十年高考(2003—2012)物理试题分类解析——专题16 电磁感应综合性问题.doc

十年高考(2003—2012）物理试题分类解析 专题16 电磁感应综合性问题 一．2012年高考题 1． （2012·山东理综）如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是 A．P=2mgsinθ B．P=3mgsinθ C．当导体棒速度达到v/2时加速度为gsinθ D．在速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功 【答案】AC 知，R上产生的焦耳热等于拉力和重力所做的功的代数和，选项D错误。 【考点定位】此题考查电磁感应、平衡条件、牛顿第二定律、安培力、闭合电路欧姆定律、功能关系及其相关知识。 2．（2012·上海物理）正方形导体框处于匀强磁场中，磁场方向垂直框平面，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k。导体框质量为m、边长为L，总电阻为R，在恒定外力F作用下由静止开始运动。导体框在磁场中的加速度大小为____________；导体框中感应电流做功的功率为____________。 【答案】：F/m 电功率及其相关知识。 （2012·上海物理）如图，质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计，质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为μ，棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L，开始时PQ左侧导轨的总电阻为R，右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为B。在t=0时，一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a。 （1）求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式； （2）经过多长时间拉力F达到最大值，拉力F的最大值为多少？ （3）某过程中回路产生的焦耳热为Q，导轨克服摩擦力做功为W，求导轨动能的增加量。 【解析】：（1）回路中感应电动势E=BLv， 导轨做初速度为零的匀加速运动，v=at， E=BLat， s=at2， 回路中总电阻R总=R+2R0(at2)=R+ R0at2. 回路中感应电流随时间变化的表达式I==； （2）导轨受到外力F,，安培力FA，摩擦力Ff。其中 FA=BIL=； Ff=μ(mg+ FA)= μ(mg+)。 由牛顿第二定律，F- FA- Ff=Ma， 解得F= Ma+μmg+ (1+μ)). 上式中，当R/t= R0at，即t=时外力F取最大值。 所以，Fmax= Ma+μmg+ (1+μ)B2L2。 （3）设此过程中导轨运动距离s由动能定理，W合=△Ek，W合=Mas。 由于摩擦力Ff=μ(mg+ FA)，所以摩擦力做功W=μmgs+μWA=μmgs+μQ。 所以：s= 导轨动能的增加量△Ek=Mas=Ma。 【考点定位】此题考查电磁感应、安培力、动能定理、牛顿运动定律及其相关知识。 .（18分）(2012·天津理综)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻。一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动。当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=2∶1。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求： （1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q； （2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； （3）外力做的功WF。 v2=2ax. ⑥ 设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为W，由动能定理得， W=0-mv2，⑦ 撤去外力后回路产生的焦耳热，Q2=-W, ⑧ 联立⑥⑦⑧式，代入数据解得Q2=1.8J。 （3）由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=2∶1， 可得Q1=3.6J。 在棒运动的整个过程中，由功能关系可知，WF= Q1+Q2， 由上述可得WF=3.6J+1.8J=5.4J. 【考点定位】 本题主要考查电磁感应及其相关知识，意在考查考生灵活应用电磁感应定律、能量守恒定律知识解决实际问题的能力。 （2012·福建理综）如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一