2019-2020年高考物理 期末一模联考新题精选分类解析 专题17 电磁感应综合性问题

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1、2019-2020年高考物理期末一模联考新题精选分类解析专题17电磁感应综合性问题1.(12分)(xx河南郑州市一模)如图所示,在平面内有一扇形金属框,其半径为,边与轴重合,边与轴重合,且为坐标原点,边与边的电阻不计,圆弧上单位长度的电阻为。金属杆MN长度为L,放在金属框上,MN与边紧邻。磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面垂直并充满平面。现对MN杆施加一个外力(图中未画出),使之以C点为轴顺时针匀速转动,角速度为。求:(1)在MN杆运动过程中,通过杆的电流I与转过的角度间的关系;(2)整个电路消耗电功率的最小值是多少?解析:.(12分)(1)电

2、路中感应电动势(2分)设金属杆的电阻为R0(2分。能与其他字母区分即可),则电路总电阻(2分)杆中电流I与杆转过的角度θ的关系为(1分)(2)由于总电阻,圆弧总长度是定值,所以,当时,即时,总电阻R总有最大值。(2分)此时,(2分)此时,电路消耗电功率的最小值是(1分)2.(14分)(xx上海市奉贤区期末)如图,MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成q=300角固定,轨距为L=1m,质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其阻值忽略不计。空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为B=0.5T。P、M间接有阻值R1的定值电阻,Q

3、、N间接变阻箱R。现从静止释放ab,改变变阻箱的阻值R,测得最大速度为vm,得到与的关系如图所示。若轨道足够长且电阻不计,重力加速度g取l0m/s2。求:(1)金属杆的质量m和定值电阻的阻值R1;(2)当变阻箱R取4Ω时,且金属杆ab运动的加速度为gsinq时,此时金属杆ab运动的速度;(3)当变阻箱R取4Ω时,且金属杆ab运动的速度为时,定值电阻R1消耗的电功率。。QPM0(cm)MBαaNαbR2R1SRL图(1)3.(14分)(xx上海市闸北区期末)如图(1)所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为0.8m,导轨平面与水平面夹角为

4、α,导轨电阻不计。有一个匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为0.1kg、与导轨接触端间电阻为1Ω。两金属导轨的上端连接右端电路,电路中R2为一电阻箱。已知灯泡的电阻RL=4Ω,定值电阻R1=2Ω,调节电阻箱使R2=12Ω,重力加速度g=10m/s2。将电键S打开,金属棒由静止释放,1s后闭合电键,如图(2)所示为金属棒的速度随时间变化的图像。求:(1)斜面倾角α及磁感应强度B的大小;(2)若金属棒下滑距离为60m时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑100m的过程

5、中,整个电路产生的电热;(3)改变电阻箱R2的值,当R2为何值时,金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大;消耗的最大功率为多少?3.(14分)解析:(1)电键S打开,从图上得:m/s2,F安=BIL,I=,,从图上得:vm=18.75m/s,当金属棒匀速下滑时速度最大,有:mgsina=F安,所以mgsina=,得:T=0.5T;(2)由动能定理:=32.42J;(3)改变电阻箱R2的值后,金属棒匀速下滑时的速度为vm’,,,R2消耗的功率:=。当R2=4Ω时,R2消耗的功率最大:P2m=W=1.5625W。dB导体棒αNMbaR4.(xx上海市黄

6、浦区期末)如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α=53°角,导轨间接一阻值为3Ω的电阻R,导轨电阻忽略不计。在两平行虚线间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场,磁场区域的宽度为d=0.5m。导体棒a的质量为m1=0.1kg、电阻为R1=6Ω;导体棒b的质量为m2=0.2kg、电阻为R2=3Ω,它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M、N处同时将a、b由静止释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,且当a刚出磁场时b正好进入磁场。(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2,a、b电流间的相互作用

7、不计),求:(1)在b穿越磁场的过程中a、b两导体棒上产生的热量之比;(2)在a、b两导体棒穿过磁场区域的整个过程中,装置上产生的热量;(3)M、N两点之间的距离。(3)设a进入磁场的速度大小为v1,此时电路中的总电阻R总1=(6+)Ω=7.5Ω(1分)b进入磁场的速度大小为v2,此时电路中的总电阻R总2=(3+)Ω=5Ω(1分)由m1gsinα=和m2gsinα=,可得==又由v2=v1+a,得v2=v1+8×由上述两式可得v12=12(m/s)2,v22=v12M、N两点之间的距离Δs=–=m。5.(14分)(xx上海宝山区期末质检)相距L

8、=1.5m的足够长金属导轨竖直放置,质量m1=1kg的金属棒ab和质量m2=0.27kg的金属棒cd,均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图1所

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