2020年高考物理专题精准突破电磁感应中的能量问题(原卷版)

1、2020年高考物理专题精准突破专题 电磁感应中的能量问题【专题诠释】1.电磁感应中的能量转化做正功:电能捱%械瞌如血动机安培力做功也珈机械凤屯能誅離評勰矗2求解焦耳热Q的三种方法功能关系：Q=IF克草賣站產耳热0的三种求法焦耳定律：Q=FiIt能£1转化：0" E兵柜能的威歼3. 求解电磁感应现象中能量问题的一般步骤(1) 在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于 电源.(2) 分析清楚有哪些力做功，就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化.(3) 根据能量守恒列方程求解.【高考领航】【2019天津高考】 如图所示，固定在水

2、平面上间距为I的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为I、电阻均为 R两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关 S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为BO PQ的质量为m,金属导轨足够长、电阻忽略不计。断开S, PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为 V的加速过程中流过 PQ的电荷量为q,求该过程安培力做的功WO【2016高考浙江卷】 小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距I = 0.50 m ,倾角= 53°导轨上端串

3、接一个 R= 0.05 勺电阻.在导轨间长 d = 0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向 下的匀强磁场，磁感应强度B= 2.0 T.质量m= 4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距S= 0.24 m . 一位健身者用恒力 F = 80 N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直.当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使 CD棒回到初始位置(重力加速度g = 10 m/sCD棒进入磁场时速度 V的大小； CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小； 在拉升CD棒的过程中，健身者所

4、做的功W和电阻产生的焦耳热 Q.，Sin 53 = 0.8,不计其他电阻、摩擦力 以及拉杆和绳索的质量)求：【方法技巧】解决电磁感应能量问题的策略是先源后路、先电后力，再是运动、能量”，即分葛出處賂中由电i 所产业的血源养清和*并联養羸卜（EH 确定&嘶逬也或线醐受0”的甘折能杜转化关系g功”的分新-I h押匹诂此X糸-Ja¾甲乙f,【最新考向解码】例1.（2019云南民族大学附属中学高三上学期期末）如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线Li、L2、L3、L4，在Li、L2之间，L3、L4之间存在匀强磁场，磁感应强度大小均为1 T,方向垂直于虚线所在平面。现有一矩形

5、线圈abed,宽度Cd= L = 0.5 m ,质量为0.1 kg,电阻为2 将其从图示位置由静止释放（ed边与L1重合）,线圈速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻ed边与L2重合，t2时刻ab边与L3重合，t3时刻ab边与L4重合，已知t1t2的时间间隔为0.6 s,整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向（重力加速度g取10 ms2）。贝y （）A .在0t1时间内，通过线圈的电荷量为0.25 C B .线圈匀速运动的速度大小为8 m/sC.线圈的长度为1 mD. 0t3时间内，线圈产生的热量为1.8 J例2. （2019河南开封高三上第一次模拟 ）如图所示，在竖直平面内固定有光滑平行导

6、轨，间距为L,下端接有阻值为R的电阻，空间存在与导轨平面垂直、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与上端固定的弹簧相连并垂直导轨放置。初始时，导体棒静止，现给导体棒竖直向下的初速度V0,导体棒开始沿导轨往复运动，运动过程中始终与导轨垂直并保持良好接触。若导体棒电阻r与电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是（）A 导体棒往复运动过程中的每个时刻受到的安培力方向总与运动方向相反B .初始时刻导体棒两端的电压Uab = BLVoC 若导体棒从开始运动到速度第一次为零时，下降的高度为D 若导体棒从开始运动到速度第一次为零时，下降的高度为1 1R上产生的焦耳热 Q =

7、 4mv1 2 + qmgh W【微专题精练】h ,则通过电阻R的电量为BLh2Rh,此过程导体棒克服弹力做功为W,则电阻1.（2019广东珠海模拟）如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨， 其间距为L,导轨弯曲部分光滑, 平直部分粗糙，N、Q两点间接一个阻值为 R的电阻平直部分导轨左边区域有宽度为 d方向竖直向上、 磁感应强度大小为 B的匀强磁场质量为 m、电阻也为R的金属棒从高度为 h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中（） B11JyImT Q1 _2dA 金属棒两端的最大电压为 2BL

