（新課標）2013年高考物理 考前預測核心考點專項突破 電磁感應中的力學問題 (2)

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1、新課標2013年高考考前預測核心考點專項突破 電磁感應中的力學問題 【核心考點解讀】閉合回路中的一部分導體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，通電導體在磁場中將受到安培力的作用，從而使電磁感應問題與力學問題聯(lián)系在一起，成為力電綜合問題。解答電磁感應中的力電綜合問題的思路是：先根據(jù)法拉第電磁感應定律求出感應電動勢，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求出回路中的感應電流及導體棒中的電流，再應用安培力公式及左手定則確定安培力的大小及方向，分析導體棒的受力情況應用牛頓運動定律列出方程求解。 預測題1．如圖8所示，相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強磁場，磁感應強度為B，正方形線圈

2、abcd邊長為l（l

3、導軌MN、PQ間距為l=0.5m，其電阻不計，兩導軌及其構成的平面均與水平面成30°角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導軌放置，每棒兩端都與導軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為m= 0.02kg，電阻均為R=0.1Ω，整個裝置處在垂直于導軌平面向上的勻強磁場中，磁感應強度為B=0.4T，棒ab在平行于導軌向上的力F1作用下，以速度v＝2m/s沿導軌向上勻速運動，而棒cd在平行于導軌的力F2的作用下保持靜止。取g=10m/s2， （1）求出F2的大小和方向 （2）棒cd每產(chǎn)生Q=1J的熱量，力F1做的功W是多少？ （3）若釋放棒cd，保持ab棒速度v＝2m/s不變，棒cd的最終

4、速度是多少？ 解析： 【名師點評】此題綜合考查安培力、平衡條件、功、熱量等。 預測題3．如圖所示，寬為L的光滑長金屬導軌固定在豎直平面內(nèi)，不計電阻。將兩根質(zhì)量均為m的水平金屬桿ab、cd用長h的絕緣輕桿連接在一起，放置在軌道上并與軌道接觸良好，ab電阻R，cd電阻2R。虛線上方區(qū)域內(nèi)存在水平方向的勻強磁場，磁感應強度B。 （1）閉合電鍵，釋放兩桿后能保持靜止，則ab桿受的磁場力多大？ （2）斷開電鍵，靜止釋放金屬桿，當cd桿離開磁場的瞬間，ab桿上焦耳熱功率為P，則此時兩桿速度為多少？ （3）斷開電鍵，靜止釋放金屬桿，若磁感應強度B隨時間變化規(guī)律為B=kt（k為已知常數(shù)）

5、，求cd桿離開磁場前，兩桿內(nèi)的感應電流大小。某同學認為：上述情況中磁通量的變化規(guī)律與兩金屬桿靜止不動時相同，可以采用Δφ=ΔB·Lh 計算磁通量的改變量……該同學的想法是否正確？若正確，說明理由并求出結(jié)果；若不正確，說明理由并給出正確解答。 解析： 【名師點評】此題綜合考查安培力、平衡條件、功率、法拉第電磁感應定律。閉合電路歐姆定律等。 核心考點二、電磁感應中的能量問題 【核心考點解讀】導體切割磁感線或磁通量變化過程，在回路中產(chǎn)生感應電流，機械能轉(zhuǎn)化為電能。電流通過導體受到安培力作用或通過電阻發(fā)熱、電能轉(zhuǎn)化為機械能或內(nèi)能。因此電磁感應過程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。利用能量守恒定律解答電磁感

6、應中能量問題，快捷方便。 預測題1．如圖所示，回路豎直放在勻強磁場中，磁場的方向垂直于回路平面向外。導體AC可以貼著光滑豎直長導軌下滑。設回路的總電阻恒定為R，當導體AC從靜止開始下落后，下面敘述中正確的說法有（ ） A．導體下落過程中，機械能守恒 B．導體加速下落過程中，導體減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為在電阻上產(chǎn)生的熱量 C．導體加速下落過程中，導體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為導體增加的動能和回路中增加的內(nèi)能 D．導體達到穩(wěn)定速度后的下落過程中，導體減少的重力勢能大于回路中增加的內(nèi)能 解析： 【名師點評】此題考查機械能與電能、內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。 預測題2．

