《2022年高考物理期末一模联考新题精选分类解析专题电磁感应综合性问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理期末一模联考新题精选分类解析专题电磁感应综合性问题.docx（22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、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载十七、电磁感应综合性问题1. （12 分）（ 2022 河南郑州市一模）如下列图,在xoy 平面内有一扇形金属框abc ,其半径为 r , ac 边与 y 轴重合, bc边与 x 轴重合,且 c为坐标原点,ac边与 bc 边的电阻不计,圆弧 ab 上单位长度的电阻为 R ；金属杆 MN长度为 L,放在金属框 abc上, MN与 ac 边紧邻；磁感应强度为 B 的匀强磁场与框架平面垂直并布满平面；现对 MN杆施加一个外力 （图中未画出） ,使之以 C点为轴顺时针匀速转动,角速度为；求：（1）在 MN杆运动过程中,通过杆的电流
2、I 与转过的角度 间的关系；（2）整个电路消耗电功率的最小值是多少？解析： . （12分）名师归纳总结 （1）电路中感应电动势E1 Br 22（2分）（1分）第 1 页,共 14 页设金属杆的电阻为R0（2分；能与其他字母区分即可）,就电路总电阻R 总R 0R rRr2R 02 rR（2分）2rR杆中电流 I 与杆转过的角度的关系为IE2R 0Br22rRR 总2（2）由于总电阻R 总R 0R rRr2,圆弧总长度rr2是定值,所以,2rR当rr2时,即4时,总电阻R总有最大值；（2分）此时,R总R 0rR（2分）8- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学
3、习好资料2 B2 r4欢迎下载此时,电路消耗电功率的最小值是P2 E2rR（ 1分）R 总8 R 0214 分）（2022 上海市奉贤区期末）如图,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成=300 角固定,轨距为L=1m,质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其阻值忽视不计；空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面对上,磁感应强度为 B=0.5T ；P、 M间接有阻值 R1 的定值电阻, Q、N间接变阻箱 R；现从静止释放 ab,转变变阻箱的阻值 R,测得最大速度为 vm,得到 1 与 1 的关系如下列图；如轨道足够长且电v m R阻不计,重力加速度 g 取 l0m/s 2；求：（1）金属杆
4、的质量 m和定值电阻的阻值 R1；1（2）当变阻箱 R取 4 时,且金属杆 ab 运动的加速度为 2gsin 时,此时金属杆 ab 运动的速度；名师归纳总结 （3）当变阻箱R取 4 时,且金属杆ab 运动的速度为v m时,定值电阻R1消耗的电功率；第 2 页,共 14 页2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - pE2B22 Lv2学习好资料欢迎下载0 . 16 w；R 1R 13（14 分）（2022 上海市闸北M B a N S R1RL区期末）如图（1）所示,两足够长平行光滑的金属导轨b QR2MN、PQ相距为 0.8m,导轨平图（ 1）面与水平面夹角
5、为 ,导轨P 电阻不计； 有一个匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为1m 18.75 v/ m/s t/s 的金属棒 ab 垂直于 MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为0.1kg 、与导轨接触端间电阻为1 ；两金属导5 1 轨的上端连接右端电路,电路中 R2为一电阻箱；已知灯泡的电阻RL4 ,定值电阻R12 ,0 调剂电阻箱使R212 ,重力加速度g=10m/s2；图（ 2）将电键 S 打开, 金属棒由静止释放,1s 后闭合电键,如图（ 2）所示为金属棒的速度随时间变化的图像；求：（1）斜面倾角 及磁感应强度 B 的大小；（2）如金属棒下滑距离为 60m时速度恰达到最大,
6、求金属棒由静止开头下滑 100m的过程中,整个电路产生的电热；（3）转变电阻箱R2的值,当 R2为何值时,金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大；消耗的最大功率为多少？3（14 分）解析：名师归纳总结 （1）电键 S 打开,从图上得：agsinv5m/s2sin1300,第 3 页,共 14 页t2F 安BIL,I BLvm R总,6,当金属棒匀R 总R abR 1R R L124 12R 2R L412mgsin从图上得： vm=18.75m/s ,安 , 所 以B 2LR总 2vm, 得 ：速 下 滑 时 速 度 最 大 , 有 ： mgsin F- - - - - - -精选学习资料 - -
