2020年新高考名校物理50热点模拟试题分项解析27 电磁感应中的能量问题（解析word版）.docx

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1、热点27电磁感应中的能量问题高考真题1．（16分）（2019高考北京理综卷22）如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：（1）感应电动势的大小E；（2）拉力做功的功率P；（3）ab边产生的焦耳热Q。【名师解析】．（16分）（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E=BLv（2）线圈中的感应电流拉力大小等于安培力大小F=BIL拉力的功率

2、（3）线圈ab边电阻时间ab边产生的焦耳热2.（2019高考理综天津卷）（18分）如图所示，固定在水平面上间距为的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒和长度也为、电阻均为，两棒与导轨始终接触良好。两端通过开关与电阻为的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。的质量为，金属导轨足够长，电阻忽略不计。（1）闭合，若使保持静止，需在其上加多大的水平恒力，并指出其方向；（2）断开，在上述恒力作用下，由静止开始到速度大

3、小为的加速过程中流过的电荷量为，求该过程安培力做的功。【名师解析】.（18分）（1）设线圈中的感应电动势为，由法拉第电磁感应定律，则①设与并联的电阻为，有②闭合时，设线圈中的电流为，根据闭合电路欧姆定律得③设中的电流为，有④设受到的安培力为，有⑤保持静止，由受力平衡，有ⅠⅡⅢⅣ⑥联立①②③④⑤⑥式得⑦方向水平向右。（2）设由静止开始到速度大小为的加速过程中，运动的位移为，所用时间为，回路中的磁通量变化为，平均感应电动势为，有⑧其中⑨设中的平均电流为，有⑩根据电流的定义得⑪由动能定理，有⑫联立⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬式得⑬3

4、.（2019年4月浙江选考）如图所示，倾角θ=370、间距l＝0.1m的足够长金属导轨底端接有阻值R=0.1Ω的电阻，质量m=0.1kg的金属棒ab垂直导轨放置，与导轨间的动摩擦因数μ=0.45。建立原点位于底端、方向沿导轨向上的坐标轴x。在0.2m≤x≤0.8m区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场。从t=0时刻起，棒ab在沿x轴正方向的外力F作用下从x=0处由静止开始沿斜面向上运动，其速度与位移x满足v=kx（可导出a=kv）k=5s-1。当棒ab运动至x1=0.2m处时，电阻R消耗的电功率P=0.12W，运动至x

5、2=0.8m处时撤去外力F，此后棒ab将继续运动，最终返回至x=0处。棒ab始终保持与导轨垂直，不计其它电阻，求：（提示：可以用F－x图象下的“面积”代表力F做的功）（1）磁感应强度B的大小（2）外力F随位移x变化的关系式；（3）在棒ab整个运动过程中，电阻R产生的焦耳热Q。【参考答案】（1）；（2）无磁场区间：；有磁场区间：；（3）【名师解析】（1）由E=Blv，解得（2）无磁场区间：，a=5v=25x有磁场区间：（3）上升过程中克服安培力做功（梯形面积）撤去外力后，棒ab上升的最大距离为s，再次进入磁场时的速

6、度为v＇，则：解得v＇=2m/s由于故棒再次进入磁场后做匀速运动；下降过程中克服安培力做功：4．(10分)【加试题】（2017年4月浙江选考）间距为l的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，如图所示。倾角为θ的导轨处于大小为B1方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间I中。水平导轨上的无磁场区间静止放置—质量为3m的“联动双杆”（由两根长为l的金属杆cd和ef用长度为L的刚性绝缘杆连接构成），在“联动双杆”右侧存在大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间II，其长度大于L。质量为m、长为l的金属杆ab从

7、倾斜导轨上端释放，达到匀速后进入水平导轨（无能量损失），杆以与“联动双杆”发生碰撞，碰后杆ab和cd合在一起形成“联动三杆'。“联动三杆”继续沿水平导轨进人磁场区间II并从中滑出。运动过程中，杆ab、cd和ef与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知杆ab、cd和ef电阻均为R=0.02Ω，m=0.1kg，l=0.5m，L=0.3m，θ=30°，B1=0.1T，B2=0.2T。不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应。求（1）杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度v0；（2）“联动三杆”进人磁场区间II前的速度大小

8、v1；（3）“联动三杆”滑过磁场区间II产生的焦耳热Q。【参考答案】(1)=6m/s(2)v’=1.5m/s(3)0.25J【考点】本题主要考察知识点：电磁感应与动量守恒定律综合应用【名师解析】将杆ab在倾斜导轨上运动所受的力沿着斜面和垂直斜面正交分解，匀速运动时重力沿斜面方向的分力与安培力平衡(1)感应电动势：E=B1lv0电流：I=安培力:F=B1Il杆ab在倾斜导轨