（京津魯瓊專用）2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 計(jì)算題熱點(diǎn)巧練 熱點(diǎn)20 電磁學(xué)綜合題（電磁感應(yīng)中三大觀點(diǎn)的應(yīng)用）（含解析）

熱點(diǎn)20電磁學(xué)綜合題(電磁感應(yīng)中三大觀點(diǎn)的應(yīng)用)(建議用時(shí)：20分鐘)1(2019·煙臺(tái)聯(lián)考)如圖所示，兩條光滑的絕緣導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的水平部分與圓弧部分平滑連接，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌的水平部分有n段相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域(圖中的虛線范圍)，磁場(chǎng)方向豎直向上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)的寬度為s，相鄰磁場(chǎng)區(qū)域的間距也為s，且s大于L，磁場(chǎng)左、右兩邊界均與導(dǎo)軌垂直，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電阻為r、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形金屬框，由圓弧導(dǎo)軌上某高度處靜止釋放，金屬框滑上水平導(dǎo)軌，在水平導(dǎo)軌上滑行一段時(shí)間進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，最終線框恰好完全通過n段磁場(chǎng)區(qū)域，地球表面處的重力加速度為g，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)可以忽略不計(jì)，求：(1)金屬框進(jìn)入第1段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，通過線框某一橫截面的感應(yīng)電荷量及金屬框完全通過n段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中安培力對(duì)線框的總沖量的大??；(2)金屬框完全進(jìn)入第k(k<n)段磁場(chǎng)區(qū)域前的瞬間，金屬框速度的大小2(2019·濟(jì)南模擬)如圖所示，兩條“”形足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌PME和QNF平行放置，兩導(dǎo)軌間距L1 m，導(dǎo)軌兩側(cè)均與水平面夾角為37°，導(dǎo)體棒甲、乙分別放于MN兩邊導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌垂直并接觸良好兩導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m0.1 kg，電阻也均為R1 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，MN兩邊分別存在垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B1 T設(shè)導(dǎo)體棒甲、乙只在MN兩邊各自的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，sin 37°0.6，cos 37°0.8，g取10 m/s2.(1)將乙導(dǎo)體棒固定，甲導(dǎo)體棒由靜止釋放，問甲導(dǎo)體棒的最大速度為多少？(2)若甲、乙兩導(dǎo)體棒同時(shí)由靜止釋放，問兩導(dǎo)體棒的最大速度為多少？(3)若僅把乙導(dǎo)體棒的質(zhì)量改為m0.05 kg，電阻不變，在乙導(dǎo)體棒由靜止釋放的同時(shí)，讓甲導(dǎo)體棒以初速度v00.8 m/s沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)，問在時(shí)間t1 s內(nèi)電路中產(chǎn)生的電能為多少？3間距為L(zhǎng)2 m的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖甲所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面質(zhì)量均為m0.1 kg的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直放置形成閉合回路桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，細(xì)桿ab、cd的電阻分別為R10.6 ，R20.4 .整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.50 T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(圖中未畫出)當(dāng)ab在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也同時(shí)從靜止開始沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)測(cè)得拉力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示g10 m/s2.(1)求ab桿的加速度a；(2)求當(dāng)cd桿達(dá)到最大速度時(shí)ab桿的速度大?。?3)若從開始到cd桿達(dá)到最大速度的過程中拉力F做了5.2 J的功，通過cd桿橫截面的電荷量為0.2 C，求該過程中ab桿所產(chǎn)生的焦耳熱熱點(diǎn)20電磁學(xué)綜合題 (電磁感應(yīng)中三大觀點(diǎn)的應(yīng)用)1解析：(1)設(shè)金屬框在進(jìn)入第一段勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域前的速度為v0，進(jìn)入第一段勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，出第一段磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，金屬框在進(jìn)入第一段勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，線框中產(chǎn)生平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為平均電流為：，則金屬框在出第一段磁場(chǎng)區(qū)域過程中產(chǎn)生的平均電流1，qIt設(shè)線框經(jīng)過每一段磁場(chǎng)區(qū)域的過程中安培力沖量大小為I則IBILtB1Lt1整個(gè)過程累計(jì)得到：I總沖量n.(2)金屬框穿過第(k1)個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域后，由動(dòng)量定理得到：(k1)mvk1mv0金屬框完全進(jìn)入第k個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，由動(dòng)量定理得到：mvkmvk1nmv0解得：vk.答案：(1)n(2)2解析：(1)將乙棒固定，甲棒靜止釋放，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1BLv感應(yīng)電流I1，甲棒受安培力F1BI1L甲棒先做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)最大速度后做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)mgsin F1聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得甲棒最大速度vm11.2 m/s.(2)甲、乙兩棒同時(shí)由靜止釋放，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E22BLv感應(yīng)電流I2甲、乙兩棒均受安培力F2BI2L最終均做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)甲(或乙)棒受力mgsin F2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得兩棒最大速度均為vm20.6 m/s.(3)乙棒靜止釋放，甲棒以初速度v0下滑瞬間，則電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E3BLv0感應(yīng)電流I3甲、乙兩棒均受安培力F3BI3L對(duì)于甲棒，根據(jù)牛頓第二定律得：mgsin 37°F3ma對(duì)于乙棒，根據(jù)牛頓第二定律得：F3mgsin 37°ma代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：aa2 m/s2甲棒沿導(dǎo)軌向下，乙棒沿導(dǎo)軌向上，均做勻加速運(yùn)動(dòng)在時(shí)間t1 s內(nèi)，甲棒位移s甲v0tat2，乙棒位移s乙at2甲棒速度v甲v0at，乙棒速度v乙at據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒，電路中產(chǎn)生電能Emgs甲sin 37°mgs乙sin 37°mvmvmv聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得E0.32 J.答案：(1)1.2 m/s(2)0.6 m/s(3)0.32 J3解析：(1)由題圖乙可知，在t0時(shí)，F(xiàn)1.5 N對(duì)ab桿進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得Fmgma代入數(shù)據(jù)解得a10 m/s2.(2)從d向c看，對(duì)cd桿進(jìn)行受力分析如圖所示當(dāng)cd速度最大時(shí)，有FfmgFN，F(xiàn)NF安，F(xiàn)安BIL，I綜合以上各式，解得v2 m/s.(3)整個(gè)過程中，ab桿發(fā)生的位移x0.2 m對(duì)ab桿應(yīng)用動(dòng)能定理，有WFmgxW安mv2代入數(shù)據(jù)解得W安4.9 J，根據(jù)功能關(guān)系有Q總W安所以ab桿上產(chǎn)生的熱量QabQ總2.94 J.答案：見解析- 5 -