2019-2020届 高考物理 电磁感应中的能量问题和电路 专题练习（PDF）【含答案解析】

第十九讲：电磁感应中的能量问题和电路 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、动生电动势和微观能量转化机制 【例 1】 （1）如图 1 所示，固定于水平面上的金属框架 abcd，处在竖直向下 的匀强磁场中。金属棒 MN 沿框架以速度 v 向右做匀速运动。框 架的 ab 与 dc 平行，bc 与 ab、dc 垂直。MN 与 bc 的长度均为 l， 在运动过程中 MN 始终与 bc 平行，且与框架保持良好接触。磁场 的磁感应强度为 B。 a. 请根据法拉第电磁感应定律 t Φ E    ，推导金属棒 MN 中的感应电动势 E； b. 在上述情景中，金属棒 MN 相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电子所受 洛伦兹力有关。请根据电动势的定义，推导金属棒 MN 中的感应电动势 E。 （2）为进一步研究导线做切割磁感线运动产生感应电动势的过程，现构建如下情景： 如图 2 所示，在垂直于纸面向里的匀强磁场中，一内壁光滑长为 l 的绝缘细管 MN， 沿纸面以速度 v 向右做匀速运动。在管的 N 端固定一个电量为 q 的带正电小球（可看 做质点）。某时刻将小球释放，小球将会沿管运动。已知磁感应强度大小为 B，小球的 重力可忽略。在小球沿管从N运动到M的过程中，求小球所受各力分别对小球做的功。 二、能量流动和电路分析 【例 2】图中 MN 和 PQ 为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距 l 为 0.40m，电阻不计。导 轨所在平面与磁感应强度 B 为 0.50T 的匀强磁场垂直。质量 m 为 6.0×10-3kg、电阻为 1.0Ω的金属杆 ab 始终垂直于导轨，并与其 保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为 3.0Ω的 电阻 R1。当杆 ab 达到稳定状态时以速率 v 匀速下滑，整个电路 消耗的电功率 P 为 0.27W，重力加速度取 10m/s2，试求速率 v 和 滑动变阻器接入电路部分的阻值 R2。 b c M N v B 图 1 a d 图 2 M N v B