2020江苏高考物理二轮练习：计算题热点巧练19电磁学综合题(电磁感应中三大观点的应用)

1、热点19电磁学综合题（电磁感应中三大观点的应用 ）（建议用时：20分钟）1. （2019江苏省四校联考）如图所示，两条光滑的绝缘导轨，导轨的水平部分与圆弧部分 平滑连接，两导轨间距为 L,导轨的水平部分有 n段相同的匀强磁场区域（图中的虚线范围）， 磁场方向竖直向上，磁场的磁感应强度为B,磁场的宽度为 s,相邻磁场区域的间距也为s,且s大于L,磁场左、右两边界均与导轨垂直，现有一质量为m、电阻为r、边长为L的正方形金属框，由圆弧导轨上某高度处静止释放，金属框滑上水平导轨，在水平导轨上滑行一段 时间进入磁场区域，最终线框恰好完全通过n段磁场区域，地球表面处的重力加速度为g,感应电流的磁场可以忽略

2、不计，求：（1）金属框进入第1段磁场区域的过程中，通过线框某一横截面的感应电荷量及金属框完全通过n段磁场区域的过程中安培力对线框的总冲量的大小;（2）金属框完全进入第k（ k n）段磁场区域前的瞬间，金属框速度的大小.2.（2019苏锡常镇四市调研）如图所示，两条形足够长的光滑金属导轨PME和QNF平行放置，两导轨间距 L=1 m,导轨两侧均与水平面夹角为“=37。，导体棒甲、乙分别放于MN两边导轨上，且与导轨垂直并接触良好.两导体棒的质量均为m=0.1 kg,电阻也均为R= 1 Q,导轨电阻不计，MN两边分别存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为B=1 T.设导体棒甲、乙只在MN

3、两边各自的导轨上运动，sin 37 = 0.6, cos 37 = 0.8, g 取 10 m/s211匕,乙(1)将乙导体棒固定，甲导体棒由静止释放，问甲导体棒的最大速度为多少?(2)若甲、乙两导体棒同时由静止释放，问两导体棒的最大速度为多少？(3)若仅把乙导体棒的质量改为m= 0.05 kg,电阻不变，在乙导体棒由静止释放的同时,让甲导体棒以初速度 vo= 0.8 m/s沿导轨向下运动，问在时间t=1 s内电路中产生的电能为多少？3.间距为L = 2 m的足够长的金属直角导轨如图甲所示放置，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= 0.1 kg的金属细杆ab、cd与导轨

4、垂直放置形成闭合回路.杆与导轨之间的动摩擦因数均为尸0.5,导轨的电阻不计，细杆ab、cd的电阻分别为Ri=0.6 Q, R2 = 0.4 .整个装置处于磁感应强度大小为B= 0.50 T、方向竖直向上的匀强磁场中(图中未画出).当ab在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动F与时间t的关系如图乙所示.g= 10时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动.测得拉力m/s2.求ab杆的加速度a;(2)求当cd杆达到最大速度时ab杆的速度大小；(3)若从开始到cd杆达到最大速度的过程中拉力F做了 5.2 J的功，通过cd杆横截面的电荷量为0.2 C,求该过程中ab杆所产生的焦耳热.热

5、点19电磁学综合题(电磁感应中三大观点的应用)1 .解析：(1)设金属框在进入第一段匀强磁场区域前的速度为V0,进入第一段匀强磁场区域运动的时间为t,出第一段磁场区域运动的时间为t1,金属框在进入第一段匀强磁场区域的 BL2过程中，线框中产生平均感应电动势为e=bl-平均电流为:E BL 2I =詈%则金属框在出第一段磁场区域过程中广生的平均电流Fuf,rt1BL2 q= It= r设线框经过每一段磁场区域的过程中安培力冲量大小为一一 2B2L3则 I=BILt + B I 1Lt1 =r2i3整个过程累计得到：I总一 n2B3(2)金属框穿过第(k1)个磁场区域后，由动量定理得到:一(k 1

6、) r-= mvk 1 - mvo金属框完全进入第 k个磁场区域的过程中，由动量定理得到:B2L3mvk mvk imr /口 ， (2n-2k+ 1) B2l3 解得：Vk=答案：（1）里n2B引 r r(2)(2n 2k+1) B2L3mrE1= BLv2.解析：（1）将乙棒固定，甲棒静止释放，则电路中产生感应电动势Ei感应电流11 = 2RS甲棒受安培力F1=Bl1L甲棒先做加速度减小的变加速运动，达最大速度后做匀速运动，此时mgsin a = F1联立并代入数据解得甲棒最大速度vm1= 1.2 m/s.（2）甲、乙两棒同时由静止释放，则电路中产生感应电动势E2=2BLvE2感应电流12

7、=-2R甲、乙两棒均受安培力F2= BI2L最终均做匀速运动，此时甲（或乙）棒受力mgsin a = F2联立并代入数据解得两棒最大速度均为vm2= 0.6 m/s.（3）乙棒静止释放，甲棒以初速度vo下滑瞬间，则电路中产生感应电动势E3=BLv。感应电流I3=E|甲、乙两棒均受安培力 F3=B|3L对于甲棒，根据牛顿第二定律得：mgsin 37 F3 = ma对于乙棒，根据牛顿第二定律得：F3 m gsin 37 = ma代入数据联立解得：a=a= 2 m/s2甲棒沿导轨向下，乙棒沿导轨向上，均做匀加速运动在时间t= 1 s内，1 甲棒位移 $甲=丫01+2212,1 C乙棒位移s乙=a t

8、2甲棒速度v甲=vo + at,乙棒速度丫乙=21据能量的转化和守恒，电路中产生电能,12 12 1, 2E= mgs 甲 sin 37 mgs 乙 sin 37 + 2mv22mv2 一 ,m v2联立并代入数据解得E= 0.32 J.答案：(1)1.2 m/s (2)0.6 m/s(3)0.32 J3.解析：(1)由题图乙可知，在 t=0时，F= 1.5 N对ab杆进行受力分析，由牛顿第二定律得Fm g= ma代入数据解得a = 10 m/s2.(2)从d向c看，对cd杆进行受力分析如图所示当cd速度最大时，有Ff=mg= IN , Fn = F 安，F 安=31,BLvI = C ,R1 + R2综合以上各式，解得 v=2 m/s.(3)整个过