版《一点一练》高考物理 专题演练专题二十七 电磁感应中的动力docWord文档下载推荐.docx

版《一点一练》高考物理 专题演练专题二十七 电磁感应中的动力docWord文档下载推荐.docx

《版《一点一练》高考物理 专题演练专题二十七 电磁感应中的动力docWord文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《版《一点一练》高考物理 专题演练专题二十七 电磁感应中的动力docWord文档下载推荐.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r＝5.0cm，线圈导线的截面积A＝0.80cm2，电阻率ρ＝1.5Ω·

m。

如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减为零，求：

（计算结果保留一位有效数字）

（1）该圈肌肉组织的电阻R；

（2）该圈肌肉组织中的感应电动势E；

（3）0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。

5．（2015·

四川理综，11）如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为α，N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；

光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ。

均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；

ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为μ（μ较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。

空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。

两金属棒与导轨保持良好接触。

不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。

（1）若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量；

（2）在

（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电量；

（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止。

求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。

6．（2014·

浙江理综，24）某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。

一个半径为R＝0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA,A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上。

转轴的左端有一个半径为r＝R/3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。

圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m＝0.5kg的铝块。

在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T。

a点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连。

测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。

铝块由静止释放，下落h＝0.3m时，测得U＝0.15V。

（细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g＝10m/s2）

（1）测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？

（2）求此时铝块的速度大小；

（3）求此下落过程中铝块机械能的损失。

7．（2014·

天津理综，11）如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°

的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m。

导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5T。

在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。

然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。

cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10m/s2。

问

（1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向；

（2）ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；

（3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。

一年模拟试题精练

辽宁阜新市摸底）

如图所示，光滑的“U”形金属导体框架竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好。

磁感应强度分别为B1、B2的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域。

现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场B1区域，恰好做匀速运动。

以下说法正确的有（　　）

A．若B2＝B1，金属棒进入B2区域后将加速下滑

B．若B2＝B1，金属棒进入B2区域后将先减速下滑再匀速下滑

C．若B2＜B1，金属棒进入B2区域后可能先加速后匀速下滑

D．若B2＞B1，金属棒进入B2区域后可能先匀减速后匀速下滑

2．（2015·

邯郸质检）

两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。

将质量为m的金属棒悬挂在一根上端固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。

除电阻R外其余电阻不计。

现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（　　）

A．释放瞬间金属棒的加速度大于重力加速度g

B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b

C．金属棒的速度为v时，棒所受的安培力大小为F＝

D．最终电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量

3．（2015·

德州市期末）

（多选）如图所示，质量为3m的重物与一质量为m的导线框用一根绝缘细线连接起来，挂在两个高度相同的定滑轮上，已知导线框电阻为R，横边边长为L。

有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场上下边界的距离、导线框竖直边长均为h。

初始时刻，磁场的下边缘和导线框上边缘的高度差为2h，将重物从静止开始释放，导线框加速进入磁场，穿出磁场前已经做匀速直线运动，滑轮质量、摩擦阻力均不计，重力加速度为g。

则下列说法中正确的是（　　）

A．导线框进入磁场时的速度为

B．导线框进入磁场后，若某一时刻的速度为v，则加速度为a＝

g－

C．导线框穿出磁场时的速度为

D．导线框通过磁场的过程中产生的热量Q＝8mgh－

山西四校联考）如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面的夹角θ＝30°

，导轨电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上。

长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R。

两金属导轨的上端连接一个灯泡，灯泡的电阻也为R。

现闭合开关K，给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为F＝2mg的恒力，使金属棒由静止开始运动，当金属棒达到最大速度时，灯泡恰能达到它的额定功率。

重力加速度为g。

（1）求金属棒能达到的最大速度vm；

（2）求灯泡的额定功率PL；

（3）若金属棒上滑距离为s时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始上滑2s的过程中，金属棒上产生的电热Q1。

参考答案

考点27　电磁感应中的动力学和能量问题

1．C　[设PQ左侧电路的电阻为Rx，则右侧电路的电阻为3R－Rx，所以外电路的总电阻为R外＝

，外电路电阻先增大后减小，所以路端电压先增大后减小，所以B错误；

电路的总电阻先增大后减小，再根据闭合电路的欧姆定律可得PQ中的电流，I＝

先减小后增大，故A错误；

由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即F＝BIL，拉力的功率P＝BILv，故先减小后增大，所以C正确；

外电路的总电阻R外＝

，最大值为

R，小于导体棒的电阻R，又外电阻先增大后减小，由电源的输出功率与外电阻的关系图象可知，线框消耗的电功率先增大后减小，故D错误．]

2．C　[小磁块在铜管中下落时，由于电磁阻尼作用，不做自由落体运动，而在塑料管中不受阻力作用而做自由落体运动，因此在P中下落得慢，用时长，到达底端速度小，C项正确，A、B、D错误。

]

