高考物理最新模拟题分类解析专题12电磁感应综合性问题（第01期）（解析版）word版含解析

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1、1．（12分）（2016北京朝阳区期末）磁流体发电具有结构简单、启动快捷、环保且无需转动机械等优势。如图所示，是正处于研究阶段的磁流体发电机的简易模型图，其发电通道是一个长方体空腔，长、高、宽分别为l、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极通过开关与阻值为R的某种金属直导体MN连成闭合电路，整个发电通道处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向垂直纸面向里。高温等离子体以不变的速率v水平向右喷入发电通道内，发电机的等效内阻为r，忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。（1）求该磁流体发电机的电动势大小E；（2）当开关闭合后，整个闭合电路中就会产

2、生恒定的电流。lB等离子体流动方向abRMNa．要使等离子体以不变的速率v通过发电通道，必须有推动等离子体在发电通道内前进的作用力。如果不计其它损耗，这个推力的功率PT就应该等于该发电机的总功率PD，请你证明这个结论；b．若以该金属直导体MN为研究对象，由于电场的作用，金属导体中自由电子定向运动的速率增加，但运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速，因此自由电子定向运动的平均速率不随时间变化。设该金属导体的横截面积为s，电阻率为，电子在金属导体中可认为均匀分布，每个电子的电荷量为e。求金属导体中每个电子所受平均阻力的大小f。【名师解析】．（12分）（1）当外电路断开时，极板间的电压

3、大小等于电动势。此时，发电通道内电荷量为q的离子受力平衡。有：①可得：②（3分）（2）a．当电键闭合，由欧姆定律可得：③该电流在发电通道内受到的安培力大小为：④要使等离子体做匀速直线运动，所需的推力为:⑤推力F的功率为：⑥联立②③④⑤⑥可得：⑦闭合电路中发电机的总功率为:⑧联立②③⑧可得：⑨由⑦⑨可得：可见，推力的功率就等于该发电机的总功率。（5分）b．方法一：设金属导体R内电子运动的平均速率为v1，单位体积内的电子数为n，t时间内有N个电子通过电阻的横截面，则：11⑩t时间内通过横截面的电荷量为：12电流为：111213联立②③⑩式可得：设金属导体中的总电子数为N1，长度为d，由于

4、电子在金属导体内可视为匀速直线运动，所以电场力的功率（电功率）应该等于所有电子克服阻力f做功的功率，即：141516由电阻定律得：13141516联立②③式可得：（4分）方法二：17设金属导体的长度为d，电阻为R，由电阻定律得：1819金属导体两端的电压为：金属导体内的电场可看作匀强电场，设场强大小为E0，则：20电子在金属导体内匀速直线运动，阻力等于电场力，则：17181920联立②③式可得：（4分）2．（11分）（2016北京石景山期末）如图17所示，宽度为L的粗糙平行金属导轨PQ和P′Q′倾斜放置，顶端QQ′之间连接一个阻值为R的电阻和开关S，底端PP′处与一小段水平轨道用光滑

5、圆弧相连。已知底端PP′离地面的高度为h，倾斜导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）中。若断开开关S，一根质量为m、电阻为r、长也为L的金属棒从AA′处由静止开始滑下，金属棒落地点离PP′的水平距离为x1；若闭合开关S，该金属棒仍从AA′处由静止开始滑下，则金属棒落地点离PP′的水平距离为x2。不计导轨电阻，忽略金属棒经过PP′处的机械能损失，已知重力加速度为g，求：RQ′QAPP′SxA′R图17（1）开关断开时，金属棒离开底端PP′的速度大小；（2）开关闭合时，在下滑过程金属棒中产生的焦耳热。（3）开关S仍闭合，金属棒从比AA′更高处由静止开始滑下，水平射程仍为x2，请定

6、性说明金属棒在倾斜轨道上运动的规律。（2）开关断开时，在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中，重力做功为WG，摩擦力做功为Wf，由动能定理（1分）开关闭合时，金属棒离开底端PP′的速度（1分）在金属棒沿倾斜导轨下滑的过程中，重力做功和摩擦力做功与开关断开时相同，安培力做功为W安，产生的焦耳热为Q由动能定理可得（1分），又（1分）金属棒产生的焦耳热（1分）解得（1分）（3）由题意，开关S仍闭合，金属棒从比AA′更高处静止开始滑下，水平射程仍为x2，说明金属棒离开PP′时的速度相等，则知金属棒在倾斜导轨上先做加速度减小的加速运动，然后匀速运动。BθMNQPab3（2016上海黄浦期末）如图所示，

7、MNPQ是用单位长度电阻为r0的均匀金属条制成的矩形闭合框，线框固定在倾角为θ的绝缘斜面上，MN长为L，MQ长为4L，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过斜面。质量为m的金属杆ab在外力F作用下，以速度v匀速沿斜面向下滑过矩形框，滑行过程中ab始终平行于MN且与框良好接触，外力F始终沿斜面且垂直于ab。已知金属杆ab的单位长度电阻为2.1r0，不计杆与框的摩擦。重力加速度取g，将杆ab经过MN时的位移记为s＝0，求：（1）杆ab中感应电流I随位移s变化的关