经过时间 t 的速度大小为 vt，此时安培力大小为 F4B2r2vt3R由于导体棒 ab 做匀加速直线运动，有 vtv3at根据牛顿第二定律，有 FmgFma即 Fmgma4B2r2v3at3R由以上各式解得 F(atv3)m(ga)tmamg.4B2r23R4B2r2a3R4B2r2v33R答案 (1)g (2) (3)3B2r2v14mR9m2gR232B4r4v2 22g9m2g2R16B2r2Ftmamg4B2r2a3R4B2r2v33R
