2022年高考物理期末一模联考新题精选分类解析专题电磁感应综合性问题.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载十七、电磁感应综合性问题1. (12 分)( 2022 河南郑州市一模)如下列图,在xoy 平面内有一扇形金属框abc ,其半径为 r , ac 边与 y 轴重合, bc边与 x 轴重合,且 c为坐标原点,ac边与 bc 边的电阻不计,圆弧 ab 上单位长度的电阻为 R ;金属杆 MN长度为 L,放在金属框 abc上, MN与 ac 边紧邻;磁感应强度为 B 的匀强磁场与框架平面垂直并布满平面;现对 MN杆施加一个外力 (图中未画出) ,使之以 C点为轴顺时针匀速转动,角速度为;求:(1)在 MN杆运动过程中,通过杆的电流
2、I 与转过的角度 间的关系;(2)整个电路消耗电功率的最小值是多少?解析: . (12分)名师归纳总结 (1)电路中感应电动势E1 Br 22(2分)(1分)第 1 页,共 14 页设金属杆的电阻为R0(2分;能与其他字母区分即可),就电路总电阻R 总R 0R rRr2R 02 rR(2分)2rR杆中电流 I 与杆转过的角度的关系为IE2R 0Br22rRR 总2(2)由于总电阻R 总R 0R rRr2,圆弧总长度rr2是定值,所以,2rR当rr2时,即4时,总电阻R总有最大值;(2分)此时,R总R 0rR(2分)8- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学
3、习好资料2 B2 r4欢迎下载此时,电路消耗电功率的最小值是P2 E2rR( 1分)R 总8 R 0214 分)(2022 上海市奉贤区期末)如图,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成=300 角固定,轨距为L=1m,质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其阻值忽视不计;空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面对上,磁感应强度为 B=0.5T ;P、 M间接有阻值 R1 的定值电阻, Q、N间接变阻箱 R;现从静止释放 ab,转变变阻箱的阻值 R,测得最大速度为 vm,得到 1 与 1 的关系如下列图;如轨道足够长且电v m R阻不计,重力加速度 g 取 l0m/s 2;求:(1)金属杆
4、的质量 m和定值电阻的阻值 R1;1(2)当变阻箱 R取 4 时,且金属杆 ab 运动的加速度为 2gsin 时,此时金属杆 ab 运动的速度;名师归纳总结 (3)当变阻箱R取 4 时,且金属杆ab 运动的速度为v m时,定值电阻R1消耗的电功率;第 2 页,共 14 页2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - pE2B22 Lv2学习好资料欢迎下载0 . 16 w;R 1R 13(14 分)(2022 上海市闸北M B a N S R1RL区期末)如图(1)所示,两足够长平行光滑的金属导轨b QR2MN、PQ相距为 0.8m,导轨平图( 1)面与水平面夹角
5、为 ,导轨P 电阻不计; 有一个匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为1m 18.75 v/ m/s t/s 的金属棒 ab 垂直于 MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为0.1kg 、与导轨接触端间电阻为1 ;两金属导5 1 轨的上端连接右端电路,电路中 R2为一电阻箱;已知灯泡的电阻RL4 ,定值电阻R12 ,0 调剂电阻箱使R212 ,重力加速度g=10m/s2;图( 2)将电键 S 打开, 金属棒由静止释放,1s 后闭合电键,如图( 2)所示为金属棒的速度随时间变化的图像;求:(1)斜面倾角 及磁感应强度 B 的大小;(2)如金属棒下滑距离为 60m时速度恰达到最大,
6、求金属棒由静止开头下滑 100m的过程中,整个电路产生的电热;(3)转变电阻箱R2的值,当 R2为何值时,金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大;消耗的最大功率为多少?3(14 分)解析:名师归纳总结 (1)电键 S 打开,从图上得:agsinv5m/s2sin1300,第 3 页,共 14 页t2F 安BIL,I BLvm R总,6,当金属棒匀R 总R abR 1R R L124 12R 2R L412mgsin从图上得: vm=18.75m/s ,安 , 所 以B 2LR总 2vm, 得 :速 下 滑 时 速 度 最 大 , 有 : mgsin F- - - - - - -精选学习资料 - -
