2021年新高考物理三輪復習京津魯瓊專用練習：電磁學綜合題(電磁感應(yīng)中三大觀點的應(yīng)用)含解析

1、熱點 20 電磁學綜合題（電磁感應(yīng)中三大觀點的應(yīng)用）（建議用時：20 分鐘）1. （2019 煙臺聯(lián)考）如圖所示，兩條光滑的絕緣導軌，導軌的水平部分與圓弧部分平滑連 接，兩導軌間距為 L,導軌的水平部分有 n 段相同的勻強磁場區(qū)域（圖中的虛線范圍），磁場方 向豎直向上，磁場的磁感應(yīng)強度為B，磁場的寬度為 s，相鄰磁場區(qū)域的間距也為 s,且 s 大于 L,磁場左、右兩邊界均與導軌垂直，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電阻為 r、邊長為 L 的正方形金屬框，由圓弧導軌上某高度處靜止釋放，金屬框滑上水平導軌，在水平導軌上滑行一段時間進 入磁場區(qū)域，最終線框恰好完全通過n 段磁場區(qū)域，地球表面處的重力加速度為g，感應(yīng)

2、電流的磁場可以忽略不計，求：（1）金屬框進入第 1 段磁場區(qū)域的過程中，通過線框某一橫截面的感應(yīng)電荷量及金屬框完 全通過 n段磁場區(qū)域的過程中安培力對線框的總沖量的大小；金屬框完全進入第 k（ kn）段磁場區(qū)域前的瞬間，金屬框速度的大小.2 . （2019 濟南模擬）如圖所示，兩條“人”形足夠長的光滑金屬導軌PME 和 QNF 平行放置，兩導軌間距 L = 1 m,導軌兩側(cè)均與水平面夾角為a=37，導體棒甲、乙分別放于MN兩邊導軌上，且與導軌垂直并接觸良好.兩導體棒的質(zhì)量均為 m= 0.1 kg，電阻也均為 R= 1Q,導軌電阻不計，MN 兩邊分別存在垂直導軌平面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小

3、均為2cos 37= 0.8, g 取 10 m/s .T.設(shè)導體棒甲、(1) 將乙導體棒固定，甲導體棒由靜止釋放，問甲導體棒的最大速度為多少？(2) 若甲、乙兩導體棒同時由靜止釋放，問兩導體棒的最大速度為多少？若僅把乙導體棒的質(zhì)量改為m= 0.05 kg,電阻不變，在乙導體棒由靜止釋放的同時，讓甲導體棒以初速度 vo= 0.8 m/s 沿導軌向下運動，問在時間t = 1 s 內(nèi)電路中產(chǎn)生的電能為多少？3 間距為 L = 2 m 的足夠長的金屬直角導軌如圖甲所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面.質(zhì)量均為m= 0.1 kg 的金屬細桿 ab、cd 與導軌垂直放置形成閉合回路桿

4、與導軌之間的動摩擦因數(shù)均為尸 0.5,導軌的電阻不計，細桿ab、cd 的電阻分別為 Ri= 0.6Q, R2= 0.4Q.整個裝置處于磁感應(yīng)強度大小為B= 0.50 T、方向豎直向上的勻強磁場中(圖中未畫出)當 ab 在平行于水平導軌的拉力F 作用下從靜止開始沿導軌勻加速運動時，cd 桿也同時從靜止開始沿導軌向下運動測得拉力2m/s .(1)求 ab 桿的加速度 a;(2)求當 cd 桿達到最大速度時 ab 桿的速度大小;F 與時間 t 的關(guān)系如圖乙所示.g = 10甲(3)若從開始到 cd 桿達到最大速度的過程中拉力F 做了 5.2 J 的功，通過 cd 桿橫截面的電荷量為 0.2 C,求該

5、過程中 ab 桿所產(chǎn)生的焦耳熱.熱點 20 電磁學綜合題（電磁感應(yīng)中三大觀點的應(yīng)用）1 解析：（1）設(shè)金屬框在進入第一段勻強磁場區(qū)域前的速度為過程中，線框中產(chǎn)生平均感應(yīng)電動勢為平均電流為：=E=竽，則金屬框在出第一段磁場區(qū)域過程中產(chǎn)生的平均電流2 2BLBL,q= it =rt1r設(shè)線框經(jīng)過每一段磁場區(qū)域的過程中安培力沖量大小為則 i = BiLt + B1Lt1= 2BL33整個過程累計得到：r（2）金屬框穿過第（k 1）個磁場區(qū)域后，由動量定理得到:金屬框完全進入第 k 個磁場區(qū)域的過程中，由動量定理得到:2 解析：（1）將乙棒固定，甲棒靜止釋放，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流 h =曇，

6、甲棒受安培力 F1= BI1L2R甲棒先做加速度減小的變加速運動，達最大速度后做勻速運動，此時聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得甲棒最大速度vm1= 1.2 m/s.甲、乙兩棒同時由靜止釋放，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E2= 2BLv感應(yīng)電流 I2=2R域運動的時間為 t，出第一段磁場區(qū)域運動的時間為山，金屬框在進入第一段勻強磁場區(qū)域的3B L(k 1)r = mvk1 mvo3B Lr=mvk mvk1nr=mv0解得:vk=答案：BL：(1)rmr-n 竽(2)(2n 如1)BlmrEi= BLvmgsina =F1(2n 2k+ 1) B2L32 32B L甲、乙兩棒均受安培力F2= BI2L最終均做勻速運

7、動，此時甲(或乙)棒受力 mgs ina= F2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得兩棒最大速度均為Vm2= 0.6 m/s.乙棒靜止釋放，甲棒以初速度vo下滑瞬間，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流 i3= 2R3甲、乙兩棒均受安培力F3= BI3L對于甲棒，根據(jù)牛頓第二定律得：mgsi n 37 F3= ma對于乙棒，根據(jù)牛頓第二定律得：F3 msi n 37= m az代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：a= a = 2 m/s2甲棒沿導軌向下，乙棒沿導軌向上，均做勻加速運動在時間 t= 1 s 內(nèi)，甲棒位移 s甲=vot +如2,乙棒位移 s乙=*at2甲棒速度 v甲=vo+ at，乙棒速度 v乙=a t據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒，

8、電路中產(chǎn)生電能121212E= mgs甲sin 37 m gs乙sin 37 + ?mvo mv甲2m v乙聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)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)由題圖乙可知，在 t= 0 時，F(xiàn) = 1.5 N對 ab 桿進行受力分析，由牛頓第二定律得F 卩 m= ma代入數(shù)據(jù)解得 a= 10 m/s2.(2)從 d 向 c 看，對 cd 桿進行受力分析如圖所示當 cd 速度最大時，有E3= BLVFf= mg=UFN, FN= F安，F(xiàn)安=BIL,BLvI =Rl+ R2綜合以上各式，解得 v= 2 m/s.(3)整個過程中，ab