2021届高考物理三轮复习强化训练—电磁感应的综合应用

2021届高考物理三轮强化—电磁感应的综合应用 1.如图,两条相距的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度打下随时间t的变化关系为,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在时刻恰好以速度越过,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求: 1.在到时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值; 2.在时刻穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。 2.1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机。如图所示为一圆盘发电机对小灯泡供电的示意图，铜圆盘可绕竖直铜轴转动，两块铜片C、D分别与圆盘的竖直轴和边缘接触。已知铜圆盘半径为L，接入电路中的电阻为r，匀强磁场竖直向上，磁感应强度为B，小灯泡电阻为R。不计摩擦阻力，当铜圆盘以角速度ω沿顺时针方向(俯视)匀速转动时，求： (1)铜圆盘的铜轴与边缘之间的感应电动势大小E； (2)流过小灯泡的电流方向，以及小灯泡两端的电压U； (3)维持圆盘匀速转动的外力的功率P。 3.如图所示,在间距L=0.2m的两光滑平行水平金属导轨间存在方向垂直于纸面(向内为正)的磁场,磁感应强度的分布沿y方向不变,沿x方向如下: 导轨间通过单刀双掷开关S连接恒流源和电容C=1F的未充电的电容器,恒流源可为电路提供恒定电流I=2A,电流方向如图所示。有一质量m=0.1kg的金属棒ab垂直导轨静止放置于x0=0.7m处。开关S掷向1,棒ab从静止开始运动,到达x3=-0.2处时,开关S掷向2。已知棒ab在运动过程中始终与导轨垂直。求:(提示:可以用F-x图象下的“面积”代表力F所做的功) （1）棒ab运动到x1=0.2m时的速度v1; （2）棒ab运动到x2=-0.1m时的速度v2; （3）电容器最终所带的电荷量Q。 4.如图所示,金属导轨和与平行且间距为L,所在平面与水平面夹角为连线与垂直,间接有阻值为R的电阻;光滑直导轨和在同一水平面内,与的夹角都为锐角θ,均匀金属棒和质量均为m,长均为棒初始位置在水平导轨上与重合;棒垂直放在倾斜导轨上,与导轨间的动摩擦因数为μ(μ较小),由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场(图中未画出)。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和棒的电阻,棒的阻值为R,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,忽略感应电流产生的磁场,重力加速度为g。 (1)若磁感应强度大小为B,给棒一个垂直于、水平向右的速度,在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止,棒始终静止,求此过程棒上产生的热量; (2)在(1)问过程中,棒滑行距离为d,求通过棒某横截面的电荷量; (3)若棒以垂直于的速度&在水平导轨上向右匀速运动,并在位置时取走小立柱1和2,且运动过程中棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下棒运动的最大距离。 5.如图甲所示,绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨PQ、MN, 相距为L=0.5m,ef右侧导轨处于匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下,磁感应强度B的大小如图乙变化。开始时ab棒和cd棒锁定在导轨如图甲位置,ab棒与cd棒平行,ab棒离水平面高度为h=0.2m,cd棒与ef之间的距离也为L,ab棒的质量为m1=0.2kg,有效电阻R1=0.05Ω,cd棒的质量为m2=0.1kg,有效电阻为R2=0.15Ω。(设a、b棒在运动过程始终与导轨垂直,两棒与导轨接触良好,导轨电阻不计)。问: （1）.0~1s时间段通过cd棒的电流大小与方向; （2）.假如在1s末,同时解除对ab棒和cd棒的锁定,稳定后ab棒和cd棒将以相同的速度作匀速直线运动, 试求这一速度; （3）.对ab棒和cd棒从解除锁定到开始以相同的速度作匀速运动,ab棒产生的热量为多少? （4）.ab棒和cd棒速度相同时,它们之间的距离为多大? 6.如图,足够长的平行金属导轨弯折成图示的形状,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域。Ⅰ区域导轨与水平面的夹角α=37°,存在与导轨平面垂直的匀强磁场,Ⅱ区域导轨水平,长度x=0.8m,无磁场;Ⅲ区域导轨与水平面夹角β=53°,存在与导轨平面平行的匀强磁场。金属细杆a在区域I内沿导轨以速度v0匀速向下滑动,当a杆滑至距水平导轨高度为h1=0.6m时,金属细杆b在区域I从距水平导轨高度为h2=1.6m处由静止释放,进入水乎导轨与金属杆a发生碰撞,碰撞后两根金属细杆粘合在一起继续运动。已知a、b杆的质量均为m=0.1