《（江蘇專用）2020高考物理二輪復習 第一部分 專題四 電路與電磁感應 第三講 電磁感應綜合問題——課前自測診斷卷》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專用）2020高考物理二輪復習 第一部分 專題四 電路與電磁感應 第三講 電磁感應綜合問題——課前自測診斷卷（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第三講 電磁感應綜合問題課前自測診斷卷考點一電磁感應中的電路問題1.考查電磁感應中轉動桿的電路問題多選(2019蘇州模擬)如圖所示，光滑導軌OMN固定，其中MN是半徑為L的四分之一圓弧，O為圓心。OM、ON的電阻均為R，OA是可繞O轉動的金屬桿，A端位于MN上，OA與軌道接觸良好，空間存在垂直導軌平面向里的勻強磁場，磁感應強度的大小為B，MN、OA的電阻不計。則在OA桿由OM位置以恒定的角速度順時針轉到ON位置的過程中() AOM中電流方向為O流向MB流過OM的電荷量為C要維持OA以角速度勻速轉動，外力的功率應為D若OA轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則流過OM的電荷量也變?yōu)樵瓉淼?倍解析：選BC
2、OA桿由OM位置以恒定的角速度順時針轉到ON位置的過程，產(chǎn)生的感應電動勢EBL2，則感應電流大小恒定，由右手定則可得OM中電流方向為M流向O，故A錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律可得OM中感應電流I，則流過OM的電荷量為qIt，若OA轉動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則流過OM的電荷量不變，故B正確，D錯誤；OM的發(fā)熱功率PI2R，根據(jù)能量守恒可得外力的功率應為P外2P，故C正確。2考查電磁感應中導線框的電路問題如圖，勻強磁場水平邊界的上方h5 m處有一個邊長L1 m的正方形導線框從靜止開始下落。已知線框質量m1 kg，電阻為R10 ，磁感應強度為B1 T。當線框的cd邊剛進入磁場時(g取10 m/s2)
3、：(1)求線框中產(chǎn)生的感應電動勢大?。?2)求cd兩點間的電勢差大?。?3)若線框此時加速度等于0，則線框電阻應該變?yōu)槎嗌?？解析?1)cd邊剛進入磁場時，線框速度：v線框中產(chǎn)生的感應電動勢：EBLvBL10 V。(2)此時線框中電流：Icd切割磁感線相當于電源，cd兩點間的電勢差即路端電壓：UIR7.5 V。(3)安培力FBIL根據(jù)牛頓第二定律：mgFma由a0，解得電阻R1 。答案：(1)10 V(2)7.5 V(3)1 考點二電磁感應中的動力學問題3.考查感生與動生中導體棒的運動近期大功率儲能技術受到媒體的廣泛關注，其中飛輪儲能是熱點之一。為說明某種飛輪儲能的基本原理，將模型簡化為如圖所
4、示，光滑的“”型導軌水平放置，電阻不計，長度足夠。軌道平行部分間距為L1 m，導軌上靜止放置有長度也為L、質量為m100 kg、電阻為R10.1 的導體棒AB。導軌間虛線框區(qū)域有垂直軌道平面向上的均勻變化磁場，虛線框右側區(qū)域有垂直軌道平面向下的勻強磁場，磁感應強度為B10 T。圖中開關S接a，經(jīng)過足夠長時間，棒AB向右勻速運動，速度為v100 m/s，然后若將開關S接b，棒AB可作為電源對電阻R2供電，電阻R20.9 。(1)開關S接a，棒AB勻速運動時，虛線框中的磁場磁通量每秒鐘變化多少？(2)求開關S接b的瞬間棒AB加速度的大小。(3)求開關S接b后R2產(chǎn)生的總熱量Q。解析：(1)棒AB勻
5、速運動時加速度為零，安培力為零，電流為零，磁通量不變，所以虛線框中磁場每秒增加BLvt1 000 Wb。(2)棒AB產(chǎn)生的電動勢EBLv1 000 V，電路中產(chǎn)生的電流I1 000 A，故受到的安培力為FBIL1104 N，根據(jù)牛頓第二定律可得a100 m/s2。(3)棒的動能全部轉化為電熱，故Q總mv25105 J，電阻R2上產(chǎn)生的電熱為QQ總4.5105 J。答案：(1)1 000 Wb(2)100 m/s2(3)4.5105 J4.考查電磁感應中導線框的動力學問題如圖所示，光滑斜面的傾角30，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l11 m，bc邊的邊長l20.6 m，線框的質量m
6、1 kg，電阻R0.1 。線框通過細線與重物相連，重物質量M2 kg，斜面上ef線(efgh)的上方有垂直斜面向上的勻強磁場，磁感應強度B0.5 T。如果線框從靜止開始運動，進入磁場最初一段時間是勻速的，ef線和gh的距離s11.4 m(取g10 m/s2)，求：(1)線框進入磁場前重物M加速度的大??；(2)線框進入磁場時勻速運動速度v的大小。解析：(1)線框進入磁場前，線框受到重力、細線的拉力T1、斜面的支持力，重物M受到重力和拉力T1。對線框由牛頓第二定律得T1mgsin ma對重物MgT1Ma由牛頓第三定律得T1T1聯(lián)立解得線框進入磁場前重物M的加速度a5 m/s2。(2)因為線框進入磁