8、2ghB 金属棒在磁场中的运动时间为亠贏A 初始时刻Cd边所受安培力的大小为B2L2VO-R _mgB .线框中产生的最大感应电流可能为BLvoRC. Cd边第一次到达最下端的时刻，两根弹簧具有的弹性势能总量大于1D. 在Cd边反复运动过程中，R中产生的电热最多为2mv24. （2019 广州荔湾区调研）CD、EF是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L ,在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B ,磁场区域的宽度为 d,如图所示.导轨的右端接有一阻值为R的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接.将一阻值为R、质量为m的导体棒从弯曲轨道上 h

9、高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处.已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为则下列说法中正确的是A .通过电阻R的最大电流为BL . 2gh2RB.流过电阻R的电荷量为BdL2RC.整个电路中产生的焦耳热为mgh1D .电阻R中产生的焦耳热为？mg（h ）5. （2019上海闵行调研）如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abed, ab边长大于be边长.从置于垂直纸面向里、边界为 MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1 ,通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次be边平行MN进入磁

10、场，线框上产生的热量为 Q2,通过线框导体横截面的电荷量为 q2,则（）IV:其 貿 XTTlh :BB. Q1>Q2 q1>q2A . Q1>Q2 q1= q2D. Qi = Q2 q1>q2C. Qi = Q2q = q26. (2019江苏溧水中学模拟)如图所示，以 MN为下边界的匀强磁场，磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外，MN上方有一单匝矩形导线框abed ,其质量为 m,电阻为R，ab边长为h, be边长为2, Cd边离MN的高度为h.现将线框由静止释放，线框下落过程中ab边始终保持水平，且 ab边离开磁场前已做匀速直线运动，求线框从静止释放到完全离开磁

11、场的过程中： A . C “ -t Mi * Ar 戈 W(1) ab边离开磁场时的速度 v；(2) 通过导线横截面的电荷量q ；(3) 导线框中产生的热量 Q.7. (2019台山模拟)如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、MN位于同一水平面上，两轨道之间的距离l = 0.50 m .轨道的MM端接一阻值为 R= 0.50 啲定值电阻，直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度大小为B= 0.60 T的匀强磁场中，磁场区域右边界为 NN'、宽度d = 0.80 m；水平轨道的最右端与两条位于竖直面 内的半圆形光滑金属轨道NP、NP平滑连接，两半圆形轨道的半径均为R0= 0.50 m .现

12、有一导体杆ab静止在距磁场的左边界 S= 2.0 m处，其质量 m= 0.20 kg、电阻r = 0.10 ab杆在与杆垂直的、大小为 2.0 N的水 平恒力F的作用下开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F ,杆穿过磁场区域后，沿半圆形轨道运动，结果恰好能通过半圆形轨道的最高位置PP N已知杆始终与轨道垂直，杆与直轨道之间的动摩擦因数= 0.10,轨道电阻忽略不计，取g= 10 ms导体杆刚进入磁场时，通过导体杆的电流的大小和方向； 在导体杆穿过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量;.求：M b -i-Ud -I '在导体杆穿过磁场的过程中，整个电路产生的焦耳热.(2)先求出产生的感应电动

13、势的平均值，然后根据欧姆定律求出电流的平均值，进而求出电荷量.回路中机械能转化为内能，根据能量守恒定律求出电路中产生的焦耳热.8如图所示，凸字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为I, Cd边长为2l，ab与Cd平行，间距为2I.匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面开 始时，Cd边到磁场上边界的距离为2I ,线框由静止释放，从 Cd边进入磁场直到ef、Pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、Pq边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动线框完全穿过磁场过程中 产生的热量为Q.线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、Cd边保持水平，重力加速度为g;求：21(1) 线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是Cd边刚进入磁场时的几倍;(2) 磁场上下边界间的距离H.1C.克服安培力所做的功为mghD .右端的电阻R产生的焦耳热为？（mgh+ mgd3.（2019江西赣州期末）如图所