（高中物理）专题22电磁感应与能量综

1、年高考物理专项冲击波讲练测系列 专题22 电磁感应与能量综合【重点知识解读】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。【答案】c【解析】设正方形边长为l，导线框的电阻为r，那么导体切割磁感线的边长为l，运动距离为l，可知w与t成反比，选c。2二中测试在如下列图的倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为b的匀强磁场，区域i的磁场方向垂直斜面向上，区域的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为l，一个质量为m、电阻

2、为r、边长也为l的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过gh进入磁场区时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边下滑到jp与mn的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中，线框的动能变化量为ek，重力对线框做功大小为w1，安培力对线框做功大小为w2，以下说法中正确的有a在下滑过程中，由于重力做正功，所以有v2v1b从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中，机械能守恒c从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程，有w1ek机械能转化为电能d从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小为ek= w1w2ek，

3、故cd正确。3. 三市联考两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为l，顶端接阻值为r的电阻。质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为b的匀强磁场垂直，如下列图，不计导轨的电阻，重力加速度为g 那么a.金属棒在磁场中运动时，流过电阻r的电流方向为abb.金属棒的速度为v时，金属棒所受的安培力大小为c.金属棒的最大速度为：d.金属棒以稳定的速度下滑时，电阻r的热功率为r4. 皖南八校联考如下列图，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为r，边长是l，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场

4、边界的恒定加速度a进人磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场规定顺时针方向为感应电流i的正方向外力大小为f,，线框中电功率的瞬时值为p，通过导体横截面的电荷量为q，其中pt图像为抛物线那么这些量随时间变化的关系正确的选项是答案：c解析：线框速度v=at，产生的感应电动势随时间均匀增大，感应电流均匀增大，安培力随时间均匀增大，外力f随时间变化关系是一次函数，但不是成正比，功率p=ei随时间变化关系是二次函数，其图像是抛物线，所以c正确ab错误。导体横截面的电荷量q=it随时间变化关系是二次函数，其图像是抛物线，选项d错误。t0bt 2bbbtx区域i区域btefaabdc5浙南浙北联考如图a所示，间

5、距为l、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为的斜面上。在区域i内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为b；在区域内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度bt的大小随时间t变化的规律如图b所示。t =0时刻在轨道上端的金属细棒ab从如位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒cd在位于区域i内的导轨上由静止释放。在ab棒运动到区域的下边界ef处之前，cd棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好。cd棒的质量为m、电阻为r，ab棒的质量、阻值均未知，区域沿斜面的长度为2l，在t=tx时刻tx未知ab棒恰进入区域，重力加速度为g。求：1通过cd棒电流的方向和区域i内磁场的方向；2当ab棒在区域内运动

6、时cd棒消耗的电功率；3ab棒开始下滑的位置离ef的距离；4ab棒开始下滑至ef的过程中回路中产生的热量。那么ab棒在区域ii中一定做匀速直线运动6二中测试两根金属导轨平行放置在倾角为=30°的斜面上，导轨左端接有电阻r=10，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度b。质量为m=，电阻可不计的金属棒ab静止释放，沿导轨下滑金属棒a b与导轨间的摩擦不计。如下列图，设导轨足够长，导轨宽度l=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好到达最大值。求此过程中金属棒到达的最大速度和电阻中产生的热量。【答案】5m/s，5j【解析】当金属棒速度

7、恰好到达最大速度时，金属棒受力平衡，有：mgsin=f安解得金属棒所受安培力f安据法拉第电磁感应定律，感应电动势e=blv据闭合电路欧姆定律，感应电流i=又f安=bil解得最大速度v =5m/s 下滑过程中，由能量守恒定律得：mghq = mv2 解得电阻中产生的热量q=av× × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×mn7二中测试如下

8、列图，电动机牵引一根原来静止的、长为1m、质量为的导体棒mn，其电阻r为1，导体棒架在处于磁感应强度b=1t，竖直放置的框架上，当导体棒上升h=时获得稳定的速度，导体产生的热量为2j，电动机牵引棒时，电压表、电流表计数分别为7v、1a，电动机的内阻r=1，不计框架电阻及一切摩擦；假设电动机的输出功率不变，g取10m/s2，求：1导体棒能到达的稳定速度为多少？2导体棒从静止到达稳定所需的时间为多少？8(15分) 阜宁中学月考如下列图，有一个倾角为的足够长的斜面，沿着斜面有一上下宽度为2b的匀强磁场，磁感应强度为b,方向垂直斜面向外，磁场的边界与底边平行。现有一质量为m的“日字形导线框在斜面上静止

