2014高考物理分类解析26电磁感应综合问题

本人声明：本资源属本人原创作品，授予21世纪教育网独家发行。 2014高考物理试题分类解析二十六 电磁感应综合问题 1. （2014上海高考物理题）如图，水平面内有一光滑金属导轨，其MN、PQ边的电阻不计，MN边的电阻阻值R=1.5Ω，MN与MP的夹角为135°，PQ与MP垂直，MP边长度小于1m。将质量m=2kg，电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨上，并与MP平行，棒与MN、PQ交点G、H间的距离L=4m。空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。在外力作用下，棒由GH处以一定的初速度向左做直线运动，运动时回路中的电流强度始终与初始时电流强度相等。 （1）若初速度v1=3m/s，求棒在GH处所受的安培力大小FA。 （2）若初速度v2=1.5m/s，求棒向左移动距离2m到达EF所需时间△t。 （3）在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中，外力做功W=7J，求初速度v3..。 解析：（1）棒在GH处速度为v1，因此E=BLv1， I=E/R，FA=BIL， 联立解得：FA==8N. (2)设棒移动距离a，由几何关系EF间距也为a，磁通量变化△Φ=a(a+L)B. 题设运动时回路中电流保持不变，即感应电动势不变，有E=BLv2， E== 解得：△t==1s。 设外力做功为W，克服安培力做功为WA，导体棒在EF处的速度为v’3。 由动能定理，△Ek=W-WA，得 W= WA +mv’32-mv32 克服安培力做功为WA =I32R△t’ 式中 I3=，△t’= 解得 WA =. 由于电流始终不变，有，v’3=v3. 因此 W=+m(-1)v32 代入数据得 3 v32+4 v3-7=0， 解得 v3=1m/s，或v3=-m/s（舍去）。 2. （2014天津高考题）如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域I和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，I中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应度大小均为B=0.5T，在区域I中，将质量m1=0.1kg，电阻R1=0.1的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg，电阻R2=0.1的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑，cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与轨道垂直且两端与轨道保持良好接触，取g=10m/s2,问21世纪教育网版权所有 （1）cd下滑的过程中，ab中的电流方向； （2）ab将要向上滑动时，cd的速度v多大； （3）从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x=3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少。21·cn·jy·com 解析：（1）cd下滑的过程中，利用右手定则可判断出cd中感应电流方向为由d流向c，ab中的电流方向由a流向b。 （2）开始放置ab刚好不下滑，说明ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有 Fmax=m1gsinθ， 设ab刚好将要向上滑动时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律，E=BLv， 设电路中感应电流为I，由闭合电路欧姆定律，I=. 设ab棒所受安培力为F安，有：F安=ILB， 此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有 F安= Fmax+m1gsinθ 联立解得：cd的速度v=5m/s。 （3）设cd棒运动过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒定律， m2gxsinθ=Q总+m2v2， 又 Q=Q总 联立解得：Q=1.3J。 3.(16分) （2014安徽理综）如图1所示，匀强磁场的磁感应强度B为0.5T，.其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上。绝缘斜面上固定有∧形状的光滑金属导轨MPN（电阻忽略不计），MP和NP长度均为2.5m，MN连线水平，长为3m。以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox。一根粗细均匀的金属杆CD，长度d为3m、质量m为1kg、电阻R为0.3Ω，在拉力F的作用下，从MN处以恒定的速度v=1m/s，在导轨上沿x轴正向运动（金属杆与导轨接触良好）。g取10 m/s2。2·1·c·n·j·y （1）求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差。 （2）推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力 ... ...