7、場的最初一段時間做勻速運動，所以重物受力平衡：MgT2線框受力平衡：T2mgsin BIl1由牛頓第三定律得T2T2，ab邊進入磁場切割磁感線，產(chǎn)生的電動勢EBl1v線框中的電流I聯(lián)立上述各式得Mgmgsin ，代入數(shù)據(jù)解得v6 m/s。答案：(1)5 m/s2(2)6 m/s考點三電磁感應中的能量問題5.考查金屬棒在勻強磁場中的運動問題(2019南通一模)如圖甲所示，兩足夠長的光滑平行導軌固定在水平面內，處于磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，導軌間距為L，一端連接阻值為R的電阻。一金屬棒垂直導軌放置，質量為m，接入電路的電阻為r。在金屬棒中點對棒施加一個水平向右、平行于導軌的拉力
8、，棒與導軌始終接觸良好，導軌電阻不計，重力加速度為g。(1)若金屬棒以速度v0做勻速運動，求棒受到的拉力大小F1；(2)若金屬棒在水平拉力F2作用下，棒運動的速度v隨時間t按余弦規(guī)律變化，如圖乙所示，取水平向右為正方向，從t0時刻開始到第一次運動到最右端時的距離為x。求此過程中通過電阻R的電荷量q；(3)在(2)的情況下，求t0到t的過程中，整個回路產(chǎn)生的熱量Q以及拉力F2做的功W。解析：(1)棒勻速運動時產(chǎn)生的感應電動勢EBLv0，形成的感應電流I，受到的安培力F0ILB，由平衡條件有F1F0，聯(lián)立解得F1。(2)此過程回路產(chǎn)生的平均感應電動勢，通過電阻R的電荷量qt，聯(lián)立解得q。(3)速度
9、隨時間變化的關系為vv0cost，電路中產(chǎn)生交變電流，電動勢的峰值EmBLv0，電動勢的有效值E，產(chǎn)生的熱量Q，聯(lián)立解得Q，安培力做功WBQ，由動能定理有WWB0mv02，解得Wmv02。答案：(1)(2)(3)mv026.考查金屬棒在變化的磁場中運動問題如圖甲所示，平行光滑金屬導軌水平放置，兩導軌相距L0.4 m，導軌一端與阻值R0.3 的電阻相連，導軌電阻不計。導軌x0一側存在沿x軸正方向均勻增大的恒定磁場，其方向與導軌平面垂直向下，磁感應強度B隨位置x變化如圖乙所示。一根質量m0.2 kg、電阻r0.1 的金屬棒置于導軌上，并與導軌垂直，棒在外力F作用下從x0處以初速度v02 m/s沿導
10、軌向右變速運動，且金屬棒在運動過程中受到的安培力大小不變。求：(1)金屬棒在x1 m處速度的大?。?2)金屬棒從x0運動到x1 m過程中，外力F所做的功；(3)金屬棒從x0運動到x2 m過程中，流過金屬棒的電荷量。解析：(1)根據(jù)題意可知金屬棒所受的安培力大小不變，x0處與x1 m處安培力大小相等，有，即v1v02 m/s0.5 m/s。(2)金屬棒在x0處的安培力大小為：F安 N0.2 N對金屬棒從x0運動到x1 m過程中，根據(jù)動能定理有：WFF安xmv12mv02代入數(shù)據(jù)解得：WF0.175 J。(3)流過金屬棒的電荷量qttx0到x2 m過程中，Bx圖像包圍的面積：Bx22，解得q C2
11、 C。答案：(1)0.5 m/s(2)0.175 J(3)2 C7.考查導體棒在豎直面和斜面上的運動問題如圖甲所示，“”形線框豎直放置，電阻不計。勻強磁場方向與線框平面垂直，一個質量為m、阻值為R的光滑導體棒AB，緊貼線框下滑，所達到的最大速度為v。現(xiàn)將該線框和磁場同時旋轉一個角度放置在傾角為的斜面上，如圖乙所示。(1)在斜面上導體棒由靜止釋放，在下滑過程中，線框一直處于靜止狀態(tài)，求導體棒最大速度的大??；(2)導體棒在下滑過程中線框保持靜止，求線框與斜面之間的動摩擦因數(shù)所滿足的條件(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)；(3)現(xiàn)用一個恒力F2mgsin 沿斜面向上由靜止開始拉導體棒，通過距離s時導體棒已經(jīng)做勻速運動，線框保持不動，求此過程中導體棒上產(chǎn)生的焦耳熱。解析：(1)導體棒受到的安培力FBIL，線框豎直放置時，由平衡條件得：mg，線框在斜面上時，由平衡條件得mgsin ，解得vvsin 。(2)設線框質量為M，當AB棒速度最大時，線框受到沿斜面向下的安培力最大，要使線框靜止不動，需要滿足Mgsin mgsin (Mm)gcos ，解得：tan 。(3)當導體棒勻速運動時，由平衡條件得Fmgsin ，由能量守恒定律得Fsmgssin mv2Q，解得：Qmgssin mv2sin2。答案：(1)vsin (2)tan (3)mgssin mv2sin27
（江蘇專用）2020高考物理二輪復習 第一部分 專題四 電路與電磁感應 第三講 電磁感應綜合問題——課前自測診斷卷
