2012高考物理 高考頻點模擬題精選分類解析38 與電磁感應相關的能量問題

1、高考物理高頻考點2012模擬題精選分類解析 高頻考點38 與電磁感應相關的能量問題第8題圖7（2012年2月寧波八校聯(lián)考）如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩個邊長不等的單匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料，不同粗細的導線繞制（為邊長短的細導線）兩線圈的下邊距磁場上界面高度相同，同由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界設線圈、落地時的速度大小分別為v1、v2，運動時間分別為t1、t2 在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2不計空氣阻力，則A.v1 <v2，Q1<Q2 ，t1>t2

2、 B.v1 >v2，Q1<Q2， t1 <t2C.v1=v2，Q1>Q2 ，t1>t2 D.v1 =v2，Q1<Q2， t1 =t212（2012年2月河北省衡水中學下學期一調(diào)考試）如圖所示，水平面內(nèi)兩光滑的平行金屬導軌，左端與電阻R相連接，勻強磁場B豎直向下分布在導軌所在的空間內(nèi)，質(zhì)量一定的金屬棒垂直于導軌并與導軌接觸良好今對金屬棒施加一個水平向右的外力F，使金屬棒從a位置開始向右做初速度為零的勻加速運動，依次通過位置b和c。.若導軌與金屬棒的電阻不計，ab與bc的距離相等，關于金屬棒在運動過程中的有關說法正確的是()A金屬棒通過b、c兩位置時，外力F的大

3、小之比為1B金屬棒通過b、c兩位置時，電阻R的電功率之比為12C從a到b和從b到c的兩個過程中，通過金屬棒橫截面的電荷量之比為11D從a到b和從b到c的兩個過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量之比為11bRaF15. （2012年2月濟南檢測）如圖所示，水平放置的光滑平行金屬導軌上有一質(zhì)量為m的金屬棒ab。導軌的一端連接電阻R，其它電阻均不計，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面向下，金屬棒ab在一水平恒力F作用下由靜止開始向右運動。則A隨著ab運動速度的增大，其加速度也增大B外力F對ab做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C當ab做勻速運動時，外力F做功的功率等于電路中的電功率D無論ab做何種運動，它克服安培

4、力做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能15.答案：CD解析：金屬棒ab在一水平恒力F作用下由靜止開始向右運動，隨著ab運動速度的增大，產(chǎn)生的感應電流增大，所受與F方向相反的安培力增大，其加速度減小，選項A錯誤；外力F對ab做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和導體棒增加的動能之和，選項B錯誤；由能量守恒定律可知，當ab做勻速運動時，外力F做功的功率等于電路中的電功率，選項C正確；無論ab做何種運動，它克服安培力做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能，選項D正確。24（2012江西重點中學聯(lián)盟第一次聯(lián)考）一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，以一定的初速度v0從一光滑平行金屬導軌底端向上滑行，導軌平面與水平面成30

5、6;角，兩導軌上端用一電阻R相連，如圖所示，磁場垂直斜面向上，導軌的電阻不計，金屬桿向上滑行到某一高度之后又返回到底端時的速度大小為v ，則金屬桿在滑行過程中( )A向上滑行的時間小于向下滑行的時間B在向上滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量大于向下滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量C向上滑行時與向下滑行時通過電阻R的電荷量相等D金屬桿從開始上滑至返回出發(fā)點，電阻R上產(chǎn)生的熱量為小于，選項D錯誤。6(2012年3月山東德州一模)如圖所示，兩固定的豎直光滑金屬導軌足夠長且電阻不計。絕緣輕繩一端固定，另一端系于導體棒a的中點，輕繩保持豎直。將導體棒b由邊界水平的勻強磁場上方某一高度處靜止釋放。勻強磁場的寬度一定，方向與

