2013高考物理 真題分類解析 專題26 電磁感應(yīng)綜合性問題

1 20132013 高考物理分類解析高考物理分類解析 專題二十六 電磁感應(yīng)綜合性問題專題二十六 電磁感應(yīng)綜合性問題 1 19 分 2013 全國新課標(biāo)理綜 1 第 25 題 如圖 兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為 間距為 L 導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器 電容為 C 導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng) 度大小為 B 方向垂直于導(dǎo)軌平面 在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為 m 的金屬棒 棒可沿導(dǎo)軌下滑 且在下滑過程中保 持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸 已知金屬 棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 重 力加速度大小為 g 忽略所有電阻 讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑 求 1 電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系 2 金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系 命題意圖 本題考查電磁感應(yīng) 摩擦力 安培力 電容器 電流 牛頓第二定律等基礎(chǔ) 知識(shí)點(diǎn) 意在考查考生應(yīng)用相關(guān)知識(shí)定量分析物理問題 解決問題的能力 解析 1 設(shè)金屬棒下滑的速度大小為 v 則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E BLv 平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差為 U E 設(shè)此時(shí)電容器極板上積累的電荷量為 Q 由電容定義有 C Q U 聯(lián)立 式解得 Q CBLv 2 設(shè)金屬棒的速度大小為 v 時(shí)經(jīng)歷時(shí)間為 t 通過金屬棒的電流為 i 金屬棒受到的磁 場(chǎng)的作用力方向沿導(dǎo)軌向上 大小為 f1 BLi 設(shè)在時(shí)間間隔 t t t 內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為 Q 按定義有 i Q t Q 也是平行板電容器極板在時(shí)間間隔 t t t 內(nèi)增加的電荷量 由 式得 Q CBL v 式中 v為金屬棒的速度變化量 按照定義有 a v t 2 金屬棒所受到的摩擦力方向斜向上 大小為 f2 N 式中 N 是金屬棒對(duì)于導(dǎo)軌的正壓力的大小 有 N mgcos 金屬棒在時(shí)刻 t 的加速度方向沿斜面向下 設(shè)其大小為 a 根據(jù)牛頓第二定律有 mgsin f1 f2 ma 聯(lián)立 至 式解得 a g CLBm m 22 cossin 由 式及題設(shè)可知 金屬棒做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng) t 時(shí)刻金屬棒的速度大小為 v gt CLBm m 22 cossin 2 2013 高考上海物理第 33 題 16 分 如圖 兩根相距 L 0 4m 電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置 一 端與阻值R 0 15 的電阻相連 導(dǎo)軌x 0 一側(cè)存在 沿x方向均勻增大的穩(wěn)恒磁場(chǎng) 其方向與導(dǎo)軌平面垂 直 變化率k 0 5T m x 0 處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0 0 5T 一根質(zhì)量m 0 1kg 電 阻r 0 05 的金屬棒置于導(dǎo)軌上 并與導(dǎo)軌垂直 棒在外力作用下從x 0 處以初速 度v0 2m s 沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)過程中電阻上消耗的功率不變 求 1 電路中的電流 2 金屬棒在x 2m 處的速度 3 金屬棒從x 0 運(yùn)動(dòng)到x 2m 過程中安培力做功的大小 4 金屬棒從x 0 運(yùn)動(dòng)到x 2m 過程中外力的平均功率 解析 1 在 x 0 時(shí) E B0Lv 0 5 0 4 2V 0 4V 電路中的電流 I E R r 2A 2 在x 2m 處 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B2 B0 kx2 0 5T 0 5T m 2m 1 5T E B2Lv2 解得 金屬棒在x 2m 處的速度v2 m s 3 2 3 金屬棒從x 0 開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的安培力 F0 B0IL 0 5 2 0 4N 0 4N 到x 2m 時(shí)的安培力 FA B2IL 1 5 2 0 4N 1 2N 3 過程中安培力做功的大小 W F0 FA x 1 6J 2 1 4 由 EIt W 解得 t 2s 由動(dòng)能定理 Pt W mv22 mv02 2 1 2 1 解得 P W 0 71W 90 64 3 2013 高考江蘇物理第 13 題 15 分 如圖所示 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈 abcd 線圈平面與磁 場(chǎng)垂直 已知線圈的匝數(shù) N 100 邊長 ab 1 0m bc 0 5m 電阻 r 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 在 0 1s 內(nèi)從零均勻變化到 0 2T 在 1 5s 內(nèi)從 0 2T 均勻變化到 0 2T 取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向 求 1 0 5s 時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 E 和感應(yīng)電流的方向 2 在 1 5s 內(nèi)通過線圈的電荷量 q 3 在 0 5s 內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱 Q 解析 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E1 N 磁通量變化 1 B1S 1 1 t 解得 E1 NS 1 1 t B 代入數(shù)據(jù)得 E1 10V 由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流的方向?yàn)?a d c b a 2 同理可得 E2 NS 感應(yīng)電流 I2 E2 r 電量 q I2 t2 2 2 t B 解得 q NS r B2 代入數(shù)據(jù)得 q 10C 4 3 0 1s 內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱 Q1 I12r t1 且 I1 E1 r 1 5s 內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱 Q2 I22r t2 在 0 5s 內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱 Q Q1 Q2 代入數(shù)據(jù)得 Q 100J 4 2013 高考廣東理綜第 36 題 圖 19 a 所示 在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng) B 的平面內(nèi) 半 徑為 r 的金屬圓盤繞過圓心 O 的軸承轉(zhuǎn)動(dòng) 圓心 O 和邊緣 K 通過電刷與一個(gè)電路連接 電 路中的 P 是加上一定正向電壓才能導(dǎo)通的電子元件 流過電流表的電流 I 與圓盤角速度 的關(guān)系如圖 19 b 所示 其中 ab 段和 bc 段均為直線 且 ab 段過坐標(biāo)原點(diǎn) 0 代表圓 盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 已知 R 3 0 B 1 0T r 0 2m 忽略圓盤 電流表和導(dǎo)線的電阻 1 根據(jù)圖 19 b 寫出 ab bc 段對(duì)應(yīng)的 I 與 的關(guān) 系式 2 求出圖 19 b 中 b c 兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 P 兩端的電壓 Ub Uc 3 分別求出 ab bc 段流過 P 的電流IP與其兩端電壓 UP的關(guān)系式 4 考點(diǎn) 電磁感應(yīng) 歐姆定律 并聯(lián)電路規(guī)律 直線兩點(diǎn)式 解析 1 圖像得出三點(diǎn)坐標(biāo) o 0 0 b 15 0 1 c 45 0 4 由直線的兩點(diǎn)式得 I 與 關(guān)系式 451505 0 100 1545 150 I 2 圓盤切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 02 0 2 1 2 0 2 rB r BrE 當(dāng) 15rad s 時(shí) 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 E 0 02 15V 0 3V AI c b a 0 srad 15 30 45 60 60453015 4 0 3 0 2 0 1 0 1 0 2 0 3 0 4 0 卓越教育李詠華作圖 圖 19 b 5 當(dāng) 45rad s 時(shí) 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 E 0