高中物理计算题提升含答案-电磁感应综合题

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电磁感应中的压轴大题常考的问题有以下四个方面

1.电磁感应与力学综合问题

2.电磁感应与能量综合问题

3.电磁感应与电路综合问题

4.电磁感应与力、技术应用综合问题

不论考查哪类问题,实质上就两个模型.

模型1:电磁场中的导体棒模型(单棒)

模型2:电磁场中的线框模型(含两根导体棒)

解决电磁感应综合问题的一般思路是“先电后力”即

●先作“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E和r;

●再进行“路”的分析——分析电路结构,弄清串并联关系,求出相关部分的电流大小,以便安培力的求解;

●然后是“力”的分析——分析研究对象(通常是金属杆、导体、线圈等)的受力情况,尤其注意其所受的安培力;

●接着进行“运动”状态的分析——根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型;

●最后是“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系

电磁感应综合(一)

1.如图所示,光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距l,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1′O′矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下,宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B。一根质量为m,电阻为r的导体棒ab,垂直搁在导轨上,与磁场左边界相距d0。现用大小为F、水平向右的恒力拉ab棒,使它Array由静止开始运动,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动

(棒ab与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计)。

求:

(1)棒ab在离开磁场右边界时的速度;

(2)棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电

能;

(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况。

2.如图所示,固定于水平桌面上的金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属

棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动。此时,adeb构成一个边长为l的正方形。棒的电阻为r,

其余部分电阻不计。开始时磁感强度为B 0。

(1)若从t =0时刻起,磁感强度均匀增加,每秒增量为k ,同时保持棒静止。求棒中的感应电流。在图上标出感应电流的方向。

(2)在上述(1)情况中。始终保持棒静止,当t=t 1时需

加的垂直于棒的水平拉力为多大?

(3)若从t =0时刻起,磁感强度逐渐减小,当棒以恒定速

度v 。向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感强

度应怎样随时间变化(写出B 与t 的关系式)。

3.(北京市西城区2013届高三一模,11)如图1所示,两根间距为l 1的平行导轨PQ 和MN 处于同一水平面内,左端连接一阻值为R 的电阻,导轨平面处于竖直向上的匀强磁场中。一质量为m 、横截面为正方形的导体棒CD 垂直于导轨放置,棒到导轨左端PM 的距离为l 2,导体棒与导轨接触良好,不计导轨和导体棒的电阻。

(1)若CD 棒固定,已知磁感应强度B 的变化率B

t ∆∆随时间t 的变化关系式为

sin B

k t t

ω∆=∆,求回路中感应电流的有效值I ; (2)若CD 棒不固定,棒与导轨间最大静摩擦力为f m ,磁感应强度B 随时间t 变化的关系式为B =kt 。求从t =0到CD 棒刚要运动,电阻R 上产生的焦耳热Q ;

(3)若CD 棒不固定,不计CD 棒与导轨间的摩擦;磁场不随时间变化,磁感应强度为B 。现对CD 棒施加水平向右的外力F ,使CD 棒由静止开始向右以加速度a 做匀加速直线运动。请在图2中定性画出外力F 随时间t 变化的图象,并求经过时间t 0 ,外力F 的冲量大小I 。

4.如图所示,两根相距为d 的足够长的平行金属导轨位于水平的xoy 平面内,左端接有阻值为R 的电阻,其它部分的电阻均不计,在x >0的一侧存在垂直xoy 平面且方向竖直向下的稳定磁场,磁感应强度大小按B =kx 变化(式中k 是一大于零的常数)。一根质量为m 的金属直杆垂直跨搁在光滑的金属导轨上,两者接触良好。当t =0时直杆位于x =0处,其速度大小为v 0,方向沿x 轴正方向,在此后的过程中,始终有一个方向向左的变力F 作用于金属杆,使金属杆的加速度大小恒为a ,加速度方向一直沿x 轴负方向。求:

(1)闭合回路中多长时间后就不再有感应电流?

(2)当金属杆沿x 轴正方向运动的速度为v 0/2时,闭合回路的感应电动势多大?此时作用于金属杆的变力F 多大?

5.如图所示,MN 、PQ 是相互交叉成60°角的光滑金属导轨,O 是它们的交点且接触良好。两导轨处在同一水平面内,并置于有理想边界的匀强磁场中(图中经过O 点的虚线即为磁场的左边界)。质量为m 的导体棒ab 与导轨始终保持良好接触,并在弹簧S 的作用下沿导轨以速度v 0向左匀速运动。已知在导体棒运动的过程中,弹簧始终处于弹性限度内。磁感应强度大小为B ,方向如图。当导体棒运动到O 点时,弹簧恰好处于原长,导轨和导体棒单位长度的电阻均为r ,已知弹簧的弹力与形变量成正比,即F =kx ,k 为弹簧的劲度系数)求:

(1)导体棒ab 第一次经过O 点前,通过它的电流大

小;

(2)弹簧的劲度系数k ;

(3)从导体棒第一次经过O 点开始直到它静止的过程

中,导体棒ab 中产生的热量。

6.如图所示,在倾角为300的光滑斜面上固定一光滑金属导轨CDEFG ,

OH ∥CD ∥FG ,∠DEF =600,L AB OE FG EF DE CD ======21

。一根质量为m 的导体棒AB 在电机牵引下,以恒定速度v 0沿OH 方向从斜面底端开始运动,滑上导轨并到达斜面顶端, AB ⊥OH 。金属导轨的CD 、FG 段电阻不计,DEF 段与AB 棒材料与横截面积均相同,单位长度的电阻均为r ,O 是AB 棒的中点,整个斜面处在垂直斜面向上、磁感应强度为B 的匀强磁场

中。求: (1)导体棒在导轨上滑动时电路中电流的大

小; (2)导体棒运动到DF 位置时AB 两端的电压; (3)将导体棒从底端拉到顶端电机对外做的功。

7.如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN PQ 、相距为d ,导轨平面与水平面的夹角α=30°,导轨电阻不计,磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面向上。长为d 的金属棒ab 垂直于MN PQ 、放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m 、电阻为R 。两金属导轨的上端连接右侧电路,灯泡的电阻3L R R =,电阻箱电阻调到'6R R =,重力加速度为g 。现闭合开关S ,给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为F mg =的恒力,使金属棒由静止开始运动。

(1)求金属棒达到最大速度的一半时的加速度。

(2)若金属棒上滑距离为L 时速度恰达到最大, 求金属棒由静止开始上滑4 L 的过程中,金属棒上产生的电热。

(3)若改变R′的阻值,当R′为何值时,在金属棒达到最大速度后,R′消耗的功率最大?消

耗的最大功率为多少?