2020屆高考物理二輪復習 考前十天必考熱點沖刺 熱考12 電磁感應

熱考12　電磁感應 一、選擇題 1．(多選)(2019年海南瓊海模擬)如圖所示，一有限范圍的勻強磁場，寬為d，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里．一個邊長為L的正方形導線框，總電阻為R，在拉力作用下，以速度v向右勻速地通過該磁場區(qū)域．若d＞L，則在線框通過磁場的過程中，下述說法正確的是(　　) A．感應電流方向先逆時針后順時針 B．感應電流的大小為 C．線框中產生的熱量為 D．拉力做的總功為 【答案】AC 2．(多選)如圖所示，CD、EF是兩條水平放置的電阻可忽略的平行光滑導軌，導軌固定不動，間距為L，在水平導軌的左側存在磁感應強度方向垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B.導軌的右端接有一電阻R，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接．將一阻值也為R，質量為m的導體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導體棒最終恰好停在磁場的右邊界處．己知導體棒與水平導軌接觸良好，則下列說法中正確的是(　　) A．電阻R的最大電流為 B．電阻R中產生的焦耳熱為mgh C．磁場左右邊界的長度d為 D．流過電阻R的電荷量為 【答案】AD 【解析】金屬棒下滑過程中，機械能守恒，由機械能守恒定律得mgh＝mv2，得金屬棒到達水平面時的速度v＝，金屬棒到達水平面后進入磁場受到向左的安培力做減速運動，則剛到達水平面時的速度最大，所以最大感應電動勢為E＝BLv，最大的感應電流為I＝＝，故A正確；金屬棒在整個運動過程中，機械能最終轉化為焦耳熱，即Q＝mgh，故電阻R中產生的焦耳熱為QR＝Q＝mgh，故B錯誤；對導體棒，經時間t穿過磁場，由動量定理得－F安Δt＝BLΔt＝－mv，而q＝Δt，變形得BLq＝mv，解得q＝＝，而由q＝Δt＝Δt＝×Δt＝和S＝Ld，解得d＝＝，故C錯誤，D正確． 3．(多選)(2019年福建福州模擬)如圖所示，xOy平面為光滑水平面，現(xiàn)有一長為d寬為L的線框MNPQ在外力F作用下，沿x軸正方向以速度v做勻速直線運動，空間存在豎直方向的磁場，磁感應強度B＝B0cosx(式中B0為已知量)，規(guī)定豎直向下方向為磁感應強度正方向，線框電阻為R0，t＝0時刻MN邊恰好在y軸處，下列說法正確的是(　　) A．外力F為恒力 B．t＝0時，外力大小F＝ C．通過線圈的瞬時電流I＝ D．經過t＝，線圈中產生的電熱Q＝ 【答案】BC 【解析】由于磁場是變化的，故切割產生的感應電動勢也為變值，安培力也會變力．故要保持其勻速運動，外力F不能為恒力，A錯誤．t＝0時，左右兩邊的磁感應強度均為B0，方向相反，則感應電動勢E＝2B0Lv，拉力等于安培力即F＝2B0IL＝，B正確；由于兩邊正好相隔半個周期，故產生的電動勢方向相同，經過的位移為vt；瞬時電動勢E＝2B0Lvcos，瞬時電流I＝，C正確；由于瞬時電流成余弦規(guī)律變化，故可知感應電流的有效值I＝，故產生的電熱Q＝I2Rt＝，D錯誤． 二、計算題 4．(2019年福建福州模擬)如圖，在豎直平面內有兩條間距為L的足夠長的平行長直金屬導軌，上端接有一個阻值為R的電阻和一個耐壓值足夠大的電容器，電容器的電容為C，且不帶電．質量為m的導體棒ab垂直跨在導軌上，接觸良好．導軌所在空間有垂直導軌平面向里的勻強磁場，磁感應強度大小為B.S為單刀雙擲開關．現(xiàn)將開關S接1，由靜止釋放導體棒ab.已知重力加速度為g，不計導軌和導體棒的電阻，不計一切摩擦． (1)當金屬棒向下運動的速度為v1時，電容器所帶的電量q； (2)求導體棒ab下落h高度時的速度大小v2； (3)當速度為v2時迅速將開關S接2，請分析說明此后導體棒ab的運動情況；并計算導體棒ab在開關接2后又下落足夠大的高度H的過程中電阻R上所產生的電熱Q. 【答案】(1)CBLv1　(2)　(3)mgH＋－ 【解析】(1)金屬棒向下以速度為v1切割磁感線產生的感應電動勢E＝BLv1 電容器所帶電荷量q＝CE＝CELv1. (2)設在Δt時間內，金屬棒速度變化為Δv 金屬棒產生的感應電動勢變化ΔE＝BLΔv 電容器兩極板電壓變化ΔU＝BLΔv 電容器所帶電荷量變化Δq＝CΔU＝CBLΔv 金屬棒中的電流I＝＝CBL＝CBLa 對金屬棒，由牛頓第二定律有mg－BIL＝ma 聯(lián)立解得a＝ 可以看出加速度與時間無關，說明金屬棒做勻加速直線運動，設金屬棒沿導軌向下運動h時的速度為v2，由v＝2ah 解得v2＝. (3)此時迅速將開關S接2.若重力大于安培力，則棒先做加速運動后做勻速運動；若重力等于于安培力，則棒做勻速運動；若重力小于安培力，則棒先做減速運動后做勻速運動． 因為最后勻速，所以由平衡條件mg＝F安＝ 解得v3＝ 對導體棒在該過程使用動能定理 mgH－W克安＝mv－mv 故此過程中電阻R上產生的電熱 Q＝W克安＝mgH＋－. 5．(2019年甘肅蘭州一診)如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導軌MN，PQ傾斜放置，導軌平面與水平面的夾角θ＝30°，兩導軌間距L＝10 m，底端NQ兩點連接R＝1.0 Ω的電阻，勻強磁場方向垂直于導軌所在平面斜向上，磁感應強度大小為B＝0.6 T．質量m＝0.2 kg，阻值r＝0.50 Ω的導體棒垂直于導軌放置，在平行于導軌平面向上的拉力F作用下沿導軌向上做勻速直線運動，速度v＝10 m/s.撤去拉力F后，導體棒沿導軌繼續(xù)運動l＝20 m后速度減為零．運動過程中導體棒與導軌始終 垂直并接觸良好，g＝10 m/s2，導軌電阻不計．求： (1)拉力F的大??； (2)撤去拉力F后導體棒上升的過程中電阻R中產生的焦耳熱Q和通過的電量q. 【答案】(1)3.4 N　(2) J　0.8 C 【解析】(1)導體棒勻速運動產生的感應電動勢為 E＝BLv＝6 V 感應電流為I＝＝4 A 由導體棒受力平衡可得 F＝FA＋mgsin θ＝BIL＋mgsin θ＝3.4 N. (2)撤去外力后，由動能定理得到 －mgsin θ·l－W克＝0－mv2 得到W克＝8 J 電阻R上產生的熱量Q＝W克＝×8 J＝ J. 電量q＝＝＝0.8 C. - 5 -