6、導軌平面垂直，兩導體棒電阻均為R且與導軌始終保持良好接觸。下列說法正確的是 Ab進入磁場后，a中的電流方向向左 Bb進入磁場后，輕繩對a的拉力增大 Cb進入磁場后，重力做功的瞬時功率可能增大 Db由靜止釋放到穿出磁場的過程中，a中產(chǎn)生的焦耳熱等于b減少的機械能6.答案：AC解析：b進入磁場后，b中電流方向向右，a中的電流方向向左，選項A正確；b進入磁場后，由于ab二者電流方向相反，二者相斥，輕繩對a的拉力減小，選項B錯誤；b進入磁場后，所受安培力可能小于重力，繼續(xù)加速運動，重力做功的瞬時功率可能增大，選項C正確；b由靜止釋放到穿出磁場的過程中，a和b中產(chǎn)生的焦耳熱等于b減少的機械能，選項D錯誤

7、。BR1R2R3ab4（2012年4月浦東新區(qū)質(zhì)量抽測）如圖所示，傾斜的平行導軌處在勻強磁場中，導軌上、下兩邊的電阻分別為R13和R26，金屬棒ab的電阻R34，其余電阻不計。則金屬棒ab沿著粗糙的導軌加速下滑的過程中（A）安培力對金屬棒做功等于金屬棒機械能的減少量（B）重力和安培力對金屬棒做功之和大于金屬棒動能的增量（C）R1和R2發(fā)熱功率之比P1:P21:2（D）R1、R2和R3產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1:Q2:Q32:1:6正確。4（2012年4月浙江紹興模擬）兩根足夠長的平行光滑導軌豎直固定放置，頂端接一電阻R，導軌所在平面與勻強磁場垂直。將一金屬棒與下端固定的輕彈簧的上端拴接，金屬棒和導軌

8、接觸良好，重力加速度為g，如圖所示?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則A金屬棒在最低點的加速度小于gB回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量C當彈簧彈力等于金屬棒的重力時，金屬棒下落速度最大D金屬棒在以后運動過程中的最大高度一定低于靜止釋放時的高度答案：AD解析：由于金屬棒在運動過程中受到與速度方向相反的安培力作用，金屬棒在最低點的加速度小于g，選項A正確；回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒機械能的減少量，選項B錯誤；當彈簧彈力與安培力之和等于金屬棒的重力時，金屬棒下落速度最大，選項C錯誤；由于金屬棒運動過程中產(chǎn)生電能，金屬棒在以后運動過程中的最大高度一定低于靜止釋放時的高度，選項D正確。

9、6、(20分) (2012年四月天津武清區(qū)一模)2010年上海世博會某國家館內(nèi)，有一“發(fā)電”地板，利用游人走過此處，踩踏地板發(fā)電。其原因是地板下有一發(fā)電裝置，如圖l所示，裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個截面半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，緊固在與地板相連的塑料圓筒P上。磁場的磁感線沿半徑方向均勻分布，圖2為橫截面俯視圖。輕質(zhì)地板四角各連接有一個勁度系數(shù)為k的復位彈簧(圖中只畫出其中的兩個)。當?shù)匕迳舷峦颠\動時，便能發(fā)電。若線圈所在位置磁感應強度大小為B，線圈的總電阻為R0，現(xiàn)用它向一個電阻為R的小燈泡供電。為了便于研究，將某人走過時地板發(fā)生的位移一時間變化的規(guī)律簡化為圖3所示。(取地板初始位置x=0，豎直向下

10、為位移的正方向，且彈簧始終處在彈性限度內(nèi)。)（1）取圖2中逆時針方向電流為正方向，請在圖4所示坐標系中畫出線圈中感應電流i隨時間t變化的圖線，并標明相應縱坐標。要求寫出相關的計算和判斷過程。（2）t= t0/2時地板受到的壓力。（3）求人踩踏一次地板所做的功。解：（1）0t0時間，地板向下做勻速運動，其速度v=x0/t0，線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢e=nB·2rv=2nBrx0/t0，感應電流i= e/R=2nBrx0/Rt0；0t0時間，地板向下做勻速運動，其速度v=x0/t0，線圈切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢e=-nB·2rv=-2nBrx0/t0，感應電流i= e/

