（通用版）2020高考物理三輪沖刺 高考熱點(diǎn)排查練熱點(diǎn)18 電磁感應(yīng)中的綜合問題（含解析）

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1、熱點(diǎn)18　電磁感應(yīng)中的綜合問題 1．(2019·廣東“六校”第三次聯(lián)考)如圖1甲所示，水平放置的導(dǎo)軌左側(cè)接有定值電阻R＝2Ω，導(dǎo)軌間距L＝1m，整個(gè)裝置置于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝1T．一根質(zhì)量為m＝2kg，阻值為r＝2Ω的金屬棒在水平拉力F作用下，由靜止開始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒的v－x圖象如圖乙所示，若金屬棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，金屬棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，求： 圖1 (1)安培力FA與位移x的函數(shù)關(guān)系式； (2)從起點(diǎn)到位移x＝1m的過程中，拉力做的功W. 答案　(1)FA＝0.5x　(2)9

2、.25J 解析　(1)由v－x圖象得：v＝2x 金屬棒所受的安培力FA＝BIL 電路中的電流I＝＝ 整理得FA＝＝＝0.5x (2)由上式可知FA與x是線性關(guān)系． 當(dāng)x＝0時(shí)，安培力FA1＝0； 當(dāng)x＝1m時(shí)，安培力FA2＝0.5N，則從起點(diǎn)發(fā)生x＝1m位移的過程中，安培力做功為： WA＝－Ax＝－x＝－0.25J 即金屬棒克服安培力做的功為： W1＝0.25J 金屬棒克服摩擦力做的功為： W2＝μmgx＝0.25×2×10×1J＝5J 根據(jù)動(dòng)能定理得：W－W2－W1＝mv2 其中v＝2m/s，代入解得拉力做的功為：W＝9.25J. 2．(2019·山東日照市上學(xué)

3、期期末)如圖2甲所示，MN和PQ是足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌，其間距為d，電阻忽略不計(jì)．導(dǎo)軌平面與水平地面的夾角為θ，在導(dǎo)軌的矩形區(qū)域內(nèi)有一垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一根電阻為r且具有一定質(zhì)量的導(dǎo)體棒ef垂直放在導(dǎo)軌上，正方形金屬框abcd的質(zhì)量為m，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊電阻均為r，用細(xì)線懸掛在豎直平面內(nèi)，ab邊水平，線框的a、b兩點(diǎn)通過導(dǎo)線與導(dǎo)軌相連，金屬框上半部分處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直框面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬框下半部分處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B、方向垂直框面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)其余電阻和細(xì)導(dǎo)線對(duì)a、b點(diǎn)的作用力，導(dǎo)體棒ef始終與導(dǎo)軌接觸良好．從導(dǎo)體棒ef自

4、由下滑開始計(jì)時(shí)，懸掛線框的細(xì)線拉力FT隨時(shí)間的變化如圖乙所示．重力加速度用g表示．求： 圖2 (1)導(dǎo)體棒ef剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)ab邊的電流； (2)導(dǎo)體棒ef剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小以及所經(jīng)歷的時(shí)間； (3)導(dǎo)體棒ef的質(zhì)量． 答案　(1)　(2)　 (3) 解析　(1)導(dǎo)體棒ef剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，設(shè)ab邊電流為I1，cd邊電流為I2，則： BI1L＋FT＝mg＋BI2L FT＝mg I1∶I2＝(3r)∶r＝3∶1， 解得：I1＝； (2)導(dǎo)體棒ef剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，對(duì)整個(gè)回路，干路電流I＝I1＋I(xiàn)2＝ 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Bdv， 解得：v＝， 根據(jù)v＝at＝gsinθt， 解得t＝ (3)同(1)的方法得導(dǎo)體棒ef勻速滑動(dòng)時(shí)，I1′＝，I2′＝，ef中的電流 Ief＝I1′＋I(xiàn)2′＝ 對(duì)導(dǎo)體棒ef，設(shè)導(dǎo)體棒ef的質(zhì)量為M，由力的平衡得： Mgsinθ＝BIefd 解得：M＝. 3