《2022年高考物理专题演练专题二十七电磁感应中的动力 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理专题演练专题二十七电磁感应中的动力 .pdf（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学习必备欢迎下载考点 27电磁感应中的动力学和能量问题两年高考真题演练1(2015 福建理综， 18)如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中。一接入电路电阻为R的导体棒 PQ，在水平拉力作用下沿 ab、dc 以速度 v 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与 ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的过程中() APQ 中电流先增大后减小BPQ 两端电压先减小后增大CPQ 上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大2(2014 广东理综， 15)如图所示，上下开口、内壁光滑的
2、铜管P 和塑料管 Q 竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块() A在 P 和 Q 中都做自由落体运动B在两个下落过程中的机械能都守恒C在 P 中的下落时间比在Q 中的长精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页学习必备欢迎下载D落至底部时在P 中的速度比在 Q 中的大3(2014 安徽理综， 20)英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为q的小球。已知磁感应强度B 随时间均匀增
3、加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是() A0 B.12r2qkC2r2qkDr2qk4(2015 江苏单科， 13)做磁共振 (MRI) 检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。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r5.0 cm，线圈导线的截面积A0.80 cm2，电阻率 1.5 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 0.3 s 内从 1.5 T 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
4、织中的感应电动势E；(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页学习必备欢迎下载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 ，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 。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 (
5、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
6、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页学习必备欢迎下载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R0.1 m 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rR/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 m0.5 kg 的铝块。在金属导
7、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B0.5 T。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 h0.3 m时，测得 U 0.15 V。(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g10 m/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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页学习必备欢迎下载7(2014 天津
8、理综， 11)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角 30的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m。导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，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B0.5 T。在区域中，将质量m10.1 kg，电阻 R10.1 的金属条 ab 放在导轨上， ab 刚好不下滑。然后，在区域中将质量m20.4 kg，电阻 R20.1 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 g10 m/s2。问(1)cd 下
9、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 x3.8 m，此过程中 ab 上产生的热量 Q 是多少。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页学习必备欢迎下载考点 27电磁感应中的动力学和能量问题一年模拟试题精练1(2015 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，
10、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 B2B1，金属棒进入 B2区域后将加速下滑B若 B2B1，金属棒进入 B2区域后将先减速下滑再匀速下滑C若 B2B1，金属棒进入 B2区域后可能先加速后匀速下滑D若 B2B1，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 ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页学习必备欢迎下载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
11、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gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为 abC金属棒的速度为v 时，棒所受的安培力大小为FB2L2vRD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
12、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2gh精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页学习必备欢迎下载B导线框进入磁场后，若某一时刻的速度为v，则加速度为a12gB2L2v4mRC导线框穿出磁场时的速度为mgRB2L2D导线框通过磁场的过程中产生的热量Q8mgh8m3g2R2B4L44(2
13、015 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 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F2mg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
14、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页学习必备欢迎下载参考答案考点 27电磁感应中的动力学和能量问题两年高考真题演练1C设 PQ 左侧电路的电阻为Rx，则右侧电路的电阻为3RRx，所以外电路的总电阻为R外Rx（3RRx）3R，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， IERR外先减小后增大， 故 A 错误；由于导体棒做匀速运动，
15、拉力等于安培力，即 FBIL，拉力的功率 PBILv，故先减小后增大，所以C正确；外电路的总电阻R外Rx（3RRx）3R，最大值为34R，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 2C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。3D变化的磁场使回路中产生的感生电动势E t B t Sk r2，则感生电场对小球的作用力所做的功WqUqEqk r2，精选学习资料 - - - - -
16、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页学习必备欢迎下载选项 D 正确。 4解析(1)由电阻定律 R2 rA，代入数据解得R6103(2)感应电动势 E B t r2，代入数据解得 E4102 V(3)由焦耳定律得 QE2R t，代入数据解得 Q8108 J 答案(1)6103(2)4102 V(3)8108 J 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 QQ1Ek且 QQ1由题有 Ek12mv21得 Q14mv21(2)设在题设过程中， ab 棒滑行时间为 t，扫过的导轨间的面积为 S，通
17、过 S的磁通量为 ，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 t且 B SIq t又有 I2ER精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页学习必备欢迎下载由图所示 Sd(Ldcot )联立，解得 q2Bd（Ldcot ）R(3)ab 棒滑行距离为 x 时，ab 棒在导轨间的棒长为Lx为LxL2xcot ?此时， ab 棒产生电动势 Ex为 ExBv2Lx?流过 ef棒的电流 Ix为 IxExR?ef 棒所受安培力 Fx为 FxBIxL?联立? ? ，解得 FxB2v2LR
18、(L2xcot )?由? 式可得， Fx在 x0 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，有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页学习必备欢迎下载F1cos mgsin (mgcos F1sin )?联立?，得Bm1Lmg（sin cos ）R（cos sin ）v2? 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? 式可知， B 为 Bm时
19、，Fx随 x 增大而减小， x 为最大 xm时，Fx为最小值 F2，如图可知F2cos (mgcos F2sin )mgsin ?联立?得xm Ltan （12）sin cos ?答案(1)14mv21(2)2Bd（Ldcot ）R(3)Ltan （12）sin cos 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OA， 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)由电磁感应定律得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页学习必备欢迎下载UE t 12BR2 又 t由 得：U12
20、BR2又 vr 13R所以 v2U3BR2 m/s(3) Emgh12mv2 E0.5 J答案(1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J 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 Fmaxm1gsin 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EBLv设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有IER1R2设 ab 所受安培力为 F安，有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 16
21、页学习必备欢迎下载F安ILB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m1gsin Fmax综合 式，代入数据解得v5 m/s(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m2gxsin Q总12m2v2又 QR1R1R2Q总解得 Q1.3 J答案(1)由 a 流向 b(2)5 m/s(3)1.3 J 一年模拟试题精练1C当棒在 B1区域匀速下滑时棒的重力等于安培力，则mgB21l2vR，若 B1B2，则进入 B2区域时仍有 mgB22l2vR，故匀速下滑，A、B 错误；若 B2B1，则 mgB22l2vR，即先加速到 mgB22l2v1R时再匀速，若
22、 B2B1，则 mgB22l2v2R，即先减速 (并非匀减速 )再匀速，故 C正确， D 错误。 2C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，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页学习必备欢迎下载故 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 ba，故 B 错误；当金属棒的速度为v 时，EBLv，安培力大小为： FBILBBLvRLB2L2vR，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
23、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。 3ABD对重物和线框整体应用能量的转化和守恒定律可得：3mg 2hmg 2h124 mv2，v2gh，A 正确；线框进入磁场中某一时刻对重物有3mgFT3ma，对线框有 FTmgB2L2vRma，解得 a12gB2L2v4mR，B 正确；线框出磁场时，对重物3mgFT，对线框 FTmgB2L2vR，解得 v2mgRB2L2，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：Q3mg4hmg4h124m4m2g2R2B4L48mgh8m3g2R2B4L4，D 正确。 4解析(1)金属棒先做加速度逐渐减小的
24、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：EBLvmIE2R精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页学习必备欢迎下载FBILmgsin 解得 vm3mgRB2L2(2)PLI2R解得 PL9m2g2R4B2L2(3)设整个电路放出的电热为Q，由能量守恒定律有：F 2sQmgsin 2s12mv2m由题意可知 Q1Q2解得： Q132mgs9m3g2R24B4L4答案(1)3mgRB2L2(2)9m2g2R4B2L2(3)32mgs9m3g2R24B4L4精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页