《2022年高考物理期末一模联考新题精选分类解析专题电磁感应综合性问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理期末一模联考新题精选分类解析专题电磁感应综合性问题（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习好资料欢迎下载十七、电磁感应综合性问题1. （12 分） （2013 河南郑州市一模）如图所示，在xoy平面内有一扇形金属框abc，其半径为r，ac边与y轴重合，bc边与x轴重合，且c为坐标原点，ac边与bc边的电阻不计，圆弧ab上单位长度的电阻为R。金属杆MN长度为 L，放在金属框abc上， MN与ac边紧邻。磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直并充满平面。现对 MN杆施加一个外力 （图中未画出） ，使之以 C点为轴顺时针匀速转动，角速度为。求：（1）在 MN杆运动过程中，通过杆的电流I 与转过的角度间的关系；（2）整个电路消耗电功率的最小值是多少？解析： . （12分）（1）电路中感
2、应电动势221BrE（2分）设金属杆的电阻为R0（2分。能与其他字母区分即可），则电路总电阻rRRrRrRrRRR)2(22)(00总（2分）杆中电流I与杆转过的角度 的关系为rRRBrREI)2(2202总（1分）（2）由于总电阻rRrRrRRR22)(0总，圆弧总长度)2(rr是定值，所以，当2rr时，即4时，总电阻R总有最大值。（2分）此时，80rRRR总（2分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页学习好资料欢迎下载此时，电路消耗电功率的最小值是rRRrBREP0242282总（ 1分）2(14 分） （201
3、3 上海市奉贤区期末）如图，MN 、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成=300角固定，轨距为L=1m ，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值忽略不计。空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T 。P 、 M间接有阻值R1的定值电阻， Q、N间接变阻箱R。现从静止释放ab，改变变阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到mv1与R1的关系如图所示。若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取 l0m/s2。求：（1）金属杆的质量m和定值电阻的阻值R1；（2）当变阻箱R取 4 时，且金属杆ab 运动的加速度为12gsin时，此时金属杆ab 运动的速度；（3）当变阻箱R取
4、 4 时，且金属杆ab 运动的速度为2mv时，定值电阻R1消耗的电功率。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页学习好资料欢迎下载w16.0122212RvLBREp。3 （14 分） （2013 上海市闸北区期末）如图（1）所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为 0.8m，导轨平面与水平面夹角为，导轨电阻不计。 有一个匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长为1m 的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨电接触良好，金属棒的质量为0.1kg 、与导轨接触端间电阻为1。两金属导轨的上端连接右端电路，电路中R
5、2为一电阻箱。已知灯泡的电阻RL4，定值电阻R12 ，调节电阻箱使R212， 重力加速度g=10m/s2。将电键 S打开， 金属棒由静止释放，1s 后闭合电键，如图（2）所示为金属棒的速度随时间变化的图像。求：（1）斜面倾角 及磁感应强度B的大小；（2）若金属棒下滑距离为60m时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始下滑100m的过程中，整个电路产生的电热；（3）改变电阻箱R2的值，当R2为何值时，金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大；消耗的最大功率为多少？3 （14 分）解析：（1）电键 S打开，从图上得：sin5vagtm/s201sin302，F安BIL，IBLvmR总，2124 12(12)
6、6412LabLR RRRRRR总，从图上得：vm=18.75m/s ，当金属棒匀速 下 滑 时 速 度 最 大 ， 有 ：mgsinF安， 所 以mgsinB2L2vmR总， 得 ：v/ m/s 18.75 5 0 1 t/s 图（2）M P QB a N b R2R1S RL图（ 1）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页学习好资料欢迎下载2210.1 106sin218.75 0.8mmgRBVL总T=0.5T；（2）由动能定理：21sin02mmg SQmv21sin2mQmg Smv=32.42J ；（3）改
7、变电阻箱R2的值后，金属棒匀速下滑时的速度为vm，sinmgBI L总，22224()4LLR RRRRRR并，R2消耗的功率：2222222222224sin()()()4sin()RmgRUIRRmgBLPRRRBLR并总并并=2222222216sinsin16()()161688RmgmgBLRRBLRR。当R2=4时，R2消耗的功率最大：P2m222sin1625()16168mgBLRRW=1.5625W 。4 （2013 上海市黄浦区期末）如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成 =53角，导轨间接一阻值为3 的电阻R，导轨电阻忽略不计。在两平行虚线间有一与导轨
8、所在平面垂直的匀强磁场，磁场区域的宽度为d=0. 5m 。导体棒a 的质量为m1=0.1kg 、电阻为R1=6； 导体棒 b 的质量为m2=0.2kg 、 电阻为R2=3，它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M 、N 处同时将a、b 由静止释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，且当a 刚出磁场时 b 正好进入磁场。（sin53 0.8 ， cos53 0.6 ，g取 10m/s2，a、b 电流间的相互作用不计），求：（1）在 b 穿越磁场的过程中a、b 两导体棒上产生的热量之比；（2）在 a、b 两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量；（3） M 、N两点之间的
