高考物理考点训练例题精析专题14电磁感应功能问题

1、电磁感应一功能问题【例1】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物的方程是y=x2,下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（图中虚线所示），口加一个小金属环从抛物线上 y=b（b,两 杆与导轨接触良好， 与导轨间的动摩擦因数为 科 已知：杆1被外力拖动，以恒定的速度 v0沿导轨运 动；达到稳定状态时，杆 2也以恒定速度沿导轨运 动，导轨的电阻可忽略，求此时杆 2克服摩擦力做 功的功率。MN PQ导轨间距离为l ,匀强磁场垂直于B,两根金属杆1、2摆在导轨上，与导轨垂【解析】解法一：设杆2的运动速度为v,由于两杆运动时，两杆和导轨构成的回路的磁通量发生变化，产生感

2、应电动势 =Bl(v o-v)，感应电流I= e/(Ri+R)，杆2运动受到的安培力等于摩擦力BIl= pg，导体杆2克服摩擦力做功的功率 P=p m2gv，解得P= m2gv o-mg (R i+R)/B 2l 2解法二：以F表示拖动杆1的外力，表示回路的电流，达到稳定时，对杆 1有F- mg-BIl，对 杆2有BIl- wmig=0、，外力的功率Pf=F/，以砧示杆2克服摩擦力做功的功率，则有户=/F -/% + % )彳5|眄J ，解得尸士RMg %本题主要考查考生应用电磁感应定律、欧姆定律和牛顿运动定律解决力电综合问题的 能力.巩固练习.如图所示，匀强磁场和竖直导轨所在面垂直，金属棒a

3、b可在导轨上无摩擦滑动， 在金属棒、导轨和电阻组成的闭合回路中，除电阻R外，其余电阻均不计，在 ab下滑过程中：A.由于ab下落时只有重力做功，所以机械能守恒.B.ab达到稳定速度前，其减少的重力势能全部转化为电阻R的内能.C.ab达到稳定速度后，其减少的重力势能全部转化为电阻帮内能.ab达到稳定速度后，安培力不再对ab做功.如图所示，ABCD1固定的水平放置的足够长的L形导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上架着一根金属棒 动，最后又静止在导轨上，则 滑和粗糙两种情况相比较(A.整个回路产生的总热量相等B.安培力对ab棒做的功相等 C.安培力对ab棒的冲量相等ab,在极短时间内给棒

4、ab一个水平向右的速度，ab棒开始运 ab在运动过程中，就导轨是光 )D.电流通过整个回路所做的功相等.如图所示，质量为 m勺条形磁铁与质量为 m勺铝环，都静止在光滑的水平面上，当在极短的 时间内给铝环以水平向右的冲量i,使环向右运动，则下列说法不正确的是()A .在铝环向右运动的过程中磁铁也向右运动B .磁铁运动的最大速度为I/（M+m）C.D.铝环在运动过程中，能量最小值为ml2/2（M+m）2铝环在运动过程中最多能产生的热量为I 2/2m4.如图所示，在光滑的水平面上， 有竖直向下的匀强磁场，分布在宽度为L的区域里，现有一边长为 a（a框）U形框与方框之间接触良好且无摩擦，两个金属杠(2

5、)每条边的质量均为m,每条边的电阻均为r.将方框固定不动，用力拉动 u形框使它以 速度v0垂直NQ边向右匀速运动，当皿框 的M%滑至方框的最右侧，如图乙所示 时，方框上的bd两端的电势差为多大？此 时方框的热功率为多大 ？（若方框不固定，给U形框垂直NQi向右的初速度 这一过程中两框架上产生的总热量为多少？（若方框不固定，给U形框垂直NQi向右的初速度*XX X巧火一旬W x x黑XXXK M r_X工a XK X x XATxX X xX xx x x*X x x川XXx xx x 乂*产 K wXXxF 乂 再dxx 1X Pk 一大一天一；0 X X Xx x pXXXQ甲v。，如果O框

6、恰好不能与方框分离，则在v（v v 0）, L形框最终将与方框分离，如果从必框和方框不再接触开始，经过时间 t方框最右侧和U型框最左侧距离为s,求金属框框 分离后的速度各多大？.答案:C解析：下滑过程有安培力做功，机械能不守恒；ab达到稳定速度，重力等于安培力，故CE确.答案:A解析：两种情况下产生的总热量，都等于金属棒的初动能.答案：D解析：铝环向右运动时，环内感应电流的磁场与磁铁产生相互作用，使环做减速运动，磁铁向右做加速运动，待相对静止后，系统向右做匀速运动，由 I=(m+M)v,得v=I/(m+M),即为 磁铁的最大速度，环的最小速度，其动能的最小值为m/2 I/(m+M) 2,铝环产

7、生的最大热量应为系统机械能的最大损失量，12/2m-I 2/2(m+M尸MI2/2m(m+M).答案：C解析：这是一道选用力学规律求解电磁感应的好题目，线框做的是变加速运动，不能用运动学公式求解，那么就应想到动能定理，设线框刚进出时速度为V1和V2,则第一阶段产生的热量,第二阶段产生的热量 Q=mV/2 ,只要能找出vi和V2的关系就能找到答案，由动量定理可得B- m( % -的)所以用-,l| =2WF Q I 4-1 q所以 k H - - 3 Qi 3.答案:0.5W解析：由题意分析知，当祛码加速下落到速度最大时，祛码的合外力为零，此时R导到功率最大，为mg=BkaX_Pmax=I2ma

8、XR2)由式得P maX=(mg/BL) 2R=0.5W.答案:4 ; 0.28 ; 0.08解析：F安=(M-m)g,转化的内能=F?L.解析：(1)撤去F之前，设通过电阻R的电流为I ,则金属杆受到的安培力大小5安=81=5.撤去F之后，由P=I2引口，当电阻R消耗的电功率为P/4时，通过R勺电流I=I/2 ,则金属杆受 到的安培力F安=BIL=F/2 ,方向水平向左，由牛顿第二定律得，.方向水平向左.(2)撤去F后，金属杆在与速度方向相反的安培力作用下，做减速运动直到停下。设匀速运动时金属杆的速度为v,则I2(R+r尸Fv ,又P=I2R,解得由能量守恒可得，撤去 F后，整个电路产生的热量0 , ；4空当钟22 好 F2则电阻R上产生的焦耳热八,R n m(R + r)、R + r 2F2