（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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1、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(cè)接有定值電阻R＝2Ω，導軌間距L＝1m，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B＝1T．一根質(zhì)量為m＝2kg，阻值為r＝2Ω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v－x圖象如圖乙所示，若金屬棒與導軌間動摩擦因數(shù)μ＝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x＝1m的過程中，拉力做的功W. 答案　(1)FA＝0.5x　(2)9

2、.25J 解析　(1)由v－x圖象得：v＝2x 金屬棒所受的安培力FA＝BIL 電路中的電流I＝＝ 整理得FA＝＝＝0.5x (2)由上式可知FA與x是線性關系． 當x＝0時，安培力FA1＝0； 當x＝1m時，安培力FA2＝0.5N，則從起點發(fā)生x＝1m位移的過程中，安培力做功為： WA＝－Ax＝－x＝－0.25J 即金屬棒克服安培力做的功為： W1＝0.25J 金屬棒克服摩擦力做的功為： W2＝μmgx＝0.25×2×10×1J＝5J 根據(jù)動能定理得：W－W2－W1＝mv2 其中v＝2m/s，代入解得拉力做的功為：W＝9.25J. 2．(2019·山東日照市上學

3、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θ，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

4、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： BI1L＋FT＝mg＋BI2L FT＝mg I1∶I2＝(3r)∶r＝3∶1， 解得：I1＝； (2)導體棒ef剛進入磁場時，對整個回路，干路電流I＝I1＋I2＝ 感應電動勢E＝Bdv， 解得：v＝， 根據(jù)v＝at＝gsinθt， 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 Ief＝I1′＋I2′＝ 對導體棒ef，設導體棒ef的質(zhì)量為M，由力的平衡得： Mgsinθ＝BIefd 解得：M＝. 3