3．D　[变化的磁场使回路中产生的感生电动势E＝

＝

·

S＝kπr2，则感生电场对小球的作用力所做的功W＝qU＝qE＝qkπr2，选项D正确。

4．解析　

（1）由电阻定律R＝ρ

，代入数据解得

R＝6×

103Ω

（2）感应电动势E＝

πr2，代入数据解得E＝4×

10－2V

（3）由焦耳定律得Q＝

Δt，代入数据解得Q＝8×

10－8J

答案　

（1）6×

103Ω　

（2）4×

10－2V　（3）8×

5．解析　

（1）设ab棒的初动能为E1，ef棒和电阻R在此过程产生的热量分别为Q和Q1，有Q＋Q1＝Ek①

且Q＝Q1②

由题有Ek＝

mv

③

得Q＝

④

（2）设在题设过程中，ab棒滑行时间为Δt，扫过的导轨间的面积为ΔS，通过ΔS的磁通量为ΔΦ，ab棒产生的电动势为E，ab棒中的电流为I，通过ab棒某横截面的电量为q，则E＝

⑤

且ΔΦ＝BΔS⑥

I＝

⑦

又有I＝

⑧

由图所示ΔS＝d（L－dcotθ）⑨

联立⑤～⑨，解得q＝

⑩

（3）ab棒滑行距离为x时，ab棒在导轨间的棒长为Lx为

Lx＝L－2xcotθ⑪

此时，ab棒产生电动势Ex为Ex＝Bv2Lx⑫

流过ef棒的电流Ix为Ix＝

⑬

ef棒所受安培力Fx为Fx＝BIxL⑭

联立⑪～⑭，解得Fx＝

（L－2xcotθ）⑮

由⑮式可得，Fx在x＝0和B为最大值Bm时有最大值F1。

由题知，ab棒所受安培力方向必水平向左，ef棒所受安培力方向必水平向右，使F1为最大值的受力分析如图所示，图中Ffm为最大静摩擦力，有

F1cosα＝mgsinα＋μ（mgcosα＋F1sinα）⑯

联立⑮⑯，得

Bm＝

⑰

⑰式就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小，该磁场方向可竖直向上，也可竖直向下。

由⑮式可知，B为Bm时，Fx随x增大而减小，x为最大xm时，Fx为最小值F2，如图可知

F2cosα＋μ（mgcosα＋F2sinα）＝mgsinα⑱

联立⑮⑰⑱得

xm＝

⑲

答案　

（1）

（2）

（3）

6．解析　

（1）由右手定则知，金属棒产生的感应电动势的方向由O→A，故A端电势高于O端电势，与a点相接的是电压表的“正极”。

（2）由电磁感应定律得

U＝E＝

①

ΔΦ＝

BR2Δθ②

又Δθ＝ωΔt③

由①②③得：

U＝

BωR2

又v＝rω＝

ωR

所以v＝

＝2m/s

（3）ΔE＝mgh－

mv2

ΔE＝0.5J

答案　

（1）正极　

（2）2m/s　（3）0.5J

7．解析　

（1）由右手定则可知此时ab中电流方向由a流向b。

（2）开始放置ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmax＝m1gsinθ①

设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有

E＝BLv②

设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有

设ab所受安培力为F安，有

F安＝ILB④

此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有

F安＝m1gsinθ＋Fmax⑤

综合①②③④⑤式，代入数据解得

v＝5m/s⑥

（3）设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒有

m2gxsinθ＝Q总＋

m2v2⑦

又Q＝

Q总⑧

解得Q＝1.3J⑨

答案　

（1）由a流向b　

（2）5m/s　（3）1.3J

1．C　[当棒在B1区域匀速下滑时棒的重力等于安培力，则mg＝

，若B1＝B2，则进入B2区域时仍有mg＝

，故匀速下滑，A、B错误；

若B2＜B1，则mg＞

，即先加速到mg＝

时再匀速，若B2＞B1，则mg＜

，即先减速（并非匀减速）再匀速，故C正确，D错误。

2．C　[金属棒释放瞬间，速度为零，感应电流为零，由于弹簧处于原长状态，因此金属棒只受重力作用，故其加速度的大小为g，故A错误；

根据右手定则可知，金属棒向下运动时，流过电阻R电流方向为b→a，故B错误；

当金属棒的速度为v时，E＝BLv，安培力大小为：

F＝BIL＝B

L＝

，故C正确；

最终金属棒会停下，停下时弹簧处于被拉伸状态，重力势能转化为弹性势能和焦耳热，所以最终电阻R上产生的总热量小于金属棒重力势能的减少量，故D错误。

3．ABD　[对重物和线框整体应用能量的转化和守恒定律可得：

3mg·

2h－mg·

2h＝

×

4mv2，v＝

，A正确；

线框进入磁场中某一时刻对重物有3mg－FT＝3ma，对线框有FT－mg－

＝ma，解得a＝

，B正确；

线框出磁场时，对重物3mg＝FT，对线框FT＝mg＋

，解得v＝

，C错误；

导线框通过磁场的整个过程中，根据能量守恒定律可得：

Q＝3mg×

4h－mg×

4h－

4m×

＝8mgh－

，D正确。

4．解析　

（1）金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，金属棒达到最大速度，此后开始做匀速直线运动。

设最大速度为vm，则速度达到最大时有：

E＝BLvm

F＝BIL＋mgsinθ

解得vm＝

（2）PL＝I2R

解得PL＝

（3）设整个电路放出的电热为Q，由能量守恒定律有：

F·

2s＝Q＋mgsinθ·

2s＋

由题意可知Q1＝

解得：

Q1＝

mgs－

答案　

（1）

（2）

　（3）