7、 - - - - - - - BmgsinL 2R 总学习好资料欢迎下载0.1 10 1218.75 0.8 26T=0.5T；V m（2）由动能定理：mg SsinQ1mvm20vm,mgsinBI L,22Qmg Ssin1mv2=32.42J ；m2（3）转变电阻箱R2 的值后,金属棒匀速下滑时的速度为R 并R R L4R 2,R 2R L4R 2R 并2mgsin24R 2R2 消耗的功率：P 2U并2I总R 并2mgsin4R 2BLR 2R 2R 2mgsinBLR 2=mgsin21616R 2R 2216；216BL8R 2BL8R 2R 2当 R2=4 时, R2 消耗的功率
8、最大：P2mmgsin21616R 225W=1.5625W；BL816R 24（2022 上海市黄浦区期末）如下列图,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成 =53 角,导轨间接一阻值为3 的电阻 R,导轨电阻忽视不计；在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场区域的宽度为 d=0. 5m ；导体棒a 的质量为m1=0.1kg 、电阻为B 导体棒a b R N R1=6 ；导体棒 b 的质量为 m2=0.2kg 、电阻为 R2=3 ,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好；现从图中的M、N 处同时将a、b 由静止释放,运动过d M 程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a
9、刚出磁场时 b 正好进入磁场；（sin53 0.8 ,cos53 0.6 ,g 取 10m/s2,a、b 电流间的相互作用不计） ,求：（1）在 b 穿越磁场的过程中a、b 两导体棒上产生的热量之比；（2）在 a、b 两导体棒穿过磁场区域的整个过程中,装置上产生的热量；（3） M、N两点之间的距离；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（3）设 a 进入磁场的速度大小为 v1,此时电路中的总电阻3 3 R 总 1=（6+ 3+3） =7.5 （1 分）b 进入磁场的速度大小为 v2,此时电路中的总电
10、阻6 3 R总 2=（3+ 6+3） =5 （1 分）由 m1gsin = B 2LR总1 2 v 1和 m2gsin = B 2LR总2 2 v 2,质量 m1=1kg可得v1 v2=m1R总1 m2R总2= 3 4又由 v2= v 1+ad v1,得 v2= v1+80.5 v1由上述两式可得v1 2=12（m/s）16 2 2 , v2 2= 9 v 1M、N两点之间的距离2 2 s= v2 2a v1 2a =7 12 m ；5（14 分）（2022 上海宝山区期末质检）相距 L=1.5m 的足够长金属导轨竖直放置,的金属棒 ab和质量 m2=0.27kg 的金属棒 cd,均通过棒两端
11、的套环水平地套在金属导轨上,如图 1 所示,虚线上方磁场的方向垂直纸面对里,虚线下方磁场的方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同；ab 棒光滑, cd 棒与导轨间动摩擦因数 =0.75 ,两棒总电阻为 1.8 ,导轨电阻不计；ab 棒在方向竖直向上、大小按图 2 所示规律变化的外力 F 作用下,从静止开头沿导轨匀加速运动,同时 cd 棒也由静止释放； （g=10m/s 2）（1）求 ab 棒加速度的大小和磁感应强度 B 的大小；（2）已知在 2s 内外力 F做了 26.8J 的功,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；名师归纳总结 （3）求出 cd 棒达到最大速度所需的时间t 0,并在图 3
12、中定性画出cd 棒所受摩擦力f cd 随时间第 5 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载变化的图线；f cdO t图 3 图 1 图 2 （2）名师归纳总结 vat122 m/s,22第 6 页,共 14 页h1at2112 22m22W FW G1W A1m 1 v20226.81102W A112WA48.J,Q 热W A.48 J- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载bc 段与 de6、（2022 上海市嘉定区期末）光滑水平轨道abc、ade 在 a 端很接
