江苏省2025版高考物理三轮复习热点15电磁感应定律的综合应用练习含解析

PAGE5-热点15电磁感应定律的综合应用(建议用时：20分钟)1.(2024·江苏一模)如图所示，匝数为N＝100、边长为L＝0.5m、阻值为r＝1.5Ω的正方形导线框与间距为d＝0.5m的竖直导轨相连，正方形线框的上半部分处在水平向外的磁场B1中，导轨的下部存在着水平向里的磁感应强度为B2＝1T的匀强磁场．质量为m＝0.2kg、电阻为R＝0.5Ω的导体棒ab可以沿竖直导轨无摩擦地滑动，导体棒始终与导轨接触良好．当磁场B1发生改变时，导体棒ab刚好能处于静止状态．重力加速度g取10m/s2，试求：(1)此时通过ab棒的电流I的大小和方向；(2)此过程中磁场B1的改变率；(3)起先的5s内回路中产生的焦耳热Q.2．(2024·苏州市模拟)如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B.一边长为L，质量为m、电阻为R的正方形单匝导线框abcd放在水平桌面上．在水平拉力作用下，线框从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚进入磁场时撤去拉力，ab边恰好能到达磁场的右边界．已知线框与桌面间动摩擦因数为μ，磁场宽度大于L，重力加速度为g.求：(1)ab边刚进入磁场时，其两端的电压U；(2)水平拉力的大小F和磁场的宽度d；(3)整个过程中产生的总热量Q.3.(2024·苏州市期初调研)如图所示，在倾角α＝30°的光滑固定斜面上，相距为d的两平行虚线MN、PQ间分布有大小为B、方向垂直斜面对下的匀强磁场．在PQ上方有一质量为m、边长为L(L<d)的正方形单匝线圈abcd，线圈的电阻值为R，cd边与PQ边平行且相距x.现将该线圈自此位置由静止释放，使其沿斜面下滑穿过磁场，在ab边将离开磁场时，线圈已做匀速运动．重力加速度为g.求：(1)线圈cd边刚进入磁场时的速率v1；(2)线圈进入磁场的过程中，通过ab边的电荷量q；(3)线圈通过磁场的过程中所产生的焦耳热Q.

热点15电磁感应定律的综合应用1．解析：(1)导体棒ab静止，所以有：mg＝B2IL可得：I＝eq\f(mg,B2L)＝eq\f(0.2×10,1×0.5)A＝4A由左手定则推断知，电流方向由a到b.(2)依据法拉第电磁感应定律得：E＝Neq\f(ΔB1,Δt)S式中S＝eq\f(L2,2)由闭合电路欧姆定律得：E＝I(R＋r)代入数据解得：eq\f(ΔB1,Δt)＝0.64T/s.(3)起先的5s内回路中产生的焦耳热为：Q＝I2(R＋r)t＝42×(0.5＋1.5)×5J＝160J.答案：(1)4A方向由a到b(2)0.64T/s(3)160J2．解析：(1)E＝BLvI＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv,R)U＝I·eq\f(3,4)R＝eq\f(3,4)BLv.(2)F＝F安＋μmg＝eq\f(B2L2v,R)＋μmg撤去拉力后，线框在磁场中只受到滑动摩擦力，做匀减速运动，x2＝eq\f(v2,2μg)所以d＝L＋eq\f(v2,2μg).(3)进入磁场过程中产生焦耳热Q1＝I2Rt1＝eq\f(B2L3v,R)由于摩擦产生的热量Q2＝μmgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L＋\f(v2,2μg)))＝μmgL＋eq\f(1,2)mv2所以整个过程产生的热量为Q＝Q1＋Q2＝μmgL＋eq\f(1,2)mv2＋eq\f(B2L3v,R).答案：(1)eq\f(3,4)BLv(2)eq\f(B2L2v,R)＋μmgL＋eq\f(v2,2μg)(3)μmgL＋eq\f(1,2)mv2＋eq\f(B2L3v,R)3．解析：(1)线圈沿斜面对下运动至cd边刚进入磁场时，mgxsin30°＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－0解得：v1＝eq\r(gx).(2)线圈进入磁场的过程中，感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BL2,Δt)依据闭合电路欧姆定律得：I＝eq\f(E,R)通过的电荷量为：q＝I·Δt＝eq\f(BL2,R).(3)线圈离开磁场时，匀速运动．有：Beq\f(BLv2,R)L＝mgsin30°解得：v2＝eq\f(mgR,2B2L2)由能量守恒：Q＝mg(x＋d＋L)sin30°－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)解得：Q＝eq\f(1,2)mg(x＋d