11、R=-2nBrx0/Rt0；（2）t= t0/2時，地板向下位移x0/2，彈簧彈力kx0/2，安培力為nBi2r=2nBir，由平衡條件可知，地板受到的壓力F= kx0/2+2nBir。（3）由功能關系可得人踩踏一次地板所做的功W=2i2R t0=4n2B22r2x02/Rt0。7（18分）（2012廣東汕頭二模）如圖所示，兩根平行金屬導軌固定在同一水平面內(nèi)，間距為l，導軌左端連接一個電阻一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab垂直放置在導軌上在桿的右方距桿為d處有一個勻強磁場，磁場方向垂直于軌道平面向下，磁感應強度為B對桿施加一個大小為F、方向平行于導軌的恒力，使桿從靜止開始運動，已知桿到達磁場區(qū)

12、域時速度為v，之后進入磁場恰好做勻速運動不計導軌的電阻，假定導軌與桿之間存在恒定的阻力求： （1）導軌對桿ab的阻力大小f （2）桿ab中通過的電流及其方向 （3）導軌左端所接電阻的阻值R7.解析：（1）桿進入磁場前做勻加速運動，有 （2分） （2分） 解得導軌對桿的阻力 （2分）（2）桿進入磁場后做勻速運動，有 （2分） 桿ab所受的安培力 （1分）解得桿ab中通過的電流 （2分）桿中的電流方向自a流向b （2分）（3）桿產(chǎn)生的感應電動勢 （1分） 桿中的感應電流 （2分）解得導軌左端所接電阻阻值 （2分）6. (20分) （2012年5月福建廈門模擬）如圖所示，傾角為的足夠長的光滑絕緣斜面

13、上存在寬度均為L的勻強磁場和勻強電場區(qū)域，磁場的下邊界與電場的上邊界相距為3L，其中電場方向沿斜面向上，磁場方向垂直于斜面向下、磁感應強度的大小為B。電荷量為q的帶正電小球（視為質(zhì)點）通過長度為L的絕緣輕桿與邊長為L、電阻為R的正方形單匝線框相連，組成總質(zhì)量為m的“ ”型裝置，置于斜面上，線框下邊與磁場的上邊界重合?，F(xiàn)將該裝置由靜止釋放，當線框下邊剛離開磁場時恰好做勻速運動；當小球運動到電場的下邊界時剛好返回。已知L=1m，B=0.8T，q=2.210-6C，R=0.1，m=0.8kg，=53，sin53=0.8，g取10m/s2。求：線框做勻速運動時的速度大??； 電場強度的大??；正方形單匝線

14、框中產(chǎn)生的總焦耳熱.6.解：設線框下邊離開磁場時做勻速直線運動的速度為v0，則： E=BL v0 (1分)I=E/R， (1分)FA=BIL (1分)根據(jù)平衡條件：mgsin - FA=0 （2 分）可解得v0=1m/s。 （2 分）（2）從線框剛離開磁場區(qū)域到小球剛運動到電場的下邊界，根據(jù)動能定理：-qEL+mgsin·2L=0-mv02 （3分）可求得:E=6×106N/C （3分） （3）設從線框下邊界第一次進入磁場到上邊界第一次離開磁場過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q1,對該過程應用動能定理有mgsin·2L -Q1=mv02 (2分)故, 線框中產(chǎn)生的總焦耳

15、熱Q=Q1+Q2， (2分)得: Q=12.8J （1分）解法二：經(jīng)足夠長時間后，線框上邊界運動到磁場下邊界時速度恰好減為零， 線框最終不會再進入磁場，即線框之后運動的最高點是線框的上邊與磁場的下邊界重合，不再產(chǎn)生焦耳熱。設線框從開始的下邊界第一次進入磁場至線框的上邊與磁場的下邊界重合的最終狀態(tài)過程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q,依能量守恒定律有：Q=2mgLsin （4分）解得:Q=12.8J （3分）8（2012內(nèi)蒙古包頭三模）如圖甲,電阻不計的軌道MON與PRQ平行放置，ON及RQ與水平面的傾角=53°，MO及PR部分的勻強磁場豎直向下，ON及RQ部分的磁場平行軌道向下，磁場的磁感應強度大