13、近但是不相连,段平行,尺寸如下列图；轨道之间存在磁感应强度为B 的匀强磁场；初始时质量m的杆 1 放置在 b、d 两点上, 杆 2 放置在杆 1 右侧 L/2 处；除杆 2 电阻为 R外,杆 1 和轨道电阻均不计；（1）如固定杆 1,用水平外力以速度 v0 匀速向右拉动杆 2；试利用法拉第电磁感应定律推导：杆 2 中的感应电动势大小 E =BL v0；（2）如固定杆 2,用水平外力将杆 1 以初速度 v0 向左拉动,运动过程中保持杆中电流不 变,杆 1 向左运动位移 L 时速度的大小为多少？（3）在（ 2）问的过程中,杆 1 向左运动位移 L 内,水平外力做的功为多少？（4）在（ 2）问的过程
14、中,杆1 向左运动位移L 用了多少时间？解析：（14 分）名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（1）经过 t 时间, E= t = BLL 2+v0 t BLL t = BL v0 3 分（2）移动 L 后,切割长度 L/2 2 分此时感应电动势 E=BLv1/2= BLv0v1= 2 v0 2 分（3）由动能定理W+W A= EK由于安培力 FA=IlB ,切割有效长度 l 与位移成线性关系匀称减小W A=ILB+ILB/22 L= 3ILB4 L= 3B4R 2L 3v0W=1 2m2 v0
15、2 1 2mv0 2 + 3B4R 2L 3v0 = 3B4R 2L 3v0 +3 2mv0 27（8 分）（2022 福建三明市联考）如图甲所示,固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨,间距 d0.5m,导轨右端连接一阻值为 R4 的小灯泡 L. 在 CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度 B 随时间 t 变化如图乙所示,CF长为 2m.在 t 0 时刻,电阻为 r=1 的金属棒 ab 在水平恒力 F=0.2N 作用下,由静止开头沿导轨向右运动 , t 4s 时进入磁场,并恰好能够匀速运动；求：名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - -
16、 - - - - - - 10-4s学习好资料欢迎下载内通过小灯泡的电流强度；2 金属棒在磁场中匀速运动的速度；3 金属棒的质量； 2 因金属棒在磁场中匀速运动,就FBId1 分又： I =E/R+r ,E=Bdv 1 分解得： v=1m/s 1 分3 金属棒未进入磁场的加速度为：av t0.25m/s 21 分金属棒的质量：mF a0.8kg 1 分8、（14 分）（2022 上海市青浦区期末）如图甲所示,一边长为L2.5m、质量为 m 0.5kg 的正方形金属线框,放在光滑绝缘的水平面上,整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为 B0.8T 的有界匀强磁场中,它的一边与磁场的边界 MN重合；
17、在水平向左的力 F 作用下由静止开头向左运动,经过 5s 线框被拉出磁场；测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示 I/A M ,在金属线框被拉出的过程中：B 0.6 （1）求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；0.4 （2）写出水平力 F 随时间变化的表达式；0.2 （3）已知在这 5s 内力 F 做功为 1.92J ,那么在此N 0 1 2 3 4 5 6 t/s 过程中,线框产生的焦耳热是多少？甲 乙解析：（ 14 分）名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）（3 分）由It学习好资料q15欢迎下载.
18、25C（1 分）图象的面积可得：0 .5 C12q BL 2R 4（2 分）R（2）（7 分）I BLv（1 分）RI BL v BLa（1 分）t R t R由 I t 图象的斜率可得：I 0 5. 0 . 1（1 分）t 52a 0 2. m / s（1 分）F F A ma（1 分）2 2F ma B L at（1 分）RF .0 t 0 1.（1 分）（3）（4 分）v at 0 . 2 5 m / s 1 m / s（1 分）依据动能定理：WF Q 1 mv 2（2 分）2Q 1 . 67 J（1 分）9.2022 年安徽省合肥市一模 如图（ a）所示,一端封闭的两条足够长平行光滑导
19、轨固定在水平面上,相距 L,其中宽为 L 的 abdc 区域无磁场, cd 右段区域存在匀强磁场,磁感应强度为B0, 磁场方向垂直于水平面对上；ab 左段区域存在宽为 L 的匀称分布但随时间线性变化的磁场B,如图（ b）所示,磁场方向垂直水平面对下；一质量为m的金属棒 ab,在 t=0 的时刻从边界 ab 开头以某速度向右匀速运动,经时间t 0/3运动到 cd 处；设金属棒在回路中的电阻为R,导轨电阻不计；（1）求金属棒从边界ab 运动到 cd 的过程中回路中感应电流产生的焦耳热量Q; （2）经分析可知金属棒刚进入 做的功 W；cd 右段的磁场时做减速运动,求金属棒在该区域克服安培力名师归纳总