9、开始释放，其中三条平行边和斜面底边及磁场的边界平行电阻均为r，其余两条平行长边不计电阻，整个框和斜面的动摩檫因素为µµ <tan，框上两个小正方形的每条边长均为b，当它刚滑进磁场时恰好做匀速直线运动。问：1导线框从静止开始到进入磁场时所滑过的距离s；b2通过计算说明导线框能否匀速通过整个磁场；3导线框从静止开始到全部离开磁场所产生的焦耳热q9. 二中检测如图甲所示，相距为l的光滑平行金属导轨水平放置，导轨一局部处在以oo为右边界匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度大小为b，方向垂直导轨平面向下，导轨右侧接有定值电阻r，导轨电阻忽略不计. 在距边界oo也为l处垂直导轨放置一

10、质量为m、电阻r的金属杆ab.1假设ab杆在恒力作用下由静止开始向右运动3l距离，其速度一位移的关系图象如图乙所示图中所示量为量. 求此过程中电阻r上产生的焦耳热qr及ab杆在刚要离开磁场时的加速度大小a.2假设ab杆固定在导轨上的初始位置，使匀强磁场保持大小不变，绕oo轴匀速转动. 假设从磁场方向由图示位置开始转过的过程中，电路中产生的焦耳热为q2. 那么磁场转动的角速度大小是多少？ab杆刚要离开磁场时，水平方向上受安培力f总和恒力f作用，安培力为：2分由牛顿第二定律可得：1分解得1分 2磁场旋转时，可等效为矩形闭合电路在匀强磁场中反方向匀速转动，所以闭合电路中产生正弦式电流，感应电动势的峰

11、值2分 有效值 1分 1分 而 1分 1分v0b1b2b1b2rmban10. 15分调研如图，相距l=1m、电阻不计的平行光滑长金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨左端间接有阻值r=2的电阻，导轨所在区域内加上与导轨所在平面垂直、方向相反的匀强磁场，磁场宽度d均为m，磁感应强度大小b1=t、b2。现有电阻r=1的导体棒ab垂直导轨放置且接触良好，当导体棒ab从边界mn进入磁场后始终以速度m/s作匀速运动，求：棒ab在磁场b1中时克服安培力做功的功率；棒ab经过任意一个磁场b2区域过程中通过电阻r的电量；棒ab在磁场中匀速运动时电阻r两端电压的有效值。【最新高考题专项检测】1. ·理综

12、如下列图，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，当速度到达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，以下选项正确的选项是ap=2mgsin。 bp=3mgsinc当导体棒速度到达v/2时加速度为gsin。d在速度到达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【解析】当速度到达v时开始匀速运动，mgsin=bil，i=e/r，e=blv

13、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，那么有 p=f·2v，f+ mgsin=bil，i= e/r，e=bl·2v联立解得：p=2mgsin，选项a正确b错误；当导体棒速度到达v/2时，导体棒中感应电动势为e/2，感应电流为i/2，所受安培力为bil /2，由牛顿第二定律，mgsin- bil /2=ma，解得加速度为a=gsin，选项c正确；在速度到达2v以后匀速运动的过程中，由功能关系可知，r上产生的焦耳热等于拉力和重力所做的功的代数和，选项d错误。2·物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

14、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_。3华约自主招生题如下列图，两个光滑的水平导轨间距为 l，左侧连接有阻值为 r的电阻，磁感应强度为b的匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一质量为 m的导体棒以初速度v0 向右运动，设除左边的电阻r 外，其它电阻不计。棒向右移动最远的距离为 s，问当棒运动到s时0<<l，证明此时电阻r 上的热功率：p=. 解析：取导体棒开始运动时为计时起点，设导体棒向右运动时刻t的速度为v，由法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势e=blv，

15、感应电流i=e/r导体棒受到的安培力：f=bil，解得：f=.注意到此力为变力，将区间0，t分为n小段，设第i小段时间间隔为t，杆在此段时间的位移为x。规定向右的方向为正，由动量定理，ft=mv，4 (·理综)如下列图，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=的电阻。一质量m=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，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

16、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。.【解析】：1设棒匀加速运动的时间为t，回路的磁通量变化量为，回路5·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，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为

17、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到达最大值，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。导轨动能的增加量ek=mas=ma。6、16分模拟如图，光滑斜面的倾角= 30°，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边的边长l1 = l m，bc边的边长l2= 0.6 m，线框的质量m = 1 kg，电阻r = 0.1，线框通过细线与重物相连，重物质量m = 2 kg，斜面上ef线efgh的右方有垂

18、直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度b = 0.5 t，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef线和gh的距离s = 11.4 m，取g = /s2，求：线框进入磁场前重物m的加速度；线框进入磁场时匀速运动的速度v；ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t；ab边运动到gh线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热速直线运动；进入磁场后到运动到gh线，仍做匀加速直线运动进磁场前线框的加速度大小与重物的加速度相同，为a = 5 m/s2该阶段运动时间为1分进磁场过程中匀速运动时间1分线框完全进入磁场后线框受力情况同进入磁场前，所以该阶段的加速度仍为a = 5m/s2714分(四校联考)如下列图，电阻可忽略的一定长度的光滑平行金属导轨mm/、nn/固定在水平面上，导轨间距d=，左端m/n/间接一阻值r的电阻，磁感