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1、精选优质文档-倾情为你奉上2021届高考物理二轮复习常考题型大通关（全国卷）（十六）电磁感应综合计算题1.如图所示，为固定在水平面上半径为、圆心为的光滑半圆弧导轨半圆弧半径为与导轨共面、同心且两者之间的区域内存在垂直导轨平面向内匀强磁场(磁场边界由弧、弧组成)，磁感应强度大小为;金属杆可绕点转动,端与导轨接触良好,间接一电阻,其阻值与金属杆的电阻阻值均为,其它电阻不计.(1)金属杆在外力驱动下从位置以恒定角速度顺时针转动60,求这段时间内外力所做的功;(2)在上述时间末金属杆被锁定、磁场经历一段与(1)问中相等的时间均匀变化为，求这段时间电阻产生的焦耳热.2.间距为的两平行金属导轨由倾斜部分和
2、水平部分（足够长）平滑连接而成，倾斜部分导轨与水平面间夹角为，导轨上端连有阻值为的定值电阻。空间分布着如图所示的磁场，磁场方向垂直倾斜导轨平面向上，区域内的磁场方向竖直向上，两处的磁感应强度大小均为，为无场区域。现有一质量为，电阻为的细金属棒与导轨垂直放置，由图示位置静止释放后沿导轨运动，最终静止在水平导轨上。乙图为该金属棒运动过程中的速率随时间的变化图像（以金属棒开始运动时刻为计时起点，金属棒在斜面上运动过程中已达到最大速度，已知）。不计摩擦阻力及导轨的电阻。(1)求金属棒运动过程中的最大速度，即乙图中的；(2)金属棒在整个运动过程中何时加速度最大？并求出该加速度值；(3)若金属棒释放处离水
3、平导轨的高度为（见图），求：金属棒在导轨倾斜部分运动时，通过电阻的电荷量；金属棒在整个运动过程中，电阻上产生的焦耳热。3.如图所示，有一固定在水平面内的U形金属框架，整个轨道处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小。金属框架宽度，左端接有阻值的电阻，垂直轨道放置的金属杆接入电路中电阻的阻值，质量。现让金属杆以的初速度开始向右运动，不计轨道摩擦和轨道电阻。求：（1）从金属杆开始运动到停下过程中，通过电阻的电荷量及金属杆通过的位移；（2）从金属杆开始运动到停下过程中，电阻上产生的焦耳热。4.如图所示，为间距足够长的平行导轨，。导轨平面与水平面间的夹角，间连接有一个的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面
4、，磁感应强度为。将一根质量为、轨道间有效电阻为的金属棒紧靠放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，当金属棒滑行至处时已经达到稳定速度。试解答以下问题：（，sin37=0.6，cos37=0.8）（1）请定性说明金属棒在达到稳定速度前的加速度和速度各如何变化？（2）当金属棒滑行至处时回路中的电流多大？金属棒两端的电势差多大？（3）金属棒达到的稳定速度时重力做功的瞬时功率多大？5.如图所示，在倾角为的斜面上，固定一宽的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器，电源电动势，内阻，一质量的金属棒与两导
5、轨垂直并接触良好.整个装置处于磁感应强度、垂直于斜面向上的匀强磁场中（导轨与金属棒的电阻不计）.金属导轨是光滑的，取，要保持金属棒在导轨上静止，求：滑动变阻器消耗的电功率。6.如图所示,光滑导轨固定在同一水平面上，两导轨间距两端接有定值电阻。在两导轨之间有一边长为的正方形区域，该区域内分布着方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。一.粗细均匀、质量为的金属杆静止在处,金属杆接入两导轨之间的电阻也为。现用一恒力沿水平方向拉杆,使之由静止向右运动,且杆在穿出磁场前已做匀速运动。已知杆与导轨接触良好,不计其它电阻,求(1)金属杆匀速运动的速率;(2)穿过整个磁场过程中,金属杆上产生的电热。7.为了
6、研究导体棒在磁场中的运动，某研究小组设计了两间距的平行金属导轨，装置如图所示，水平轨道和段粗糙，动摩擦因数均为，其余轨道均光滑，倾斜轨道与水平轨道平滑连接，但在连接处相互绝缘。已知倾斜轨道和水平轨道区域内存在磁感应强度、方向垂直平面向上的匀强磁场，如图所示，间的高度差，间的距离，间的距离，间的距离，导体棒的质量分别为、，棒电阻，处也接一电阻，上端接有一电容器，电容，棒和导轨电阻不计。初始时，导体棒静止于，导体棒从处静止下滑至处，与棒发生弹性碰撞，不计处的能量损失，取，棒与导轨间接触良好。求：(1)两棒第一次碰撞前瞬间，棒的速度大小；(2)第一次碰撞后棒最后停留的位置；(3)棒过时的速度及此过程
7、中电阻上产生的焦耳热。答案以及解析1.答案：(1)设这段时间为，金属杆上产生的感应电动势：，电路中电流：，外力做的功：，联立、解得：。(2)设这段时间为，磁场变化率：，回路有效面积：，闭合电路中产生的感应电动势：，电路中电流： ，电阻R产生的焦耳热： ，联立、解得： 。2.答案：(1)当金属棒在倾斜导轨平面上运动过程中加速度为零时，此时速度最大即 解得(2)金属棒达到最大速度后在斜面上做匀速下滑，然后匀速进入水平无磁场的区域，再进入内的磁场，根据乙图速率随时间的变化图像，则知在时刻，即金属棒刚开始进入区域内的磁场时加速度最大，即解得：(3)金属棒释放处离水平导轨的高度为，金属棒在导轨倾斜部分运
8、动时，根据则根据通过电阻R的电荷量金属棒在整个运动过程中，根据能量守恒电阻上产生的焦耳热3.答案：（1）金属杆从开始运动到停下过程中，设通过金属杆的平均电流为，运动的总时间为，根据动量定理可得：其中解得：根据解得金属杆通过的位移（2）全过程中，金属杆动能转化为焦耳热，则有：可得4.答案：（1）对金属棒受力分析，根据牛顿第二定律可得又联立解得由此可知，在达到稳定速度前，金属棒的速度逐渐增大，加速度逐渐减小（2）达到稳定速度时，根据平衡条件有又联立，代入数据解得:此时，对应金属棒两端的电势差，由闭合电路欧姆定律有（3）根据法拉第电磁感应定律又由闭合电路欧姆定律有联立，代入数据解得金属棒达到的稳定速
9、度所以，此时对应重力做功的瞬时功率有5.答案：作出金属棒的受力图，如图则有：根据安培力公式F=BIL有：设变阻器接入电路的阻值为，根据闭合电路欧姆有：计算得出：滑动变阻器消耗的电功率6.答案：（1）根据法拉第电磁感应定律：由欧姆定律杆所受安培力杆匀速运动联立解得，杆匀速运动的速率（2）设整个过程中产生的总电热为，根据能量守恒得由串联电路特点，杆上产生的电热联立解得7.答案：（1）设倾角为，棒下滑时有 得，即棒做匀加速运动到处时速度为到的过程中，得（2）第一次碰撞，得对于棒来讲还能在轨道上滑行，即，得即刚好到达处停止（3）对于棒来讲到处时的速度为棒过磁场后到时得电阻中产生的焦耳热专心-专注-专业