2018年6月13日电磁感应的综合应用-试题君之每日一题君2017-2018学年下学期高二物理期末复习含解析精品

1、6月13日电磁感应的综合应用考纲要求：n难易程度：如图，虚线范围内为两个磁感应强度大小相同，方向相反的匀强磁场区域。一闭合线框以恒定速度从图示 位置匀速向右运动（所有尺寸见图），则线圈中感应电流随时间变化的关系图正确的是（取顺时针方向的 电流为正）【试题解析】 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，当线圈向右运动，的过程中，线圈中感应电2流11=地；当线圈向右从 L-l的运动过程中，线圈中感应电流 12=2型，根据右手定则，I1?I2的方向R2R逆时针，所以D错；当线圈向右从l 一。l的运动过程中，线圈中感应电流l3=2Bdv,方向顺时针，A错;2R当线圈向右从 31-2 1的运动过程中，

2、线圈中感应电流I 4 = 4Bdv,方向顺时针，B对，C错。2R【知识补给】电磁感应的综合应用一、电磁感应中的图象问题对电磁感应图象问题的考查主要以选择题为主，是常考知识点，高考对第一类问题考查得较多。不管是哪种类型，电磁感应中图象问题常需要利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律。解决此类问题的一般步骤：a.明确图象的种类；b.分析电磁感应的具体过程；c.结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数方程；d.根据函数方程进行数学分析。如斜率及其变化、两轴的截距、图线与横坐标轴所围图形的面积等代表的物理意义；e.画图象或判断图象。二、电磁感应中的电路问题1.电磁感应中电

3、路知识的关系图：闭合电路电磁感应三、电磁感应中的力学问题1 .题型特点：电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学 问题联系在一起，解决这类问题，不仅要应用电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培力的计算公式等，还要应用力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动能定理、 机械能守恒定律等。要将电磁学和力学的知识综合起来应用。2 .解题方法：(1)选择研究对象，即哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统；(2)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；(3)求回路中的电流大小；(4)分析其受力情况；(5)分析研究对象所受

4、各力的做功情况和合外力做功情况，选定所要应用的物理规律；(6)运用物理规律列方程求解。解电磁感应中的力学问题，要抓好受力情况、运动情况的动态分析：导体受力运动产生感应电动势一感应 电流一通电导体受安培力一合外力变化一加速度变化一速度变化，周而复始地循环，循环结束时，加速度 等于零，导体达到稳定状态。四、电磁感应中的能量问题1 .题型特点：电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程，而能量的转化是通过安培力做功的形式 实现的，安培力做功的过程，是电能转化为其他形式能的过程，外力克服安培力做功，则是其他形式的能 转化为电能的过程。2 .求解思路(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W=UIt

5、或Q=I2Rt直接进行计算；(2)若电流变化，则：利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；利 用能量守恒求解，若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能。解题思路如下： a.用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；b.画出等效电路，求出回路中电阻消耗的电功率表达式；c.分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。隆如图所示，在水平桌面上放置两条相距1、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd,阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连.质量为m电阻不计的滑杆 MNI直于导轨并可在导轨上滑动。整个装置放置于

6、竖直方 向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为区滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与另一质量也为 m的物块相连，绳处于拉直状态。现从静止开始释放物块，若当物块下落高度C 22h = m gR时恰好达到最大速度,用 g表示重力加速度，则 (B1)A.物块最大速度为2mgR (Bl)2B.物块最大速度为mgR-Z 2(Bl)C.在此过程中电阻R放出的热量为32-2mgR4(Bl)D.物块达到最大速度时刻，电阻 R消耗的功率为22mgR2(Bl)婚如图所示，MN PQ是倾角为0的两平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计。空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大

7、小为Bo导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为 簿电阻均为r,轨道宽度为L,与轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与 ab棒中点连接，细线承受的最大拉力Tm=2mgsin0。今将cd棒由静止释放，则细线被拉断时,cd棒的2mgrsinA.速度大小是一瞑 一B2L2C.加速度大小是 2gsin 0B.加速度大小是 0D卷如图，两根电阻不计的足够长光滑金属导轨MN PQ间距为L,两导轨构成的平面与水平面成金属棒ab、cd用绝缘轻绳连接，其电阻均为R,质量分别为m和2m沿斜面向上的外力F作用在cd上使两棒静止，整个装置处在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场

8、中，重力加速度为go将轻绳烧断后，保持 F不变，金属棒始终与导轨垂直且接触良好。则BA.轻绳烧断瞬间，cd的加速度大小为a=gsin2B.轻绳烧断后，cd做匀加速运动C.轻绳烧断后，任意时刻两棒运动的速度大小之比为vab ：vcd =1: 24mgRsin iD.棒 ab的取大速度为 vabm =22B的匀强磁场中，一端t=0的时刻开始运动,3B L邓如图所示间距为 L的光滑平行金属导轨，水平放置在竖直方向的磁感应强度为 接阻值是R的电阻。一电阻为 R、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力作用下从 . , 冗 其速度随时间的变化规律v=VmSin6t,不计导轨电阻。则从 1=0到1 =时间内外