9、距离。d B 导体棒N M b a R 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 14 页学习好资料欢迎下载（3）设a 进入磁场的速度大小为v1，此时电路中的总电阻R总 1=（6+333+3）=7.5 （1 分）b进入磁场的速度大小为v2，此时电路中的总电阻R总 2=（3+636+3）=5（1 分）由m1gsin = B2L2 v1R总1和m2gsin = B2L2 v2R总2，可得v1v2=m1R总1m2R总2= 34又由v2= v1+adv1，得v2= v1+80.5v1由上述两式可得v12=12（m/s）2 ，v22=169
10、 v12 M 、N两点之间的距离s= v222av122a =712 m 。5 （14 分） （2013 上海宝山区期末质检）相距L=1.5m 的足够长金属导轨竖直放置，质量m1=1kg的金属棒ab和质量m2=0.27kg 的金属棒cd， 均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图1 所示，虚线上方磁场的方向垂直纸面向里，虚线下方磁场的方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数=0.75 ，两棒总电阻为 1.8 ，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上、大小按图2 所示规律变化的外力F作用下，从静止开始沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放。 （g=10m/
11、s2）（1）求ab棒加速度的大小和磁感应强度B的大小；（2）已知在2s 内外力F做了 26.8J 的功，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；（3）求出cd棒达到最大速度所需的时间t0，并在图 3 中定性画出cd棒所受摩擦力fcd随时间精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 14 页学习好资料欢迎下载变化的图线。（2）smatv/221，math221212122021211vmWWWAGF2212121018.26AWJWA8 .4，JWQA8. 4热图 1 图 2 fcdtO图 3 精选学习资料 - - - - - - - -
12、 - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 14 页学习好资料欢迎下载6、 （2013 上海市嘉定区期末）光滑水平轨道abc、ade在a端很接近但是不相连，bc段与de段平行，尺寸如图所示。轨道之间存在磁感应强度为B的匀强磁场。初始时质量m的杆 1 放置在b、d两点上， 杆 2 放置在杆 1 右侧L/2 处。除杆 2电阻为R外，杆 1和轨道电阻均不计。（1）若固定杆1，用水平外力以速度v0匀速向右拉动杆2。试利用法拉第电磁感应定律推导：杆 2 中的感应电动势大小E =BL v0。（2）若固定杆2，用水平外力将杆1 以初速度v0向左拉动，运动过程中保持杆中电流不变，杆 1 向左
13、运动位移L时速度的大小为多少？（3）在（ 2）问的过程中，杆1 向左运动位移L内，水平外力做的功为多少？（4）在（ 2）问的过程中，杆1 向左运动位移L用了多少时间？解析：（14 分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 14 页学习好资料欢迎下载（1）经过 t时间，E= t= BL(L2+v0t) BLL2t= BLv0 3 分（2）移动L后，切割长度L/2 2 分此时感应电动势E=BLv1/2=BLv0v1= 2v0 2 分（3）由动能定理W+WA=EK因为安培力FA=IlB，切割有效长度l与位移成线性关系均匀减小WA=I
14、LB+ILB/22L= 3ILB4L= 3B2L3v04RW=12m(2v0)212mv02 + 3B2L3v04R= 3B2L3v04R+32mv027 （8 分） （2013 福建三明市联考）如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d0.5m，导轨右端连接一阻值为R4 的小灯泡L. 在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为 2m.在t 0时刻，电阻为 r=1 的金属棒ab在水平恒力F=0.2N 作用下，由静止开始沿导轨向右运动,t 4s 时进入磁场，并恰好能够匀速运动。求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳
15、总结 - - - - - - -第 8 页，共 14 页学习好资料欢迎下载(1)0-4s内通过小灯泡的电流强度；(2) 金属棒在磁场中匀速运动的速度；(3) 金属棒的质量。 (2) 因金属棒在磁场中匀速运动，则FBId 1 分又：I =E/(R+r) ，E=Bdv 1分解得： v=1m/s 1 分(3) 金属棒未进入磁场的加速度为：avt0.25m/s21 分金属棒的质量：mFa0.8kg1 分8、 （14 分） （2013 上海市青浦区期末）如图甲所示，一边长为L2.5m、质量为m 0.5kg 的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为B0.8T 的有界
16、匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平向左的力F作用下由静止开始向左运动，经过 5s 线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中：（1）求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；（2）写出水平力F随时间变化的表达式；（3）已知在这5s 内力F做功为 1.92J ，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？解析：（14 分）M N B 甲乙0 I/A t/s 1 2 3 6 4 5 0.2 0.4 0.6 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 14 页学习好资料欢迎下载（1） （3 分）由tI图象的面积可得：CCq25.15.0521（1 分）RBLq24R（2 分）（2） （7 分）RBLvI（1 分）aRBLtvRBLtI（1 分）由tI图象的斜率可得：1.055 .0tI（1 分）2/2 .0sma（1 分）maFFA（1 分）atRLBmaF22（1 分）1 .02. 0 tF（1 分）（3） （4 分）smsmatv/1/52.0（1 分）根据动能定理：221m