7、如圖9甲所示，光滑絕緣水平面上一矩形金屬線圈 abcd的質(zhì)量為m、電阻為R、ad邊長度為L，其右側(cè)是有左右邊界的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向外，磁感應強度大小為B，ab邊長度與有界磁場區(qū)域?qū)挾认嗟?，在t=0時刻線圈以初速度v0進入磁場，在t=T時刻線圈剛好全部進入磁場且速度為vl，此時對線圈施加一沿運動方向的變力F，使線圈在t=2T時刻線圈全部離開該磁場區(qū)，若上述過程中線圈的v—t圖象如圖9乙所示，整個圖象關于t=T軸對稱． (1)求t=0時刻線圈的電功率； (2)線圈進入磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱和穿過磁場過程中外力F所做的功分別為多少? (3)若線圈的面積為S，請運用

8、牛頓第二運動定律和電磁學規(guī)律證明：在線圈進人磁場過程中，v0- vl=。 解析： 【名師點評】此題以線圈穿過勻強磁場區(qū)域的v—t圖象給出解題信息，將計算與證明融為一題，意在綜合考查法拉第電磁感應定律、動能定理、功能關系、微元法、勻變速直線運動規(guī)律等。 核心考點三、電磁感應與電路綜合 【核心考點解讀】在電磁感應中，切割磁感線的那部分導體或磁通量發(fā)生變化的回路產(chǎn)生感應電動勢，該部分導體或回路就是電源，其中的電流方向是由電源負極指向正極（電源內(nèi)部）。解決電磁感應與電路綜合問題的基本方法是：首先明確其等效電路，然后根據(jù)電磁感應定律和楞次定律或右手定則確定感應電動勢的大小和方向，再根據(jù)電路

9、的有關規(guī)律進行綜合分析計算。 預測題1．如圖所示，兩根足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導軌相距為L=1m，導軌平面與水平面成=30°角，上端連接R=1．5的電阻。質(zhì)量為m=0．2 kg、阻值r=0．5的金屬棒ab放在兩導軌上，與導軌垂直并接觸良好，距離導軌最上端d=4 m，整個裝置處于勻強磁場中。磁感應強度B的大小與時間t成正比，磁場的方向垂直導軌平面向上。金屬棒ab在沿平行斜面方向的外力F作用下保持靜止，當t=2s時外力F恰好為零(g=10 m／s2)。求t=2s時刻ab棒的熱功率。 解： 【名師點評】此題考查法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、平衡條件、熱功率等。 預測題1.如

10、圖所示，豎直平面內(nèi)有無限長、不計電阻的兩組平行光滑金屬導軌，寬度均為L=0.5m，上方連接一個阻值R=1Ω的定值電阻，虛線下方的區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度B=2T的勻強磁場。完全相同的兩根金屬桿1和2靠在導軌上，金屬桿與導軌等寬且與導軌接觸良好，電阻均為r=0.5Ω。將金屬桿1固定在磁場的上邊緣（仍在此磁場內(nèi)），金屬桿2從磁場邊界上方h0=0.8m處由靜止釋放，進入磁場后恰作勻速運動。求： （1）金屬桿2進入磁場時的速度。 （2）金屬桿的質(zhì)量m為多大？ （3）若金屬桿2從磁場邊界上方h1=0.2m處由靜止釋放，進入磁場經(jīng)過一段時間后開始勻速運動。在此過程中整個回路產(chǎn)生了1.4J的電熱，則此過程中流過電阻R的電量q為多少？ （4）金屬桿2仍然從離開磁場邊界h1=0.2m處由靜止釋放，在金屬桿2進入磁場的同時由靜止釋放金屬桿1，兩金屬桿運動了一段時間后均達到穩(wěn)定狀態(tài)，試求兩根金屬桿各自的最大速度。（已知兩個電動勢分別為E1、E2不同的電源串聯(lián)時，電路中總的電動勢E=E1+E2。） 解析： 【名師點評】此題考查法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、平衡條件、熱功率、能量守恒定律等。