2017_2018学年高考物理精做33电磁感应与动力学的综合大题精做新人教版

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1、精做33电磁感应与动力学的综合1．（2016·全国新课标Ⅰ卷）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连。两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求（1）作用在金属棒ab上的安培力的大小；（2）金属棒运动速度的大小。【答案】（1）mg(sinθ

2、–3μcosθ)（2）(sinθ–3μcosθ)（2）由安培力公式得F=BIL⑥这里I是回路abdca中的感应电流。ab棒上的感应电动势为ε=BLv⑦式中，v是ab棒下滑速度的大小。由欧姆定律得I=⑧联立⑤⑥⑦⑧式得v=(sinθ–3μcosθ)⑨2．如图所示，水平放置的光滑的金属导轨M、N，平行地置于匀强磁场中，间距为d，磁场的磁感强度大小为B，方向与导轨平面夹为α，金属棒ab的质量为m，放在导轨上且与导轨垂直。电源电动势为ε，定值电阻为R，其余部分电阻不计。则当电键调闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大？【答案】【解析】由题意知，电键闭合时，导体棒中通过的电流方向是从a到b，根据左手定

3、则知，导体棒受到的安培力方向如图所示因为导体棒受三个力作用下在水平方向运动，故导体棒在竖直方向所受合力为0由题意得：则导体棒所受的合力为：根据牛顿第二定律，棒产生的加速度为：在电路中，根据闭合电路欧姆定律有：所以导体棒产生的加速度为：，方向向左【名师点睛】能通过左手定则确定安培力的大小和方向，并对导体棒正确的受力分析得出导体棒所受的合力，根据牛顿第二定律解得．主要考查左手定则和闭合回路的欧姆定律的运用。3．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为L=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始

4、终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s2，问：（1）通过cd棒的电流I是多少，方向如何？（2）棒ab受到的力F多大？（3）棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？【答案】（1）I=1A方向由d到c（2）F=0.2N（3）W=0.4J（3）设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量，由焦耳定律可知⑤设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势E=Blv⑥由闭合电路欧姆定律知⑦由运动

5、学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移x=vt⑧力F做的功W=Fx⑨综合上述各式，代入数据解得W=0.4J【名师点睛】本题是电磁感应中的力学问题，综合运用电磁磁学知识和力平衡知识。第2问题，也可以选择研究两棒的整体求解F的大小。4．如图所示，足够长的水平轨道左侧b1b2–c1c2部分轨道间距为2L，右侧c1c2–d1d2部分的轨道间距为L，曲线轨道与水平轨道相切于b1b2，所有轨道均光滑且电阻不计。在水平轨道内有斜向下与竖直方向成θ=37°的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.1T。质量为M=0.2kg的金属棒B垂直于导轨静止放置在右侧窄轨道上，质量为m=0.1kg的导体棒A自曲线轨道

6、上a1a2处由静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，A棒总在宽轨上运动，B棒总在窄轨上运动。已知：两金属棒接入电路的有效电阻均为R=0.2Ω，h=0.2m，L=0.2m，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2求：（1）金属棒A滑到b1b2处时的速度大小；（2）金属棒B匀速运动的速度大小；（3）在两棒整个的运动过程中通过金属棒A某截面的电荷量；（4）在两棒整个的运动过程中金属棒A、B在水平导轨间扫过的面积之差。【答案】（1）2m/s（2）0.44m/s（3）5.56C（4）27.8m2【解析】A棒在曲轨道上下滑，由机械能守恒定律得：mgh=

7、mv02①得：v0=（2）选取水平向右为正方向，对A、B利用动量定理可得：对B：FB安cosθ·t=MvB②对A：–FA安cosθ·t=mvA–mv0③其中FA安=2FB安④由上知：mv0–mvA=2MvB两棒最后匀速时，电路中无电流：有BLvB=2BLvA得：vB=2vA⑤联立后两式得：vB=v0=0.44m/s【名师点睛】在导体棒下滑的过程中只有重力做功。满足机械能守恒的条件，根据机械能守恒列式求解；利用安培力结合动量定理列式求解即可；以B