《高考物理试题分项精析 专题32 电磁感应中能量的转化与守恒》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理试题分项精析 专题32 电磁感应中能量的转化与守恒（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全国各地接二连三地发生了多起特大安全事故，造成严重的人员伤亡，特别是北京密云、吉林商厦等特大安全事故，引起了党中央和国务院的高度关注专题32 电磁感应中能量的转化与守恒一、选择题1【2015上海20】（多选）如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力F做功，磁场力对导体棒做功，磁铁克服磁场力做功，重力对磁铁做功，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为。则 A B C D【答案】BCD 【考点定位】 电磁感应；能量守恒定律2【2013天津卷】如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线
2、框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面积的电荷量为q1；第二次bc边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则（ ） AQ1Q2，q1=q2 BQ1Q2，q1q2 CQ1=Q2，q1=q2 DQ1=Q2，q1q2 【答案】A 【考点定位】电磁感应切割类问题二、非选择题3【2015上海24】如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.02kg，在该平面上以、与导线成6
3、0角的初速度运动，其最终的运动状态是_，环中最多能产生_J的电能。 【答案】匀速直线运动；0.03【解析】 金属环最终会沿与通电直导线平行的直线，做匀速直线运动；最终速度v=v0cos60由能量守恒定律，得环中最多能产生电能E=Ek=0.03J【考点定位】 电磁感应；能量守恒定律。4【2014浙江卷】（20分）其同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为R=0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r=R/3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m=
4、0.5kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落h=0.3m时，测得U=0.15V。（细线与圆盘间没有滑动国，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g=10m/s2）（1）测U时，a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？（2）求此时铝块的速度大小；（3）求此下落过程中铝块机械能的损失。 【答案】（1）正极 （2）2 m/s （3）0.5J 【考点定位】法拉第电磁感应定律、能量守恒定律5【2011上海卷】电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1
5、.15m，两导轨间距L=0.75 m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R=1.5的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热。(取)求： （1）金属棒在此过程中克服安培力的功；（2）金属棒下滑速度时的加速度（3）为求金属棒下滑的最大速度，有同学解答如下：由动能定理，。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。【答案】（1）（2）（3）正确，【解析】（1）下滑过程中安培力的功即为在金属棒和电阻上产生的焦耳热，由于，
6、因此，故，（2）金属棒下滑时受重力和安培力由牛顿第二定律故 【考点定位】电磁感应中的能量转化；牛顿第二定律；动能定理的应用；焦耳定律6.【2012天津卷】如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l= 0.5m，左端接有阻值R= 0.3的电阻。一质量m= 0.1kg，电阻r = 0.1的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B= 0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a= 2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x= 9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2 = 2：1。导轨
7、足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求： （1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；（3）外力做的功WF。【答案】（1）4.5C （2）1.8J （3）5.4J【解析】（1）设棒匀加速运动的时间为t，回路的磁通量变化量为：=BLx，由法拉第电磁感应定律得，回路中的平均感应电动势为：由闭合电路欧姆定律得，回路中的平均电流为：I = 通过电阻R的电荷量为：q = It联立以上各式，代入数据解得：q=4.5C 【考点定位】本题考查电磁感应综合应用及其相关知识7.【2014江苏卷】如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金
8、属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为，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）v；（3）Q2mgdsin【解析】 （1）导体棒在绝缘涂层上滑动时，受重力mg、导轨的支持力N和滑动摩擦力f
9、作用，根据共点力平衡条件有：mgsinf，Nmgcos根据滑动摩擦定律有：fN联立以上三式解得：tan（2）导体棒在光滑导轨上滑动时，受重力mg、导轨的支持力N和沿导轨向上的安培力FA作用，根据共点力平衡条件有：FAmgsin根据安培力大小公式有：FAILB根据闭合电路欧姆定律有：I根据法拉第电磁感应定律有：EBLv联立以上各式解得：v 【考点定位】本题主要考查了共点力平衡条件、安培力大小公式、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、能量守恒定律的应用问题，属于中档题。8【2017江苏卷】（15分）如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻质量为m的金属杆静置在
10、导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求： （1）MN刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小l；（2）MN刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a；（3）PQ刚要离开金属杆时，感应电流的功率P【答案】（1） （2） （3）【解析】（1）感应电动势 感应电流 解得（2）安培力 牛顿第二定律 解得（3）金属杆切割磁感线的速度，则感应电动势 电功率 解得【考点定位】电磁感应【名师点睛】本题的关键在于导体切割磁感线产生电动
11、势E=Blv，切割的速度（v）是导体与磁场的相对速度，分析这类问题，通常是先电后力，再功能 9【2017北京卷】（20分）发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。 在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源，导体棒ab通过滑轮匀速提升重物，电
12、路中的电流为I。（1）求在t时间内，图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能。（2）从微观角度看，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。a请在图3（图1的导体棒ab）、图4（图2的导体棒ab）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。b我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。那么，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图2“电动机”为例，通过计算分析说明。 【答案】（1） （2）a如图3、图4 b见解析 （2）a图3中，棒ab向右运动，由左手定则可知其中的正电荷受到ba方向的洛伦兹力，在该洛伦兹力作用下，正电荷沿导体棒运动形成感应电流，有沿ba方向的分速度，受到向左的洛伦兹力作用；图4中，在电源形成的电场作用下，棒ab中的正电荷沿ab方向运动，受到向右的洛伦兹力作用，该洛伦兹力使导体棒向右运动，正电荷具有向右的分速度，又受到沿ba方向的洛伦兹力作用。如图3、图4。 【考点定位】闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、功能关系【名师点睛】洛伦兹力永不做功，本题看似洛伦兹力做功，实则将两个方向的分运动结合起来，所做正、负功和为零。安全生产工作怎么要求都不过份，怎么重视都不过份，安全生产无小事，安全生产责任重于泰山，抓好安全生产工作是极其重要的工作