16、小相同，兩根相同的導體棒ab和cd分別放置在導軌上，與導軌垂直并始終接觸良好。棒的質(zhì)量m=1.0kg，R=1.0，長度與導軌間距相同，L=1.0m，棒與導軌間動摩擦因數(shù)=0.5，現(xiàn)對ab棒施加一個方向向右，大力隨乙圖規(guī)律變化的力F的作用，同時由靜止釋放cd棒，則ab棒做初速度為零的勻加速直線運動，g取10m/s2，求：(1)ab棒的加速度大??；(2)磁感應強度B的大??；(3)若已知在前2s內(nèi)外力做功W=30J，求這一過程中電路產(chǎn)生的焦耳熱；a甲62O10Ft乙PcbdBBRMONQF(3)求cd棒達到最大速度所需的時間. W-mg x-Q=mv2 Q=18J(4)當時間為t時，cd棒平衡，速度

17、最大 N=BIL+mgcos53° f=N mgsin53°=f mgsin53°= 解得：t=5s9.(20分）（2012年4月四川綿陽二模）如圖所示，兩根足夠長、電阻不計、間距為d的光滑平行金屬導軌，其所在平面與水平面夾角為，導軌平面內(nèi)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)存在有界勻強磁場，磁感應強度大小b方向垂直于斜面向上，ab與cd之間相距為L0金屬桿甲、乙的阻值相同，質(zhì)量均為m,甲桿在磁場區(qū)域的上邊界ab處，乙桿在甲桿上方與甲相距L處，甲、乙兩桿都與導軌垂直。靜止釋放兩桿的同時，在甲桿上施加一個垂直于桿平行于導軌的外力F，使甲桿在有磁場的矩形區(qū)域內(nèi)向下做勻加速直線運動，加

18、速度大小甲離開磁場時撤去F，乙桿進入磁場后恰好做勻速運動，然后離開磁場。(1 )求每根金屬桿的電阻R是多大？(2 )從釋放金屬桿開始計時，求外力F隨時間t的變化關系式？并說明F的方向。 (3 )若整個過程中，乙金屬桿共產(chǎn)生熱量Q，求外力F對甲金屬桿做的功W是多少?9解：(1) 設甲在磁場區(qū)域abcd內(nèi)運動時間為t1，乙從開始運動到ab位置的時間為t2，則， 1分t1t2，即甲離開磁場時，乙還沒有進入磁場。 1分設乙進入磁場時的速度為v1，乙中的感應電動勢為E1，回路中的電流為I1，則 1分E1= Bdv1 1分I1=E1/2R 1分mgsin = BI1d 1分解得 1分(2) 從釋放金屬桿開

19、始計時，設經(jīng)過時間t，甲的速度為v，甲中的感應電動勢為E，回路中的電流為I，外力為F，則v= at 1分E= Bdv 1分I=E/2R 1分F +mgsinBId = ma 1分a = 2gsin解得 （0t） 1分方向垂直于桿平行于導軌向下。 1分(3) 甲在磁場中運動過程中，乙沒有進入磁場，設甲離開磁場時速度為v0，乙沿導軌運動的距離是x，甲、乙產(chǎn)生的熱量相同，設分別為Q1，則 1分 2分解得乙在磁場中運動過程中，甲乙產(chǎn)生相同的熱量，設分別為Q 2，則2Q2 = mgLsin 2分根據(jù)題意有Q = Q1 + Q2 1分解得 W = 2Q 1分ACPQGHMNbdDEB25（江蘇南通市201