(通用版)2020高考物理三輪沖刺 高考熱點排查練熱點18 電磁感應中的綜合問題(含解析)
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(通用版)2020高考物理三輪沖刺 高考熱點排查練熱點18 電磁感應中的綜合問題(含解析)
熱點18電磁感應中的綜合問題1(2019·廣東“六?!钡谌温?lián)考)如圖1甲所示,水平放置的導軌左側接有定值電阻R2,導軌間距L1m,整個裝置置于垂直紙面向外的勻強磁場中,磁感應強度大小B1T一根質(zhì)量為m2kg,阻值為r2的金屬棒在水平拉力F作用下,由靜止開始從CD處沿導軌向右加速運動,金屬棒的vx圖象如圖乙所示,若金屬棒與導軌間動摩擦因數(shù)0.25,金屬棒始終與導軌接觸良好,重力加速度g取10m/s2,不計導軌電阻,求:圖1(1)安培力FA與位移x的函數(shù)關系式;(2)從起點到位移x1m的過程中,拉力做的功W.答案(1)FA0.5x(2)9.25J解析(1)由vx圖象得:v2x金屬棒所受的安培力FABIL電路中的電流I整理得FA0.5x(2)由上式可知FA與x是線性關系當x0時,安培力FA10;當x1m時,安培力FA20.5N,則從起點發(fā)生x1m位移的過程中,安培力做功為:WAAxx0.25J即金屬棒克服安培力做的功為:W10.25J金屬棒克服摩擦力做的功為:W2mgx0.25×2×10×1J5J根據(jù)動能定理得:WW2W1mv2其中v2m/s,代入解得拉力做的功為:W9.25J.2(2019·山東日照市上學期期末)如圖2甲所示,MN和PQ是足夠長的平行光滑金屬導軌,其間距為d,電阻忽略不計導軌平面與水平地面的夾角為,在導軌的矩形區(qū)域內(nèi)有一垂直于導軌平面向下的勻強磁場,磁場的磁感應強度大小為B.一根電阻為r且具有一定質(zhì)量的導體棒ef垂直放在導軌上,正方形金屬框abcd的質(zhì)量為m,邊長為L,每邊電阻均為r,用細線懸掛在豎直平面內(nèi),ab邊水平,線框的a、b兩點通過導線與導軌相連,金屬框上半部分處在磁感應強度大小為B、方向垂直框面向里的勻強磁場中,金屬框下半部分處在磁感應強度大小也為B、方向垂直框面向外的勻強磁場中,不計其余電阻和細導線對a、b點的作用力,導體棒ef始終與導軌接觸良好從導體棒ef自由下滑開始計時,懸掛線框的細線拉力FT隨時間的變化如圖乙所示重力加速度用g表示求:圖2(1)導體棒ef剛進入磁場時ab邊的電流;(2)導體棒ef剛進入磁場時的速度大小以及所經(jīng)歷的時間;(3)導體棒ef的質(zhì)量答案(1)(2)(3)解析(1)導體棒ef剛進入磁場時,設ab邊電流為I1,cd邊電流為I2,則:BI1LFTmgBI2LFTmgI1I2(3r)r31,解得:I1;(2)導體棒ef剛進入磁場時,對整個回路,干路電流II1I2感應電動勢EBdv,解得:v,根據(jù)vatgsint,解得t(3)同(1)的方法得導體棒ef勻速滑動時,I1,I2,ef中的電流IefI1I2對導體棒ef,設導體棒ef的質(zhì)量為M,由力的平衡得:MgsinBIefd解得:M.3