2022年高考物理 39电磁感应与能量精解分析

2022年高考物理 39电磁感应与能量精解分析高频考点：电磁感应与能量动态发布：xx天津理综物理第12题、xx上海物理第32题、xx年北京理综第24题命题规律：电磁感应与能量是高考考查的重点和热点，考查电磁感应与能量的试题可能为选择题，也可能为计算题，计算题常常以压轴题出现，综合性强、难度大、分值高、区分度大。命题分析考查方式一 电磁感应与能量 【命题分析】导体切割磁感线或磁通量变化过程，在回路中产生感应电流，机械能转化为电能。电流通过导体受到安培力作用或通过电阻发热、电能转化为机械能或内能。因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化。利用能量守恒定律解答电磁感应中能量问题，快捷方便。高考对电磁感应与能量的考查难度中等或偏难。 例1（xx天津理综物理第12题）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02kg，电阻均为R=0.01，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止。取g=10m/s2，问：（1）通过棒cd的电流I是多大，方向如何？（2）棒ab受到的力F多大？（3）棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？【解析】（1）棒cd受到的安培力Fcd=IlB，棒cd在共点力作用下平衡，则Fcd=mgsin30联立上述二式，代入数据解得I=1A。根据楞次定律可知，棒cd中电流方向由d至c。（2）棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，Fab= Fcd对棒ab，由共点力平衡知F=mgsin30+ IlB，代入数据解得F=0.2N。(3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1J的热量，由焦耳定律知Q=I2Rt，设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势E=Blv，由闭合电路欧姆定律知I=.由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨的位移x=vt，力F做的功W=Fx， 综合上述各式，代入数据解得W=0.4J。【点评】此题考查平衡条件、焦耳定律、闭合电路欧姆定律、功、热量等相关知识点。例2（xx上海物理第32题）电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m，两导轨间距L=0.75 m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R=1.5的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Qr=0.1J。(取g=10m/s2)求：(1)金属棒在此过程中克服安培力的功；(2)金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度(3)为求金属棒下滑的最大速度，有同学解答如下：由动能定理，。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。【解析】（1）下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于R=3r，因此QR=3 Qr= =0.3J。 （1分）W=Q= QR + Qr=0.4J。（2分）（2）金属棒下滑时受重力和安培力 （1分）由牛顿第二定律 （3分） =3.2m/s2. （2分）(3)此解法正确。 (1分)金属棒下滑时舞重力和安培力作用，其运动满足（1）求方框下落的最大速度vm（设磁场区域在竖直方向足够长）；（2）当方框下落的加速度为时，求方框的发热功率P；（3）已知方框下落时间为t时，下落高度为h，其速度为vt（vtvm）。若在同一时间t内，方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同，求恒定电流I0的表达式。方框质量 m=4LAd方框电阻 R=方框下落速度为v时，产生的感应电动势E=B2Lv感应电流 I=E/R=方框下落过程，受到重力G及安培力F， G=mg=4LAdg，方向竖直向下