2019届高考物理总复习第十章电磁感应突破全国卷9电磁感应中的力学综合问题的求解突破训练

1、突破全国卷 9 电磁感应中的力学综合问题的求解【突破训练】1 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I= 0.5 m 左端接有阻值R= 0.3Q的电阻一质量 仆 0.1 kg，电阻r= 0.1Q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= 0.4 T 金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a= 2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移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Q：Q2= 2 : 1.导轨足够长且电阻不计，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保解析：(1

2、)设金属棒匀加速运动的时间为t,回路的磁通量的变化量为 ，回路中的其中=BIx设回路中的平均电流为I，由闭合电路欧姆定律得r=R+r则通过电阻R的电荷量为q=It/ 1Blx联立式，得q=R+r代入数据得q= 4.5 C.(2)设撤去外力时金属棒的速度为v,对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v2= 2ax设金属棒在撤去外力后的运动过程中克服安培力所做的功为W= 0-制撤去外力后回路中产生的焦耳热Q=W持良好接触求:外力做的功W.平均感应电动势为E由法拉W由动能定理得(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热2联立式，代入数据得Q= 1.8 J 3(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之

3、比Q:02= 2 ： 1,可得Q= 3.6 J在金属棒运动的整个过程中，外力F克服安培力做功，由功能关系可知W=Q+Q由式得W= 5.4 J.答案：(1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J2.(2018 石家庄质检)如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN PQ被固定在水平面上，导轨间距1= 0.6 m 两导轨的左端用导线连接电阻R及理想电压表 V,电阻为r=2Q的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻F2，已知R= 2Q,R,= 1Q,导轨及导线电阻均不计.在矩形区域CDF两有竖直向上的磁场，CE=0.2 m,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.开始时电压表有示数

4、，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒力F,使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在 磁场区域内运动的过程中电压表的示数始终保持不变.求：(1)t= 0.1 s 时电压表的示数；(2) 恒力F的大小；(3) 从t= 0 时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量.解析：(1)设磁场宽度为d=CE在 00.2 s 的时间内，有E=4r= Bld= 0.6 Vtt此时，R与金属棒并联后再与F2串联R= R并+R=1Q +1Q =2QU=RR并=0.3 V.(2)金属棒进入磁场后，R与艮并联后再与r串联，有U UI =R+R=0.45 AFA=BlI=1.00X

5、0.45X0.6N= 0.27 N由于金属棒进入磁场后电压表的示数始终不变，所以金属棒做匀速运动，所以恒力F的大小F=FA=0.27 N.4(3)在 00.2 s 的时间内有0.036 J5金属棒进入磁场后，有RR28RTR2+r=3QE=IR= 1.2 VE=Blv,v= 2.0 m/s,d 0.2t= - s = 0.1 sv2Q-E It - 0.054 JQ总Q+ Q 0.036 J + 0.054 J 0.09 J.答案：(1)0.3 V (2)0.27 N3. (2015 高考天津卷)如图所示，“凸”字形硬质金属线框质量为m相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为I,cd

6、边长为 2l，ab与cd平行，间距为 21.匀强磁场区域的上下边界均水 平，磁场方向垂直于线框所在平面开始时，cd边到磁场上边界的距离为2I，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、pq边离开磁 场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g.求：(1) 线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；(2) 磁场上下边界间的距离H解析：(1)设磁场的磁感应强度大小为B, cd边刚进入磁场时，线框做匀速运动的速度为V1，c

7、d边上的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律，有E= 2BIv1设线框总电阻为R此时线框中电流为丨1,由闭合电路欧姆定律，有E|1=R设此时线框所受安培力为F1,有F1= 2I1IB由于线框做匀速运动，其受力平衡，有mg= F1(3)0.09 J6由式得mgRV1=4BT设ab边离开磁场之前，线框做匀速运动的速度为V2,同理可得mgRV2=B2T由式得V2= 4vi.(2)线框自释放直到cd边进入磁场前，由机械能守恒定律，有122mgl= qmv1212mg2I+F)= mv2mv+Q由式得H=卫+ 28I.mgQ答案：(1)4 倍(2)m孑 28I平面与水平面的夹角为 0 ,并处于磁感应强度

8、大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁/ A场中.左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和R分别表示定值电阻和滑动变阻器的(1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示.线框完全穿过磁场的过程中，由能量守恒定律，有4如图所示，垂直放在相距为I的平行光滑金属导轨上，导轨阻值，不计其他电阻.1(1)调节R=R,释放导体棒，当导体棒沿导轨匀速下滑时,求通过导体棒的电流I及导体棒的速率V.(2)改变R,待导体棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m带电荷量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的FL解析:97导体棒所受安培力F安=BII导体棒匀速下滑,所以F安=Mgsin联立式，解得I Mi