高考物理二轮复习考点千题精练第十章电磁感应专题电磁感应中的综合问题

专题10.12 电磁感应中的综合问题

一．选择题

1．(2016·山东淄博诊断)如图甲所示，左侧接有定值电阻R＝2 Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B＝1 T，导轨间距L＝1 m。一质量m＝2 kg，阻值r＝2 Ω的金属棒在水平拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒的v－x图象如图乙所示，若金属棒与导轨间动摩擦因数μ＝0.25，则从起点发生x＝1 m位移的过程中(g＝10 m/s)( )

2

A．金属棒克服安培力做的功W1＝0.5 J B．金属棒克服摩擦力做的功W2＝4 J C．整个系统产生的总热量Q＝4.25 J D．拉力做的功W＝9.25 J 【参考答案】D

2．如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值R的电阻，空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上．初始时刻，弹簧恰处于自然长度．给导体棒水平向右的初速度v0，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是( )

A．导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左 B．导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U＝BLv0

1

12

C．导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能Ep＝mv0

2

12

D．导体棒最终会停在初始位置，在导体棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热Q＝mv0

4【参考答案】AD

二．计算题

1.（2017年11月浙江选考）所图所示，匝数N=100、截面积s=1.0×10m、电阻r=0.15Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1，其变化率k=0.80T/s。线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d=0.20m的竖直导轨，下端连接阻值R=0.50Ω的电阻。一根阻值也为0.50Ω、质量m=1.0×10kg的导体棒ab搁置在等高的挡条上。在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B2。接通开关S后，棒对挡条的压力恰好为零。假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计摩擦阻力和导轨电阻。

（1）求磁感应强度B2的大小，并指出磁场方向；

（2）断开开关S后撤去挡条，棒开始下滑，经t=0.25s后下降了h=0.29m，求此过程棒上产生的热量。

-2

-22

【名师解析】（1）线圈中产生的感应电动势为E=N

?B1??=NS ?t?t2

流过导体棒的电流 Iab=

ER??2?r??2??，

导体棒对档条的压力为零，有B2Iabd=mg， 联立解得：B2=

mg?R?2r?=0.50T。

Ed方向垂直纸面向外。

2.(2016·河北邯郸一中一轮)如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨MAC、NBD水平放置，MA、NB间距L＝0.4 m，AC、BD的延长线相交于E点且AE＝BE，E点到AB的距离d＝6 m，M、N两端与阻值R＝2 Ω的电阻相连，虚线右侧存在方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1 T。一根长度也为L＝0.4 m、质量m＝0.6 kg、电阻不计的金属棒，在外力作用下从AB处以初速度v0＝2 m/s沿导轨水平向右运动，棒与导轨接触良好，运动过程中电阻R上消耗的电功率不变，求：

(1)电路中的电流I；

(2)金属棒向右运动过程中克服安培力做的功W。

2

d 3

2xd此时金属棒所受安培力为：F＝BIL1＝0.16－(0≤x≤)

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作出F－x图象，由图象可得运动过程中克服安培力所做的功为：

2

dW＝Fx＝

－

0.16＋0.08

×3 J＝0.36 J。 2

【参考答案】 (1)0.4 A (2)0.36 J

3．(2016·陕西西工大附中模拟)如图所示，用水平绝缘传送带输送一正方形单匝闭合铜线框，在输送中让线框随传送带通过一固定的匀强磁场区域，铜线框在进入磁场前与传送带的速度相同，穿过磁场的过程中将相对于传送带滑动。已知传送带以恒定速度v0运动，当线框的右边框刚刚到达边界PQ时速度又恰好等于

v0。若磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直，MN与PQ的距离为d，磁场的磁感应强度为B，铜线框质量

为m，电阻均为R，边长为L(L

(1)线框的右边框刚进入磁场时所受安培力的大小；

(2)线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值；

(3)从线框右边框刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中，传送带对闭合铜线框做的功。

B2L2v0

【参考答案】(1)

RB2L2v0(2)－μg

mRv20－2μg（d－L） (3)2μmgd 【名师解析】(1)闭合铜线框右侧边刚进入磁场时产生的电动势

E＝BLv0

产生的电流I＝＝

EBLv0

RR 4