高中物理 電磁感應與能量綜合類問題分析同步練習 教科版選修3-2

1、高二物理教育科學版電磁感應與能量綜合類問題分析同步練習（答題時間：35分鐘）1、（2006·全國）如圖所示，位于同一水平面內(nèi)的、兩根平行的光滑金屬導軌，處在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌所在平面，導軌的一端與一電阻相連；具有一定質(zhì)量的金屬ab放在導軌上并與導軌垂直?，F(xiàn)用一平行于導軌的恒力F拉桿ab，使它由靜止開始向右運動，桿和導軌的電阻、感應電流產(chǎn)生的磁場均可不計. 用E表示回路中的感應電動勢，i表示回路中的感應電流，在i隨時間增大的過程中，電阻消耗的功率等于（ ）A. F的功率B. 安培力的功率的絕對值C. F與安培力的合力的功率D. iE2. （2006·上海）如圖所示

2、，平行金屬導軌與水平面成角，導軌與固定電阻R1和R2相連，勻強磁場垂直穿過導軌平面，有一導體棒ab，質(zhì)量為m，導體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導軌之間的動摩擦因數(shù)為，導體棒ab沿導軌向上滑動，當上滑的速度為v時，受到安培力的大小為F，此時（ ）A. 電阻R1消耗的熱功率為Fv/3B. 電阻R2消耗的熱功率為Fv/6C. 整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為D. 整個裝置消耗的機械功率為3. （2003·上海）如圖所示，OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導軌，O、C處分別接有短電阻絲（圖中用粗線表示），R14、R2=8（導軌其他部分電阻不計）. 導軌OAC的形狀滿足方程（單

3、位：m），磁感應強度B0.2T的勻強磁場方向垂直于導軌平面。一足夠長的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在導軌上從O點滑動到C點，棒與導軌接觸良好且始終保持與OC導軌垂直，不計棒的電阻. 求：（1）外力F的最大值；（2）金屬棒在導軌上運動時電阻絲R1上消耗的最大功率；（3）在滑動過程中通過金屬棒的電流I與時間t的關系。4.（2004·福建、浙江）下圖中a1b1c1d1和a2b2c2d2為在同一豎直平面內(nèi)的金屬導軌，處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌所在的平面（紙面）向里. 導軌的a1b1段與a2b2段是豎直的，距離為l1，c1d1段與c2d2

4、段也是豎直的，距離為l2，x1y1與x2y2為兩根用不可伸長的絕緣輕線相連的金屬細桿，質(zhì)量分別為m1和m2，它們都垂直于導軌并與導軌保持光滑接觸. 兩桿與導軌構(gòu)成的回路的總電阻為R，F(xiàn)為作用于金屬桿x1y1上的豎直向上的恒力. 已知兩桿運動到圖示位置時，已勻速向上運動，求此時作用于兩桿的重力的功率的大小和回路電阻上的熱功率. 5.（2006·上海）如圖所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應強度為B的勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里。線框向上離開磁場時的速度剛好是進入磁場時速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進入磁場。

5、整個運動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動. 求：（1）線框在下落階段勻速進入磁場時的速度v2。（2）線框在上升階段剛離開磁場時的速度v1。（3）線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q?！驹囶}答案】1. 答案：BD 點撥：由題知回路中的感應電流i隨時間增大，則桿ab必向后做加速運動，此時外力F的功率有兩個轉(zhuǎn)化方向：一個是桿ab的動能，一個是電阻上的電能. 另外由“安培力做功是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的途徑，安培力做多少功，則其他形式的能就有多少轉(zhuǎn)化成了電能”知，電阻上消耗的功率應等于安培力功率的絕對值（該過程安培力對桿做負功），B項對而A項錯。因桿與導軌電阻不計，故電阻上消

6、耗的功率又可等于iE，D項對，C項中F與安培力的合力的功率應等于桿ab動能在單位時間內(nèi)的增加，故C項錯。2. 答案：BCD 點撥：由串并聯(lián)電路特點可知流過ab棒的電流是流過R1、R2電流的2倍，則ab棒消耗的熱功率是R1或R2的4倍. 故電阻R1或R2消耗的熱功率只占總熱功率的，而安培力做功的功率即是機械能轉(zhuǎn)化為電能進而轉(zhuǎn)化為電阻熱能的功率，故B項對。摩擦力，故因摩擦而消耗的熱功率應為，C項對，棒上滑時系統(tǒng)消耗的機械功率應等于系統(tǒng)消耗的電功率和摩擦熱功率之和，故D項對。3. 解析：（1）金屬棒勻速運動F外=F安。棒中產(chǎn)生的感應電動勢E=BLv.感應電流I=E/R總。所需加的外力F外=BIL=。式中L為金屬棒切割磁感線的有效長度，與位置（x）有關。當時，L有最大值。（2）當L有最大值時，電路中電流最大，R1消耗的功率也最大。=1(W)（3）金屬棒與導軌接觸點間的長度隨時間變化。且，4. 解析：設桿向上運動的速度為v，因桿的運動，兩桿與導軌構(gòu)成的回路的面積減少，從而磁通量也減少，由法拉第電磁感應定律，回路中的感應電動勢的大小?；芈分械碾娏麟娏餮仨槙r針方向，兩金屬桿都要受到安培力作用，作用于桿x1y1的安培力為方向向上，作用于桿x2y2的安培力方向向下，當桿做勻速運動時，根據(jù)牛頓第二定律有解以上各式，得作用于兩桿的重力的功率的大小電阻上的熱功率由式可得5. 解析：（1）