2016高考物理二轮复习专题训练14电磁感应定律的综合应用(二)（含解析）

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1、电磁感应定律综合应用(二)(限时45分钟)计算题(每小题20分，共80分)1．(2015·浙江理综)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图甲所示，等臂天平左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈水平边长L＝0.1m，竖直边长H＝0.3m，匝数为N1.线圈下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在0～2.0A范围内调节电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体质量．(重力加速度取g＝10m/s2)(1)为使电磁天平量程达到0.5kg，线圈匝数N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2＝100匝.形状相同线

2、圈，总电阻R＝10Ω.不接外电流，两臂平衡．如图乙所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直于纸面向外匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d＝0.1m．当挂盘中放质量为0.01kg物体时，天平平衡，求此时磁感应强度变化率.甲　　乙答案：(1)25匝　(2)0.1T/s解析：(1)线圈受到安培力F＝N1B0IL①天平平衡mg＝N1B0IL②代入数据得N1＝25匝．③(2)由电磁感应定律得E＝N2④即E＝N2Ld⑤由欧姆定律得I′＝⑥线圈受到安培力F′＝N2B0I′L⑦天平平衡m′g＝NB0·⑧代入数据可得＝0.1T/s.⑨2．(2013·广东理综)如图甲所示，在垂直于匀强磁场B

3、平面内，半径为r金属圆盘绕过圆心O轴转动，圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接．电路中P是加上一定正向电压才能导通电子元件．流过电流表电流I与圆盘角速度ω关系如图乙所示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点．ω>0代表圆盘逆时针转动．已知：R＝3.0Ω，B＝1.0T，r＝0.2m．忽略圆盘.电流表和导线电阻．则：　　甲　　　　　　　　　　　　乙(1)根据图乙写出ab.bc段对应I与ω关系式；(2)求出图乙中b.c两点对应P两端电压Ub.Uc；(3)分别求出ab.bc段流过P电流IP与其两端电压UP关系式．答案：(1)Iab＝(－45rad/s≤ω≤15rad/s)　Ibc＝－0

4、.05(15rad/s<ω≤45rad/s)　(2)Ub＝0.3V　Uc＝0.9V　(3)ab段IP＝0　bc段IP＝－0.05解析：(1)由图象可知，在ab段I＝(－45rad/s≤ω≤15rad/s)在bc段I＝－0.05(15rad/s<ω≤45rad/s)．(2)由题意可知，P两端电压UP等于圆盘产生电动势，UP＝Br2ωb点时ωb＝15rad/sUb＝Br2ωb＝0.3Vc点时ωc＝45rad/sUc＝Br2ωc＝0.9V.(3)由图象中电流变化规律可知电子元件P在b点时开始导通，则：在ab段IP＝0(－0.9V≤UP≤0.3V)在bc段IP＝I－而I＝－0.05UP＝Br2ω

5、联立可得IP＝－0.05(0.3V

6、，单位时间内克服阻力所做功和电路中消耗电功率各为多大？(4)若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其vt关系如图乙所示，已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时加速度大小．答案：(1)v1－　(2)　(3)f(v1－)　　(4)解析：(1)磁场以恒定速度v1向右移动(设导体棒不动)，则由金属导体棒和导轨构成回路内磁场区域面积变小，面积变小速率为＝Lv1，当导体棒随后以速率v2向右运动时，回路面积变大，其变化速率为＝Lv2，最后当导体棒与磁场两者一起运动时，该回路中磁场区域面积变小速度为＝L(v1－v2)，由于回

7、路中磁通量变化，在回路中产生电动势为E＝＝B＝BL(v1－v2)I＝＝(v1－v2)导体棒匀速运动，安培力与阻力相等F安＝BIL＝速度恒定时有＝f可得v2＝v1－.(2)由上面得出速度值可以得到f越大，v2越小，v2最小为0，所以fm＝.(3)设导体棒以恒定速度v2运动，P导体棒＝fv2＝fv1－P电路＝I2R＝＝.(4)设磁场加速度为a，金属棒加速度为a′，当金属棒以一定速度v运动时，受安培力和阻力作用，由牛顿第二定律可得(at－