高考物理 高考频点模拟题精选分类解析38 与电磁感应相关的能量问题.doc

高考物理高频考点2012模拟题精选分类解析 高频考点38 与电磁感应相关的能量问题第8题图7（2012年2月宁波八校联考）如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长不等的单匝闭合正方形线圈和，分别用相同材料，不同粗细的导线绕制（为边长短的细导线）两线圈的下边距磁场上界面高度相同，同由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈、落地时的速度大小分别为v1、v2，运动时间分别为t1、t2 在磁场中运动时产生的热量分别为q1、q2不计空气阻力，则a.v1 v2，q1t2 b.v1 v2，q1q2， t1 q2 ，t1t2 d.v1 =v2，q1q2， t1 =t212（2012年2月河北省衡水中学下学期一调考试）如图所示，水平面内两光滑的平行金属导轨，左端与电阻r相连接，匀强磁场b竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好今对金属棒施加一个水平向右的外力f，使金属棒从a位置开始向右做初速度为零的匀加速运动，依次通过位置b和c。.若导轨与金属棒的电阻不计，ab与bc的距离相等，关于金属棒在运动过程中的有关说法正确的是()a金属棒通过b、c两位置时，外力f的大小之比为1b金属棒通过b、c两位置时，电阻r的电功率之比为12c从a到b和从b到c的两个过程中，通过金属棒横截面的电荷量之比为11d从a到b和从b到c的两个过程中，电阻r上产生的热量之比为11braf15. （2012年2月济南检测）如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m的金属棒ab。导轨的一端连接电阻r，其它电阻均不计，磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力f作用下由静止开始向右运动。则a随着ab运动速度的增大，其加速度也增大b外力f对ab做的功等于电路中产生的电能c当ab做匀速运动时，外力f做功的功率等于电路中的电功率d无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能15.答案：cd解析：金属棒ab在一水平恒力f作用下由静止开始向右运动，随着ab运动速度的增大，产生的感应电流增大，所受与f方向相反的安培力增大，其加速度减小，选项a错误；外力f对ab做的功等于电路中产生的电能和导体棒增加的动能之和，选项b错误；由能量守恒定律可知，当ab做匀速运动时，外力f做功的功率等于电路中的电功率，选项c正确；无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能，选项d正确。24（2012江西重点中学联盟第一次联考）一质量为m、电阻为r的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30角，两导轨上端用一电阻r相连，如图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v ，则金属杆在滑行过程中( )a向上滑行的时间小于向下滑行的时间b在向上滑行时电阻r上产生的热量大于向下滑行时电阻r上产生的热量c向上滑行时与向下滑行时通过电阻r的电荷量相等d金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻r上产生的热量为小于，选项d错误。6(2012年3月山东德州一模)如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。绝缘轻绳一端固定，另一端系于导体棒a的中点，轻绳保持竖直。将导体棒b由边界水平的匀强磁场上方某一高度处静止释放。匀强磁场的宽度一定，方向与导轨平面垂直，两导体棒电阻均为r且与导轨始终保持良好接触。下列说法正确的是 ab进入磁场后，a中的电流方向向左 bb进入磁场后，轻绳对a的拉力增大 cb进入磁场后，重力做功的瞬时功率可能增大 db由静止释放到穿出磁场的过程中，a中产生的焦耳热等于b减少的机械能6.答案：ac解析：b进入磁场后，b中电流方向向右，a中的电流方向向左，选项a正确；b进入磁场后，由于ab二者电流方向相反，二者相斥，轻绳对a的拉力减小，选项b错误；b进入磁场后，所受安培力可能小于重力，继续加速运动，重力做功的瞬时功率可能增大，选项c正确；b由静止释放到穿出磁场的过程中，a和b中产生的焦耳热等于b减少的机械能，选项d错误。