高中物理 电磁感应与能量综合类问题分析同步练习 教科版选修3-2

1、高二物理教育科学版电磁感应与能量综合类问题分析同步练习（答题时间：35分钟）1、（2006·全国）如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属ab放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉杆ab，使它由静止开始向右运动，杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计. 用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于（ ）A. F的功率B. 安培力的功率的绝对值C. F与安培力的合力的功率D. iE2. （2006·上海）如图所示

2、，平行金属导轨与水平面成角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时（ ）A. 电阻R1消耗的热功率为Fv/3B. 电阻R2消耗的热功率为Fv/6C. 整个装置因摩擦而消耗的热功率为D. 整个装置消耗的机械功率为3. （2003·上海）如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），R14、R2=8（导轨其他部分电阻不计）. 导轨OAC的形状满足方程（单

3、位：m），磁感应强度B0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面。一足够长的金属棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在导轨上从O点滑动到C点，棒与导轨接触良好且始终保持与OC导轨垂直，不计棒的电阻. 求：（1）外力F的最大值；（2）金属棒在导轨上运动时电阻丝R1上消耗的最大功率；（3）在滑动过程中通过金属棒的电流I与时间t的关系。4.（2004·福建、浙江）下图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在的平面（纸面）向里. 导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的，距离为l1，c1d1段与c2d2

4、段也是竖直的，距离为l2，x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为m1和m2，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触. 两杆与导轨构成的回路的总电阻为R，F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力. 已知两杆运动到图示位置时，已匀速向上运动，求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率. 5.（2006·上海）如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里。线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场。

5、整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动. 求：（1）线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2。（2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1。（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q。【试题答案】1. 答案：BD 点拨：由题知回路中的感应电流i随时间增大，则杆ab必向后做加速运动，此时外力F的功率有两个转化方向：一个是杆ab的动能，一个是电阻上的电能. 另外由“安培力做功是其他形式的能转化为电能的途径，安培力做多少功，则其他形式的能就有多少转化成了电能”知，电阻上消耗的功率应等于安培力功率的绝对值（该过程安培力对杆做负功），B项对而A项错。因杆与导轨电阻不计，故电阻上消

6、耗的功率又可等于iE，D项对，C项中F与安培力的合力的功率应等于杆ab动能在单位时间内的增加，故C项错。2. 答案：BCD 点拨：由串并联电路特点可知流过ab棒的电流是流过R1、R2电流的2倍，则ab棒消耗的热功率是R1或R2的4倍. 故电阻R1或R2消耗的热功率只占总热功率的，而安培力做功的功率即是机械能转化为电能进而转化为电阻热能的功率，故B项对。摩擦力，故因摩擦而消耗的热功率应为，C项对，棒上滑时系统消耗的机械功率应等于系统消耗的电功率和摩擦热功率之和，故D项对。3. 解析：（1）金属棒匀速运动F外=F安。棒中产生的感应电动势E=BLv.感应电流I=E/R总。所需加的外力F外=BIL=。式中L为金属棒切割磁感线的有效长度，与位置（x）有关。当时，L有最大值。（2）当L有最大值时，电路中电流最大，R1消耗的功率也最大。=1(W)（3）金属棒与导轨接触点间的长度随时间变化。且，4. 解析：设杆向上运动的速度为v，因杆的运动，两杆与导轨构成的回路的面积减少，从而磁通量也减少，由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势的大小。回路中的电流电流沿顺时针方向，两金属杆都要受到安培力作用，作用于杆x1y1的安培力为方向向上，作用于杆x2y2的安培力方向向下，当杆做匀速运动时，根据牛顿第二定律有解以上各式，得作用于两杆的重力的功率的大小电阻上的热功率由式可得5. 解析：（1）