【名师伴你行】2016高考物理二轮复习 题能演练 专题4 电路和电磁感应 1.4.2 电磁感应定律的综合应用(含解析)

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1、电磁感应定律的综合应用[真题再现]1.(2015·全国理综Ⅱ)如图所示,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是(  )A.Ua>Uc,金属框中无电流B.Ub>Uc,金属框中电流方向沿a→b→c→aC.Ubc=-Bl2ω,金属框中无电流D.Ubc=Bl2ω,金属框中电流方向沿a-c-b-a答案:C解析:金属框abc平面与磁场平行,转动过程中磁通量始终为零,所以无感

2、应电流产生,选项B、D错误.转动过程中bc边和ac边均切割磁感线,产生感应电动势,由右手定则判断Ua<Uc,Ub<Uc,选项A错误.由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc=-Bl2ω,选项C正确.2.(2015·全国理综Ⅰ)如图所示,一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.1T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连,电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长

3、量与开关断开时相比均改变了0.3cm.重力加速度大小取10m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量.-5-答案:安培力的方向竖直向下 0.01kg解析:依题意,开关闭合后,电流方向从b到a,由左手定则可知,金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时,两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1=0.5cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1=mg①式中,m为金属棒的质量,k是弹簧的劲度系数,g是重力加速度的大小开关闭合后,金属棒所受安培力的大小为F=IBL②式中,I是回路电流,L是金属棒的长度.两弹簧各自再伸

4、长了Δl2=0.3cm,由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1+Δl2)=mg+F③由欧姆定律有E=IR④式中,E是电池的电动势,R是电路总电阻.联立①②③④式,并代入题给数据得m=0.01kg.⑤3.(2014·新课标全国卷Ⅱ)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示.整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向竖直向下.在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出).

5、直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触.设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导轨的电阻均可忽略.重力加速度大小为g.求:-5-(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小;(2)外力的功率.答案:(1)从C到D  (2)μmgωr+解析:(1)在Δt时间内,导体棒扫过的面积为ΔS=ωΔt[(2r)2-r2]①根据法拉第电磁感应定律,导体棒上感应电动势的大小为E=②根据右手定则,感应电流的方向是从B端流向A端,因此,通过电阻R的感应电流的方向是从C端流向D端,由欧姆定律可知,

6、通过电阻R的感应电流的大小I满足I=③联立①②③式得I=.④(2)在竖直方向由于质量分布均匀,内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等,其值为N.则有mg-2N=0⑤两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为f=μN⑥在Δt时间内,导体棒在内、外圆导轨上扫过的弧长分别为l1=rωΔt⑦l2=2rωΔt⑧克服摩擦力做的总功为Wf=f(l1+l2)⑨在Δt时间内,消耗在电阻R上的功为-5-WR=I2RΔt⑩根据能量转化和守恒定律知外力在Δt时间内做的功为W=Wf+WR⑪外力的功率为P=⑫由④至⑫式得P=μmgωr+.⑬规律探寻 电磁感应是

7、高考考查的重点和热点内容,题型多为选择题和计算题.选择题主要考查电磁感应现象的定性分析、楞次定律的应用、感应电动势的计算及各种图象问题;计算题主要考查电磁感应与电路知识、动力学规律及功能关系的综合问题.近几年全国卷对该部分的考查有难度降低的趋势,考查知识相对单一,题目的背景还是以切割类为主.[考题预测](多选)如图所示,水平的平行虚线间距为d=60cm,其间有沿水平方向的匀强磁场.一个阻值为R的正方形金属线圈边长l

8、刚穿出磁场时的速度相等.不计空气阻力,取g=10m/s2,则(  )A.线圈下边缘刚进入磁场时加速度最小B.线圈从进入磁场到刚穿出磁场的过程中产生的电热为0.6JC.线圈在进入磁场和穿出磁场过程中,电流均沿逆时针方向D.线圈在进入磁场和穿出磁场过程中,通过导线截面的电荷量相等答案:BD解析

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