br1r2r3ab4（2012年4月浦东新区质量抽测）如图所示，倾斜的平行导轨处在匀强磁场中，导轨上、下两边的电阻分别为r13和r26，金属棒ab的电阻r34，其余电阻不计。则金属棒ab沿着粗糙的导轨加速下滑的过程中（a）安培力对金属棒做功等于金属棒机械能的减少量（b）重力和安培力对金属棒做功之和大于金属棒动能的增量（c）r1和r2发热功率之比p1:p21:2（d）r1、r2和r3产生的焦耳热之比q1:q2:q32:1:6正确。4（2012年4月浙江绍兴模拟）两根足够长的平行光滑导轨竖直固定放置，顶端接一电阻r，导轨所在平面与匀强磁场垂直。将一金属棒与下端固定的轻弹簧的上端拴接，金属棒和导轨接触良好，重力加速度为g，如图所示。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则a金属棒在最低点的加速度小于gb回路中产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量c当弹簧弹力等于金属棒的重力时，金属棒下落速度最大d金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度答案：ad解析：由于金属棒在运动过程中受到与速度方向相反的安培力作用，金属棒在最低点的加速度小于g，选项a正确；回路中产生的总热量等于金属棒机械能的减少量，选项b错误；当弹簧弹力与安培力之和等于金属棒的重力时，金属棒下落速度最大，选项c错误；由于金属棒运动过程中产生电能，金属棒在以后运动过程中的最大高度一定低于静止释放时的高度，选项d正确。6、(20分) (2012年四月天津武清区一模)2010年上海世博会某国家馆内，有一“发电”地板，利用游人走过此处，踩踏地板发电。其原因是地板下有一发电装置，如图l所示，装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈，紧固在与地板相连的塑料圆筒p上。磁场的磁感线沿半径方向均匀分布，图2为横截面俯视图。轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧(图中只画出其中的两个)。当地板上下往返运动时，便能发电。若线圈所在位置磁感应强度大小为b，线圈的总电阻为r0，现用它向一个电阻为r的小灯泡供电。为了便于研究，将某人走过时地板发生的位移一时间变化的规律简化为图3所示。(取地板初始位置x=0，竖直向下为位移的正方向，且弹簧始终处在弹性限度内。)（1）取图2中逆时针方向电流为正方向，请在图4所示坐标系中画出线圈中感应电流i随时间t变化的图线，并标明相应纵坐标。要求写出相关的计算和判断过程。（2）t= t0/2时地板受到的压力。（3）求人踩踏一次地板所做的功。解：（1）0t0时间，地板向下做匀速运动，其速度v=x0/t0，线圈切割磁感线产生的感应电动势e=nb2rv=2nbrx0/t0，感应电流i= e/r=2nbrx0/rt0；0t0时间，地板向下做匀速运动，其速度v=x0/t0，线圈切割磁感线产生的感应电动势e=-nb2rv=-2nbrx0/t0，感应电流i= e/r=-2nbrx0/rt0；（2）t= t0/2时，地板向下位移x0/2，弹簧弹力kx0/2，安培力为nbi2r=2nbir，由平衡条件可知，地板受到的压力f= kx0/2+2nbir。（3）由功能关系可得人踩踏一次地板所做的功w=2i2r t0=4n2b22r2x02/rt0。7（18分）（2012广东汕头二模）如图所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为l，导轨左端连接一个电阻一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向下，磁感应强度为b对杆施加一个大小为f、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力求： （1）导轨对杆ab的阻力大小f （2）杆ab中通过的电流及其方向 （3）导轨左端所接电阻的阻值r7.解析：（1）杆进入磁场前做匀加速运动，有 （2分） （2分） 解得导轨对杆的阻力 （2分）（2）杆进入磁场后做匀速运动，有 （2分） 杆ab所受的安培力 （1分）解得杆ab中通过的电流 （2分）杆中的电流方向自a流向b （2分）（3）杆产生的感应电动势 （1分） 杆中的感应电流 （2分）解得导轨左端所接电阻阻值 （2分）6. (20分) （2012年5月福建厦门模拟）如图所示，倾角为的足够长的光滑绝缘斜面上存在宽度均为l的匀强磁场和匀强电场区域，磁场的下边界与电场的上边界相距为3l，其中电场方向沿斜面向上，磁场方向垂直于斜面向下、磁感应强度的大小为b。