2013高考物理 真题分类解析 专题26 电磁感应综合性问题

1 20132013 高考物理分类解析高考物理分类解析 专题二十六 电磁感应综合性问题专题二十六 电磁感应综合性问题 1 19 分 2013 全国新课标理综 1 第 25 题 如图 两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为 间距为 L 导轨上端接有一平行板电容器 电容为 C 导轨处于匀强磁场中 磁感应强 度大小为 B 方向垂直于导轨平面 在导轨上放置一质量为 m 的金属棒 棒可沿导轨下滑 且在下滑过程中保 持与导轨垂直并良好接触 已知金属 棒与导轨之间的动摩擦因数为 重 力加速度大小为 g 忽略所有电阻 让金属棒从导轨上端由静止开始下滑 求 1 电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系 2 金属棒的速度大小随时间变化的关系 命题意图 本题考查电磁感应 摩擦力 安培力 电容器 电流 牛顿第二定律等基础 知识点 意在考查考生应用相关知识定量分析物理问题 解决问题的能力 解析 1 设金属棒下滑的速度大小为 v 则感应电动势为 E BLv 平行板电容器两极板之间的电势差为 U E 设此时电容器极板上积累的电荷量为 Q 由电容定义有 C Q U 联立 式解得 Q CBLv 2 设金属棒的速度大小为 v 时经历时间为 t 通过金属棒的电流为 i 金属棒受到的磁 场的作用力方向沿导轨向上 大小为 f1 BLi 设在时间间隔 t t t 内流经金属棒的电荷量为 Q 按定义有 i Q t Q 也是平行板电容器极板在时间间隔 t t t 内增加的电荷量 由 式得 Q CBL v 式中 v为金属棒的速度变化量 按照定义有 a v t 2 金属棒所受到的摩擦力方向斜向上 大小为 f2 N 式中 N 是金属棒对于导轨的正压力的大小 有 N mgcos 金属棒在时刻 t 的加速度方向沿斜面向下 设其大小为 a 根据牛顿第二定律有 mgsin f1 f2 ma 联立 至 式解得 a g CLBm m 22 cossin 由 式及题设可知 金属棒做初速度为零的匀加速运动 t 时刻金属棒的速度大小为 v gt CLBm m 22 cossin 2 2013 高考上海物理第 33 题 16 分 如图 两根相距 L 0 4m 电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置 一 端与阻值R 0 15 的电阻相连 导轨x 0 一侧存在 沿x方向均匀增大的稳恒磁场 其方向与导轨平面垂 直 变化率k 0 5T m x 0 处磁场的磁感应强度B0 0 5T 一根质量m 0 1kg 电 阻r 0 05 的金属棒置于导轨上 并与导轨垂直 棒在外力作用下从x 0 处以初速 度v0 2m s 沿导轨向右运动 运动过程中电阻上消耗的功率不变 求 1 电路中的电流 2 金属棒在x 2m 处的速度 3 金属棒从x 0 运动到x 2m 过程中安培力做功的大小 4 金属棒从x 0 运动到x 2m 过程中外力的平均功率 解析 1 在 x 0 时 E B0Lv 0 5 0 4 2V 0 4V 电路中的电流 I E R r 2A 2 在x 2m 处 磁感应强度 B2 B0 kx2 0 5T 0 5T m 2m 1 5T E B2Lv2 解得 金属棒在x 2m 处的速度v2 m s 3 2 3 金属棒从x 0 开始运动时的安培力 F0 B0IL 0 5 2 0 4N 0 4N 到x 2m 时的安培力 FA B2IL 1 5 2 0 4N 1 2N 3 过程中安培力做功的大小 W F0 FA x 1 6J 2 1 4 由 EIt W 解得 t 2s 由动能定理 Pt W mv22 mv02 2 1 2 1 解得 P W 0 71W 90 64 3 2013 高考江苏物理第 13 题 15 分 如图所示 匀强磁场中有一矩形闭合线圈 abcd 线圈平面与磁 场垂直 已知线圈的匝数 N 100 边长 ab 1 0m bc 0 5m 电阻 r 2 磁感应强度 B 在 0 1s 内从零均匀变化到 0 2T 在 1 5s 内从 0 2T 均匀变化到 0 2T 取垂直纸面向里为磁场的正方向 求 1 0 5s 时线圈内感应电动势的大小 E 和感应电流的方向 2 在 1 5s 内通过线圈的电荷量 q 3 在 0 5s 内线圈产生的焦耳热 Q 解析 1 感应电动势 E1 N 磁通量变化 1 B1S 1 1 t 解得 E1 NS 1 1 t B 代入数据得 E1 10V 由楞次定律可判断出感应电流的方向为 a d c b a 2 同理可得 E2 NS 感应电流 I2 E2 r 电量 q I2 t2 2 2 t B 解得 q NS r B2 代入数据得 q 10C 4 3 0 1s 内产生的焦耳热 Q1 I12r t1 且 I1 E1 r 1 5s 内产生的焦耳热 Q2 I22r t2 在 0 5s 内线圈产生的焦耳热 Q Q1 Q2 代入数据得 Q 100J 4 2013 高考广东理综第 36 题 图 19 a 所示 在垂直于匀强磁场 B 的平面内 半 径为 r 的金属圆盘绕过圆心 O 的轴承转动 圆心 O 和边缘 K 通过电刷与一个电路连接 电 路中的 P 是加上一定正向电压才能导通的电子元件 流过电流表的电流 I 与圆盘角速度 的关系如图 19 b 所示 其中 ab 段和 bc 段均为直线 且 ab 段过坐标原点 0 代表圆 盘逆时针转动 已知 R 3 0 B 1 0T r 0 2m 忽略圆盘 电流表和导线的电阻 1 根据图 19 b 写出 ab bc 段对应的 I 与 的关 系式 2 求出图 19 b 中 b c 两点对应的 P 两端的电压 Ub Uc 3 分别求出 ab bc 段流过 P 的电流IP与其两端电压 UP的关系式 4 考点 电磁感应 欧姆定律 并联电路规律 直线两点式 解析 1 图像得出三点坐标 o 0 0 b 15 0 1 c 45 0 4 由直线的两点式得 I 与 关系式 451505 0 100 1545 150 I 2 圆盘切割磁感线产生的电动势为 02 0 2 1 2 0 2 rB r BrE 当 15rad s 时 产生的电动势为 E 0 02 15V 0 3V AI c b a 0 srad 15 30 45 60 60453015 4 0 3 0 2 0 1 0 1 0 2 0 3 0 4 0 卓越教育李咏华作图 图 19 b 5 当 45rad s 时 产生的电动势为 E 0