7、 - - - - - - - BmgsinL 2R 总学习好资料欢迎下载0.1 10 1218.75 0.8 26T=0.5T;V m(2)由动能定理:mg SsinQ1mvm20vm,mgsinBI L,22Qmg Ssin1mv2=32.42J ;m2(3)转变电阻箱R2 的值后,金属棒匀速下滑时的速度为R 并R R L4R 2,R 2R L4R 2R 并2mgsin24R 2R2 消耗的功率:P 2U并2I总R 并2mgsin4R 2BLR 2R 2R 2mgsinBLR 2=mgsin21616R 2R 2216;216BL8R 2BL8R 2R 2当 R2=4 时, R2 消耗的功率
8、最大:P2mmgsin21616R 225W=1.5625W;BL816R 24(2022 上海市黄浦区期末)如下列图,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成 =53 角,导轨间接一阻值为3 的电阻 R,导轨电阻忽视不计;在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场区域的宽度为 d=0. 5m ;导体棒a 的质量为m1=0.1kg 、电阻为B 导体棒a b R N R1=6 ;导体棒 b 的质量为 m2=0.2kg 、电阻为 R2=3 ,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好;现从图中的M、N 处同时将a、b 由静止释放,运动过d M 程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a
9、刚出磁场时 b 正好进入磁场;(sin53 0.8 ,cos53 0.6 ,g 取 10m/s2,a、b 电流间的相互作用不计) ,求:(1)在 b 穿越磁场的过程中a、b 两导体棒上产生的热量之比;(2)在 a、b 两导体棒穿过磁场区域的整个过程中,装置上产生的热量;(3) M、N两点之间的距离;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载(3)设 a 进入磁场的速度大小为 v1,此时电路中的总电阻3 3 R 总 1=(6+ 3+3) =7.5 (1 分)b 进入磁场的速度大小为 v2,此时电路中的总电
10、阻6 3 R总 2=(3+ 6+3) =5 (1 分)由 m1gsin = B 2LR总1 2 v 1和 m2gsin = B 2LR总2 2 v 2,质量 m1=1kg可得v1 v2=m1R总1 m2R总2= 3 4又由 v2= v 1+ad v1,得 v2= v1+80.5 v1由上述两式可得v1 2=12(m/s)16 2 2 , v2 2= 9 v 1M、N两点之间的距离2 2 s= v2 2a v1 2a =7 12 m ;5(14 分)(2022 上海宝山区期末质检)相距 L=1.5m 的足够长金属导轨竖直放置,的金属棒 ab和质量 m2=0.27kg 的金属棒 cd,均通过棒两端
11、的套环水平地套在金属导轨上,如图 1 所示,虚线上方磁场的方向垂直纸面对里,虚线下方磁场的方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同;ab 棒光滑, cd 棒与导轨间动摩擦因数 =0.75 ,两棒总电阻为 1.8 ,导轨电阻不计;ab 棒在方向竖直向上、大小按图 2 所示规律变化的外力 F 作用下,从静止开头沿导轨匀加速运动,同时 cd 棒也由静止释放; (g=10m/s 2)(1)求 ab 棒加速度的大小和磁感应强度 B 的大小;(2)已知在 2s 内外力 F做了 26.8J 的功,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;名师归纳总结 (3)求出 cd 棒达到最大速度所需的时间t 0,并在图 3
12、中定性画出cd 棒所受摩擦力f cd 随时间第 5 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载变化的图线;f cdO t图 3 图 1 图 2 (2)名师归纳总结 vat122 m/s,22第 6 页,共 14 页h1at2112 22m22W FW G1W A1m 1 v20226.81102W A112WA48.J,Q 热W A.48 J- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载bc 段与 de6、(2022 上海市嘉定区期末)光滑水平轨道abc、ade 在 a 端很接
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