发布时间 : 星期一 文章计算题10电磁感应与电路(解析版)-备战2020高考物理满分卷题型专练更新完毕开始阅读ee3b921b9fc3d5bbfd0a79563c1ec5da51e2d64a
【解析】 【分析】
（1）当金属棒受到的安培力与重力沿斜面的分力相等时，导体棒受到的合力为零，导体棒做匀速直线运动，速度最大，达到稳定状态，由安培力公式及平衡条件即可求出棒下滑的最大速度。 （2）由能量守恒定律求解电阻R上产生的焦耳热。
（3）为使金属棒中不产生感应电流，回路中磁通量应不变，据此列式求解。 【详解】
（1）导体切割磁感线产生感应电动势：
E?B0dv
开关闭合时，导体棒作为电源，上下两个定值电阻并联：
R并?根据闭合电路欧姆定律：
R 2I?整个运动过程，根据牛顿第二定律得：
E
R并?rmgsin??B0Id?ma
当棒运动的加速度为零时速度最大，可解得：vm?mg(R并?r)sin?B02d2?2m/s
（2）从棒由静止释放到达到最大速度的过程中，由能量守恒定律得：
12mgxsin??mvm?Q
212可解得：Q?mgxsin??mvm?3J
2故电阻R上产生的焦耳热为：
QR?1R并?Q?1.125J 2R并?r（3）当回路中的总磁通量不变时，棒中不产生感应电流，沿导轨做匀加速运动。则有：
1B0dx0?Bd(x0?a?t2)
2由牛顿第二定律得：
mgsin??ma?
联立解得：B?【点睛】
2T 1?5t2对金属棒正确受力分析、分析清楚金属棒的运动过程，应用安培力公式、平衡条件等，即可正确解题。要明确产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。
5．（2020·上海上外浦东附中高三月考）如图甲所示， 光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一
水平面上，两导轨间距L=0.30m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.40Ω。导轨上停放一质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。 (1)判断运动后金属杆中感应电流方向以及其所受磁场力方向 (2)试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小； (3)求第2s末外力F的瞬时功率；
(4)如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功W=0.35J，求金属杆上产生的焦耳热。
【答案】(1) 从b到a ，与F方向相反；(2)1m/s2；(3)0.35W；(4) 0.05J 【解析】 【分析】 【详解】
(1)由右手定则，运动后金属杆中感应电流方向从b到a，再根据左手定则可知其所受磁场力方向与F方向相反。
(2) 设路端电压为U，金属杆的运动速度为v，则感应电动势
E=BLv
通过电阻R的电流
I?电阻R两端的电压
E R?rU?IR?电压表的示数为
BLRv R?rU?由U?R?BLv R?rR?BLv及U-t图像可知，U随时间均匀变化，即速度随时间均匀变化，导体棒在力F作用R?r下做匀加速直线运动。
a?(3)在2s末，金属杆的切割速度为
?v?R?r?1?U????1m/s2 ?tRBL?tv??at'?2m/s
由牛顿第二定律
F?BI'L?ma
由于
E'BLv'I???0.5A
R?rR?r'2s末拉力F的功率为
P?Fv?
联立解得
P?0.35W
(4)设回路产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律
1W?Q?mv'2
2电阻R与金属杆的电阻r串联，产生焦耳热与电阻成正比
QRR? Qrr因为
Q?QR?Qr
联立解得，金属杆上产生的焦耳热
Qr?0.05J
6．（2020·天津实验中学高三月考）如图所示，两根互相平行的金属导轨MN、PQ水平放置，相距d＝1m、
且足够长、不计电阻。AC、BD区域光滑，其他区域粗糙且动摩擦因数μ＝0.2，并在AB的左侧和CD的右侧存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2T。在导轨中央放置着两根质量均为m＝1kg，电阻均为R＝2Ω的金属棒a、b，用一锁定装置将一轻质弹簧压缩在金属棒a、b之间（弹簧与a、b不拴连），此时弹簧具有的弹性势能E＝9J。现解除锁定，当弹簧恢复原长时，a、b棒刚好进入磁场，且b棒向右运动x＝0.8m后停止，g=10m/s2，求： (1)a、b棒刚进入磁场时的速度大小； (2)金属棒b刚进入磁场时的加速度大小；
(3)求整个运动过程中电路中产生的焦耳热，并归纳总结电磁感应中求焦耳热的方法。
【答案】(1)3m/s；3m/s；(2)8m/s2；(3)5.8J；能量转化。 【解析】 【详解】
(1)解除锁定弹簧释放的过程，对a、b及弹簧组成的系统，取向左为正方向，由动量守恒定律得
0=mva-mvb
由机械能守恒定律得
E?联立解得
11mva2?mvb2 22va=vb=3m/s
(2)当a、b棒进入磁场时，两棒均切割磁感线，产生感应电动势，两个电动势串联，则
Ea=Eb=Bdva=2×1×3V=6V
回路中感应电流