高考物理 37電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合精解分析

用心 愛心 專心 1 高考題精解分析 高考題精解分析 3737 電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合 高頻考點(diǎn) 高頻考點(diǎn) 電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合 動(dòng)態(tài)發(fā)布 動(dòng)態(tài)發(fā)布 2011 福建理綜第 17 題 2011 海南物理第 16 題 2010 福建理綜第 21 題 2010 江蘇物理第 13 題 命題規(guī)律 命題規(guī)律 電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn) 考查電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合可能為 選擇題 也可能為計(jì)算題 計(jì)算題綜合性強(qiáng) 難度中等 命題分析命題分析 考查方式一考查方式一 電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合 命題分析 閉合回路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流 通 電導(dǎo)體在磁場中將受到安培力的作用 從而使電磁感應(yīng)問題與力學(xué)問題聯(lián)系在一起 成為力 電綜合問題 解答電磁感應(yīng)中的力電綜合問題的思路是 先根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出感 應(yīng)電動(dòng)勢 然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求出回路中的感應(yīng)電流及導(dǎo)體棒中的電流 再應(yīng)用安 培力公式及左手定則確定安培力的大小及方向 分析導(dǎo)體棒的受力情況應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律列 出方程求解 考查電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合的試題難度中等 例 1 2011 福建理綜第 17 題 如圖 足夠長的 U 型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成 角 0 90 其中 MN 與 PQ 平行且間距為 L 導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場垂直 導(dǎo) 軌電阻不計(jì) 金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑 并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸 ab棒接入電路的電阻為 R 當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電量為 q 時(shí) 金屬棒的速度大小為v 則金屬棒ab在這一過程中 A ab 運(yùn)動(dòng)的平均速度大小為 1 2 B 平行導(dǎo)軌的位移大小為 qR BL C 產(chǎn)生的焦耳熱為qBL D 受到的最大安培力大小為 22 sin B L R 解析 由于金屬棒 ab 下滑做加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng) ab 運(yùn)動(dòng)的平均速度大小一定 大于 1 2 選項(xiàng) A 錯(cuò)誤 由 q R BLx R 平行導(dǎo)軌的位移大小為 x qR BL 選項(xiàng) B 正確 產(chǎn) 生的焦耳熱為 Q I2Rt qIR 由于 I 隨時(shí)間逐漸增大 選項(xiàng) C 錯(cuò)誤 當(dāng)金屬棒的速度大小為 v 用心 愛心 專心 2 時(shí) 金屬棒中感應(yīng)電流 I BLv R 最大 受到的安培力最大 大小為 F BIL 22 B L R 選項(xiàng) D 錯(cuò)誤 答案 B 點(diǎn)評(píng) 此題考查電磁感應(yīng) 安培力 焦耳定律 平均速度等知識(shí)點(diǎn) 例 2 2011 海南物理第 16 題 如圖 ab 和 cd 是兩條豎直放置的長直光滑金屬導(dǎo)軌 MN和 M N 是兩根用細(xì)線連接的金屬桿 其質(zhì)量分別為 m 和 2m 豎直向上的外力 F 作用在桿MN 上 使兩桿水平靜止 并剛好與導(dǎo)軌接觸 兩桿的總電阻為 R 導(dǎo)軌間距為l 整個(gè)裝置處在 磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場中 磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直 導(dǎo)軌電阻可忽略 重力加速 度為 g 在 t 0 時(shí)刻將細(xì)線燒斷 保持 F 不變 金屬桿和導(dǎo)軌始終接 觸良好 求 1 細(xì)線燒斷后 任意時(shí)刻兩桿運(yùn)動(dòng)的速度之比 2 兩桿分別達(dá)到的最大速度 解析 設(shè)任意時(shí)刻MN和M N 速度分別為 v1 v2 1 細(xì)線燒斷前 對(duì)兩桿有 F 3mg 細(xì)線燒斷后 兩桿分別向上向下運(yùn)動(dòng) 所受安培力大小相等 設(shè)兩桿任意時(shí)刻所受安培力大 小為 f MN 桿向上加速運(yùn)動(dòng) 加速度a1 Fmgf m 2g f m 任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的速度v1 a1t 2g f m t M N 桿向下加速運(yùn)動(dòng) 加速度a2 g f 2m 任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的速度v2 a2t g f 2m t 任意時(shí)刻兩桿運(yùn)動(dòng)的速度之比v1 v2 2 1 2 當(dāng) MN 和 M N的加速度為零時(shí) 速度最大 對(duì)M N 受力平衡 BIlmg E I R 12 EBlvblv 由 得 1 2 2 2 3 mgR v B l 2 2 2 3 mgR v B l 點(diǎn)評(píng) 對(duì) 1 也可利用動(dòng)量守恒定律解答如下 1 由于MN和M N組成的系統(tǒng)所受合外力為零 MN和M N 動(dòng)量守恒 設(shè)任意時(shí)刻MN 和M N 速度分別為 v1 v2 由動(dòng)量守恒定律得 mv1 2mv2 0 求出 1 2 2 v v 例 3 2010 福建理綜第 21 題 如圖所示 兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為 的絕 緣斜面上 導(dǎo)軌上端連接一個(gè)定值電阻 導(dǎo)體棒 a 和 b 放在導(dǎo)軌 用心 愛心 專心 3 上 與導(dǎo)軌垂直并良好接觸 斜面上水平虛線 PQ 以下區(qū)域內(nèi) 存在著垂直穿過斜面向上的 勻強(qiáng)磁場 現(xiàn)對(duì) a 棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力 使它沿導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動(dòng) 此時(shí)放在導(dǎo)軌 下端的 b 棒恰好靜止 當(dāng) a 棒運(yùn)動(dòng)到磁場的上邊界 PQ 處時(shí) 撤去拉力 a 棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向 上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向下滑動(dòng) 此時(shí) b 棒已滑離導(dǎo)軌 當(dāng) a 棒再次滑回到磁場邊界 PQ 處 時(shí) 又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動(dòng) 已知 a 棒 b 棒和定值電阻的阻值均為 R b 棒的質(zhì)量為 m 重力加速度為 g 導(dǎo)軌電阻不計(jì) 求 1 a 棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的過程中 a 棒中的電流強(qiáng)度 I 與定值電阻 R 中的電 流強(qiáng)度 IR之比 2 a 棒質(zhì)量 ma 3 a 棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的拉力 F 點(diǎn)評(píng) 此題考查法拉第電磁感應(yīng)定律 閉合電路歐姆定律 平衡條件 安培力等重點(diǎn)知識(shí) 屬于電磁感應(yīng)中的力電綜合問題 例 4 2010 江蘇物理第 13 題 如圖所示 兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置 相距為L 一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連 勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直 一質(zhì)量為 m 有效電阻為R的導(dǎo)體棒 在距磁場上邊界 h 處靜止釋放 導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場后 流經(jīng)電流表的電流逐漸減小 最終穩(wěn)定 為I 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中 導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好 且始終保持水平 不計(jì)導(dǎo)軌的電阻 求 1 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B 用心 愛心 專心 4 2 電流穩(wěn)定后 導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v 3 流經(jīng)電流表電流的最大值 Im 解析 1 電流穩(wěn)定后 導(dǎo)體棒做