高考压轴题训练电磁感应能量

1、- - 高三实验班电磁感应中的能量1、两根相距为l的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面质量均为m的金属细杆、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数, 导轨电阻不计, 回路总电阻为2, 整个装置处于磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中. 当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨向右匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动, 设运动过程中金属细杆a、d与导轨接触良好，重力加速度为g, 求: （）b杆匀速运动的速度v1(2 ）ab杆所受拉力(3)ab杆以1匀速运动时 ,cd杆以2（v2已知 ) 匀速运动

2、, 则在d杆向下运动h过程中 , 整个回路中产生的焦耳热. 2、如图甲所示，一边长l=. m 、质量m0.5k 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b=0.8t 的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界n重合。在水平力f作用下由静止开始向左运动, 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乙图所示，在金属线框被拉出的过程中。求通过线框导线截面的电量及线框的电阻；写出水平力f随时间变化的表达式；已知在这5内力f做功 1. j，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少? 3.如图1所示，一质量m=0 5的“日”字形匀质导线框“abdca”静

3、止在倾角 =3的粗糙斜面上，线框各段长abdf=acb ce=dl0.5 ,ef 与斜面底边重合,线框与斜面间的动摩擦因数 =0.2， ab、cd、ef 三段的阻值相等且均为r0.4 ，其余部分电阻不计斜面所在空间存在一有界矩形匀强磁场区域gih ,其宽度gi =hj l,长度ij ,ij ef，磁场垂直斜面向上,磁感应强度b1t现用一大小f=5n、方向沿斜面向上且垂直于 ab 的恒力作用在b 中点， 使线框沿斜面向上运动,ab进入磁场时线框恰好做匀速运动若不计导线粗细，重力加速度g=0 /s2，si7 0.6，c37 0.8.求: 图 11 （1） ab 进入磁场前线框运动的加速度a 的大小

4、 ; (2)cd 在磁场中运动时,外力克服安培力做功的功率p；(3)线框从开始运动到ef 恰好穿出磁场的过程中，线框中产生的焦耳热与外力做功的比值qw4.如图所示，固定的光滑金属导轨间距为l， 导轨电阻不计，上端、 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、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。 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,弹簧恰处于自然长度 ,导体棒具有沿轨道向上的初速度v。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。求初始时刻通过电阻r的电流 i 的大小和

5、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e，求导体棒从开始运动直到停止的过程中,电阻 r上产生的焦耳热q。5.如图所示 ,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充满平面。 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

6、 杆运动过程中 ,通过杆的电流 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？高三实验班电磁感应中的能量答案1、解： （1)ab杆向右运动时 ,ab杆中产生的感应电动势方向为a, m n b 甲乙0 i/a t/s 1 2 3 6 4 5 0.2 0.4 0.6 - - 大小为1eblv (1分）c杆中的感应电流方向为d,cd杆受到的安培力方向水平向右安培力大小为221122blvb l vfbilblrr安 （分）杆向下匀速运动, 有mgf安 (2 分) 解、两式,b杆匀速运动的速度为1v222rmgb l（ 1 分）(2)a杆所受拉力ffmg安2212b l vr+mg

7、21mg （分 ) （3）设杆以2v速度向下运动h过程中 ,ab杆匀速运动了s距离 , 12shtvv, 12hvsv（2 分）整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功qf s安2212b l v sr=2212b l vr12hvv222222()mghrv b l (2分）2、根据q it, 由i图象得 :q =.25 （2 分）又根据irtrertbl2 (分 ) 得r = 4（分）由电流图像可知，感应电流随时间变化的规律：i0 t (分 ) 由感应电流rvbli，可得金属框的速度随时间也是线性变化的，t.blriv20（1 分) 线框做匀加速直线运动，加速度a 02m/2（分）线框在外力f和安培力f作用下做匀加速直线运动，maffa( 分 ) 得力f=（02 0. )n (1分）t=5s 时, 线框从磁场中拉出时的速度v5 = at =1m/ （1 分) 线框中产生的焦耳热6712125.vmwq3.解析(1)a进入磁场前，线框做匀加速运动摩擦力 ff= mg c由牛顿第二定律有mgin ffma代入数据解得加速度a=2m/s2()由于线框穿过磁场的过程中有且仅有一条边切割磁感线，等效电路也相同，所以线框一直做匀速运动 ,设速度大小为v由力的平衡条件有f=gin mcos +f安代入数据解得f安=1 n 而