20、结 L B L a V0 c B0 第 15 题图2B0 Bt0 t第 10 页,共 14 页b L d B0 （ a）b - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载 2金属板进入cd 段的初速度为 v 0 t L0 3t L03金属杆一旦进入 cd 段,一方面整个电路中左部分会产生感生电动势,仍是和原先一样2E N B L 感应电流方向依据楞次定律判定得金属棒中是由下向上t t 0同时金属棒切割磁感应线,也要产生动生电动势 E B Lv感应电流方向金属棒中由上向下,与动生电动势相反题中说,一开头减速,说明开头时 速相符合E 较大,总体感应电
21、流金属棒中仍是由上向下,才能与减随着速度的减小,会达到 E E,此时电路中感应感应电流为零,金属棒不再减速,并将维持这个状态始终做匀速直线运动,于是我们可以求出做匀速直线运动的速度 v2B L B Lv v Lt 0 t 02依据动能定理有 W 1 mv 2 1 mv 0 2W 4 mL22 2 t 0102022 苏北三市一模 . 16 分 如下列图,固定的光滑金属导轨间距为 L,导轨电阻不计,上端 a、b 间接有阻值为 R的电阻,导轨平面与水平面的夹角为 ,且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面对上的匀强磁场中；质量为m、电阻为 r 的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上；初始时刻,弹簧
22、恰处于自然长度,导体棒具有沿轨道向上的初速度 v0；整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触；已知弹簧的劲度系数为 k,弹簧的中心轴线与导轨平行；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 求初始时刻通过电阻学习好资料欢迎下载R的电流 I 的大小和方向；当导体棒第一次回到初始位置时,速度变为v,求此时导体棒的加速度大小a；导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep,求导体棒从开头运动直到停止的过程中,电阻R上产生的焦耳热Q；有B a R b 解：v0棒产生的感应电动势E 1BLv 02 分通过 R 的电流大小I1E 1r
23、BLv02 分RRr1 分电流方向为b a1 分棒产生的感应电动势为E2BLv 1分感应电流I2E2rBLv 1分RRr棒受到的安培力大小FBILB22 Lv,方向沿斜面对上Rr依据牛顿其次定律有mg sinFma1 分解得agsinB22 Lv1 分m Rr1 分导体棒最终静止,有mgsinkx压缩量xmgsink设整个过程回路产生的焦耳热为Q0,依据能量守恒定律2 分12 mv 0mgxsinEPQ 02Q 012 mv 0mgsin 2E P1 分2k电阻 R上产生的焦耳热QRrQ 0RRr12 mv 0 mgsin2 EP2 分R2k11（2022 南通第一次调研） （14 分）如下列
24、图,相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 与水平面的夹角为学习好资料欢迎下载MNPQ区域内,存在着垂直 ,上端连接定值电阻R,导轨上水平虚线于轨道平面对下的匀强磁场,磁感应强度为 B将质量为 m、电阻为 r 的导体棒在距磁场上边界 d 处由静止释放,导体棒进入磁场运动距离 s 到达 CD位置,速度增加到 v1,此时对导体棒施加一平行于导轨的拉力,使导体棒以速度 v1 匀速运动时间 t 后离开磁场导体棒始终与导轨垂直且电接触良好,不计导轨的电阻,重力加速度RPBCMsRd为 g求
25、：（ 1）导体棒刚进入磁场时产生的感DN应电动势 E；（ 2）导体棒到达CD位置时,电阻Q上的电功率P；（ 3）整个过程中回路产生的焦耳热第 14 题图Q（2）导体棒到名师归纳总结 达 CD位置时的感应电动势EBLv 1Q 2BLv 12t第 13 页,共 14 页此时 R上的电功率PREr2R解得P2 2 2B L v R 1Rr2（3）导体棒从MN运动到 CD,由能量守恒定律有mgssin12 mv 11mv2Q 122以 v1 的速度匀速运动时间t ,产生的热量Rr整个过程中回路产生的热量QQ 1Q 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解得Qmg d学习好资料2 mv 1欢迎下载s sin1 22 2 2B L v 1t；Rr名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页