2019-2020年高考物理拉分题专项训练 专题24 电磁感应的综合问题分析（含解析）.doc

2019-2020年高考物理拉分题专项训练 专题24 电磁感应的综合问题分析（含解析）一、考点精析：（一）、题型分类：1、电磁感应与动力学综合的问题2、电磁感应与动量、能量综合的问题3、电磁感应与电路综合的问题（二）、解题思路：二、经典考题：例题1、与动力学、能量综合如图所示，两根足够长的光滑金属导轨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，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为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恰好能保持静止取g=10m/s2，问：（1）通过cd棒的电流I是多少，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例题2、与电路、能量综合如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为=0.1/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g=10m/s2）（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；（3）计算4s内回路产生的焦耳热解析：（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有则对于运动有：、代入数据解得：t=1s，x=0.5m，导体棒没有进入磁场区域；导体棒在1s末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x=0.5m；例题3、与动力学、电路综合如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表和一电阻R串联后再与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直一质量为m、有效电阻为r的导体棒在距磁场上边界h处静止释放导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻求：（1）磁感应强度的大小B；（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；（3）流经电流表电流的最大值Im。解析：（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动，此时导体棒受到的重力和安培力平衡，则有解得：；（2）由法拉第电磁感应定律有：由欧姆定律有：解得：；（3）由题意得导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm由机械能守恒定律得感应电动势最大值感应电流最大值解得，则流经电流表电流的最大值。三、巩固练习：1、如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻（1）调节Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v（2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。解析：（1）导体棒匀速下滑时，得设导体棒产生的感应电动势为E0由法拉第电磁感应定律有由闭合电路欧姆定律有：得；（2）改变Rx由可知电流不变，设带电微粒在金属板间匀速通过时，板间电压为U，电场强度大小为E有、得。2、一光滑金属导轨如图所示，水平平行导轨MN、ST相距l=0.5m竖直半圆轨道NP、TQ直径均为D=0.8m，轨道左端用阻值R=0.4的电阻相连水平导轨的某处有一竖直向上、磁感应强度B=0.06T的匀强磁场光滑金属杆ab质量m=O.2kg、电阻r=0.1，当它以5m/s的初速度沿水平导轨从左端冲入磁场后恰好能到达竖直半圆轨道的最高点P、Q设金属杆ab与轨道接触良好，并始终与导轨垂直，导轨电阻忽略不计，取g=10m/s2，求金属杆：（1）刚进入磁场时，通过金属杆的电流大小和方向；（2）到达P、Q时的速度大小；（3）冲入磁场至到达P、Q点的过程中，电路中产生的焦耳热解析：（1）由和得金属杆中电流方向由ab；（2）恰能到达竖直轨道最高点，金属杆所受的重力提供向心力得到（3）根据能量守恒定律，电路中产生的焦耳热代入解得，Q=0.5J。3、如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？（2）当ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的加速度是多少？解析：（1）从开始到两棒达到相同速度v的过程中，对两棒的由动量守恒定律，有，得根据能量守恒定律，整个过程中产生的焦耳热在运动中产生的焦耳热最多是；（2）设ab棒的速度变为时，cd棒的速度为v，由动量守恒可知，解得此时回路中的电动势为此时回路中的电流为此时cd棒所受的安培力为由牛顿第二定律可得，cd棒的加速度所以cd棒的加速度大小是，方向是水平向右。4、(xx四川理综)(多选)如图所示,边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域,其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(常量k0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0,滑动片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1=R0、R2=。闭合开关S,电压表的示数为U,不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势,则()A.R2两端的电压为B.电容器的a极板带正电C.滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D.正方形导线框中的感应电动势为kL2解析：功率为，R2的热功率为：，所以滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍，故C正确。