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文档简介
1、最新三年高考物理高频考点精选分类解析考点38 与电磁感应相关的能量问题【考点知识方法解读】导体切割磁感线或磁通量变化过程,在回路中产生感应电流,机械能转化为电能。电流通过导体受到安培力作用或通过电阻发热、电能转化为机械能或内能。因此电磁感应过程总是伴随着能量的转化。利用能量守恒定律解答电磁感应中能量问题,快捷方便。【最新三年高考物理精选解析】1. (2012山东理综)如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为,上端接有定值电阻,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉
2、力的功率为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g,下列选项正确的是AP=2mgsinBP=3mgsinC当导体棒速度达到v/2时加速度为gsinD在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功1.【答案】AC【解析】当速度达到v时开始匀速运动,mgsin=BIL,I=E/R,E=BLv对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动,则有 P=F2v,F+ mgsin=BIL,I= E/R,E=BL2v联立解得:P=2mgsin,选项A正确B错误;2(2012上海物
3、理)正方形导体框处于匀强磁场中,磁场方向垂直框平面,磁感应强度随时间均匀增加,变化率为k。导体框质量为m、边长为L,总电阻为R,在恒定外力F作用下由静止开始运动。导体框在磁场中的加速度大小为_;导体框中感应电流做功的功率为_。【答案】:F/m 3(2012上海物理)如图,质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计,质量为m的导体棒PQ放置在导轨上,始终与导轨接触良好,PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为,棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L,开始时PQ左侧导轨的总电阻为R,右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界,其左侧匀强磁场方向竖直向上,右侧匀强磁场
4、水平向左,磁感应强度大小均为B。在t=0时,一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上,使导轨由静止开始做匀加速直线运动,加速度为a。(1)求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式;(2)经过多长时间拉力F达到最大值,拉力F的最大值为多少?(3)某过程中回路产生的焦耳热为Q,导轨克服摩擦力做功为W,求导轨动能的增加量。3.【解析】:(1)回路中感应电动势E=BLv,导轨做初速度为零的匀加速运动,v=at,E=BLat,s=at2,所以,Fmax= Ma+mg+ (1+)B2L2。(3)设此过程中导轨运动距离s由动能定理,W合=Ek,W合=Mas。由于摩擦力Ff=(mg+ FA),所以摩擦
5、力做功W=mgs+WA=mgs+Q。所以:s=识。4.(18分)(2012天津理综)如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距l=0.5m,左端接有阻值R=0.3的电阻。一质量m=0.1kg,电阻r=0.1的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动。当棒的位移x=9m时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q2=21。导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求:(1)棒在匀加速运动
6、过程中,通过电阻R的电荷量q;(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2;(3)外力做的功WF。W=0-mv2,5(2012福建理综)如图甲,在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场,在此区域内,沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑细玻璃管,环心0在区域中心。一质量为m、带电量为q(q0)的小球,在管内沿逆时针方向(从上向下看)做圆周运动。已知磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示,其中T0=。设小球在运动过程中电量保持不变,对原磁场的影响可忽略。(1)在t=0到t=T0 这段时间内,小球不受细管侧壁的作用力,求小球的速度大小v0;(2)在竖直向下的磁感应强度增大过程中,将产生涡旋电场,其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆,同一条电场线上各点的场强大小相等。试求t=T0 到t=1.5T0 这段时间内:细管内涡旋电场的场强大小E;电场力对小球做的功W。联立解得:细管内涡旋电场的场强大小E=。在T0到1.5 T0这段时间内,小球沿切线方向的加速
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