9、力F所做的功为2 2 2 2心2 L，m A.-4-，(R R)2 2 2 c TB L vm C.4- .(R R) 演把总电阻为-mvm2D.2 2 2店 L vm2 -(R R)2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图甲所示，一长度为2a,电阻等于R,粗细均匀的金属棒 MNa在圆环上，它与圆环始终保持良好接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求:X(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率。J一个质量m=0.1 kg的正方形金属框总电阻 R=0.5 ，金属框放在表面绝缘的斜面AA B'

10、 B的顶端(金属框上边与AA'重合)，自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB'平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与BB重合)，设金属框在下滑过程中的速度为v,与此对应的位移为x,那么v2-x图象如图所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，金属框与斜面间的动摩擦因数科=0.5,取 g=10 m/s 2, sin 53 ° =0.8; cos 53 ° =0.6。(1)根据v2-x图象所提供的信息，计算出金属框从斜面顶端滑至底端所需的时间T；(2)求出斜面AA' B' B的倾斜角0 ;(3)求匀强磁场的磁感应强度B

11、的大小。力,即'= mg,所敏/.此时出消耗的功率P -五小垣二m甲i)选项B、D正RB tB I碉：根据能拊转化与守恒定律得加助二。+可2第叱，则°=： 4 .选项c也正蹒.循 AD细线被拉断时，拉力达到 Tm =2mgsin日，根据平衡条件有 Tm = Fa +mgsin日，可得ab棒所受安培力Fa =mgsin日，由于两棒的电流相等，所受安培力大小相等，由Fa = BIL , I =-E ,2r2mgr sin -E =BLv ,可得 cd棒的速度 v = 一一，A正确，B错误；对 cd棒，根据牛顿第二定律有 B2L2mg sin - Fa =ma,得 a=0, C 错

12、误，D 正确。苇AD烧断轻绳前，对两棒整体有 F =3mgsinB ,烧断轻绳瞬间cd棒速度为零，在沿斜面方向上，由g sin -牛顿第二定律有2ma = F -2mgs1nH ,可得a=g, a正确；由cd棒切割磁感线运动，受到沿导轨2向下的安培力作用，且随着速度增大，安培力增大，故cd做变加速运动，当 F =2mgsin8 +Fa ,即安培力Fa =mgsin日后，cd沿导轨向上做匀速直线运动，B错误；通过两棒的电流相等，故受到的安培力等大反向，两棒整体在沿导轨方向动量守恒，有mvab =2mvcd ,可得 Vab :vcd =2:1 , C错误；当 ab 棒和 cd 棒加速度为零时，速度

13、均达到最大，此时棒受到的安培力4mgRsin 二E =BL(Vabm +Vcdm),联立解得 Vabm =一2-一，D正确。3B LWA 根据法拉第电磁感应定律可知，金属棒振动时产生的感应电动势为：=BIL =mgsinO , I =, 2Re= BLVm sinwt ,此电动势 BLVm 一 冗的有效值为E=m ,则从t =0到t = 时间内电阻R产生的热量为:% 22 2. 2 2田L Vm4 (R Ro),花r , r ,12在t=时刻金属棒的速度为 Vm，则动能为-mVm ,则在这段时间内外力2:二:2故选项A正磷。F所做的功为_ 2 2 27B2L2vm4，(R R。)22mVm(2

14、)(1)把切割率盛线的金属棒看成一个具有内阻为双，电源电动将为E的电源，而上半圆环者或两个并联赶阻，回出等改电珞的图已所示.等段电源电动势为R .外电路绮总电阻为犬外% + AE海上赶流大小为六克电IBav4 Bav3F电流方向从N流向MR外2根据分压原理，棒两漏的电压为UMn=E= BavR外R 3(2)圆环和金属棒上消耗的总热功率为2 2 2p=ie=8B a v3R的(1)(2) 53(3) b =33(1)由v2-x图象可知：Xi=0.9 m Vi=3 m/s做匀加速运动；X2=1.0 m Vi=3 m/s做匀速运动;X3=1.6 m ,末速度V2=5 m/s ,做匀加速运动；设线框在以上三段的运动时间分别为匕、t2、t3。1, , cc则 x1 =V|t| ,所以 11=0.6 s ;2，1X2 =V1t2 ,所以 t2 =- s31，、 C，4;则丁 =t1 -t2 t3 = s3x3 =-(V1 +v2)t3,则 13=0.4 s 2(2)级框加速下清时,由牛填第二定律得mgsin &-fimg&ys 6=ma由B.Om/