电荷量为q的带正电小球（视为质点）通过长度为l的绝缘轻杆与边长为l、电阻为r的正方形单匝线框相连，组成总质量为m的“ ”型装置，置于斜面上，线框下边与磁场的上边界重合。现将该装置由静止释放，当线框下边刚离开磁场时恰好做匀速运动；当小球运动到电场的下边界时刚好返回。已知l=1m，b=0.8t，q=2.210-6c，r=0.1，m=0.8kg，=53，sin53=0.8，g取10m/s2。求：线框做匀速运动时的速度大小； 电场强度的大小；正方形单匝线框中产生的总焦耳热.6.解：设线框下边离开磁场时做匀速直线运动的速度为v0，则： e=bl v0 (1分)i=e/r， (1分)fa=bil (1分)根据平衡条件：mgsin - fa=0 （2 分）可解得v0=1m/s。 （2 分）（2）从线框刚离开磁场区域到小球刚运动到电场的下边界，根据动能定理：-qel+mgsin2l=0-mv02 （3分）可求得:e=6106n/c （3分） （3）设从线框下边界第一次进入磁场到上边界第一次离开磁场过程中线框中产生的焦耳热为q1,对该过程应用动能定理有mgsin2l -q1=mv02 (2分)故, 线框中产生的总焦耳热q=q1+q2， (2分)得: q=12.8j （1分）解法二：经足够长时间后，线框上边界运动到磁场下边界时速度恰好减为零， 线框最终不会再进入磁场，即线框之后运动的最高点是线框的上边与磁场的下边界重合，不再产生焦耳热。设线框从开始的下边界第一次进入磁场至线框的上边与磁场的下边界重合的最终状态过程中产生的焦耳热为q,依能量守恒定律有：q=2mglsin （4分）解得:q=12.8j （3分）8（2012内蒙古包头三模）如图甲,电阻不计的轨道mon与prq平行放置，on及rq与水平面的倾角=53，mo及pr部分的匀强磁场竖直向下，on及rq部分的磁场平行轨道向下，磁场的磁感应强度大小相同，两根相同的导体棒ab和cd分别放置在导轨上，与导轨垂直并始终接触良好。棒的质量m=1.0kg，r=1.0，长度与导轨间距相同，l=1.0m，棒与导轨间动摩擦因数=0.5，现对ab棒施加一个方向向右，大力随乙图规律变化的力f的作用，同时由静止释放cd棒，则ab棒做初速度为零的匀加速直线运动，g取10m/s2，求：(1)ab棒的加速度大小；(2)磁感应强度b的大小；(3)若已知在前2s内外力做功w=30j，求这一过程中电路产生的焦耳热；a甲62o10ft乙pcbdbbrmonqf(3)求cd棒达到最大速度所需的时间. w-mg x-q=mv2 q=18j(4)当时间为t时，cd棒平衡，速度最大 n=bil+mgcos53 f=n mgsin53=f mgsin53= 解得：t=5s9.(20分）（2012年4月四川绵阳二模）如图所示，两根足够长、电阻不计、间距为d的光滑平行金属导轨，其所在平面与水平面夹角为，导轨平面内的矩形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度大小b方向垂直于斜面向上，ab与cd之间相距为l0金属杆甲、乙的阻值相同，质量均为m,甲杆在磁场区域的上边界ab处，乙杆在甲杆上方与甲相距l处，甲、乙两杆都与导轨垂直。静止释放两杆的同时，在甲杆上施加一个垂直于杆平行于导轨的外力f，使甲杆在有磁场的矩形区域内向下做匀加速直线运动，加速度大小甲离开磁场时撤去f，乙杆进入磁场后恰好做匀速运动，然后离开磁场。(1 )求每根金属杆的电阻r是多大？(2 )从释放金属杆开始计时，求外力f随时间t的变化关系式？并说明f的方向。 (3 )若整个过程中，乙金属杆共产生热量q，求外力f对甲金属杆做的功w是多少?9解：(1) 设甲在磁场区域abcd内运动时间为t1，乙从开始运动到ab位置的时间为t2，则， 1分t1t2，即甲离开磁场时，乙还没有进入磁场。 1分设乙进入磁场时的速度为v1，乙中的感应电动势为e1，回路中的电流为i1，则 1分e1= bdv1 1分i1=e1/2r 1分mgsin = bi1d 1分解得 1分(2) 从释放金属杆开始计时，设经过时间t，甲的速度为v，甲中的感应电动势为e，回路中的电流为i，外力为f，则v= at 1分e= bdv 1分i=e/2r 1分f +mgsinbid = ma 1分a = 2gsin解得 （0t） 1分方向垂直于杆平行于导轨向下。 1分(3) 甲在磁场中运动过程中，乙没有进入磁场，设甲离开磁场时速度为v0，乙沿导轨运动的距离是x，甲、乙产生的热量相同，设分别为q1，则 1分 2分解得乙在磁场中运动过程中，甲乙产生相同的热量，设分别为q 2，则2q2 = mglsin 2分根据题意有q = q1 + q2 1分解得 w = 2q 1分acpqghmnbddeb25（江苏南通市2012届高三第