专题20 电磁学计算题-广东省10年（2012-2021）高考物理试卷分项汇编（解析版）

广东省10年（2021-2012）高考物理试卷分项汇编 专题20 电磁学计算题 1、 广东省最近10年高考物理分析： 2021年，单独命题，单科 2020年，全国I卷，理综物理 2019年，全国I卷，理综物理 2018年，全国I卷，理综物理 2017年，全国I卷，理综物理 2016年，全国I卷，理综物理 2015年，单独命题，理综物理 2014年，单独命题，理综物理 2013年，单独命题，理综物理 2012年，单独命题，理综物理 二、2012-2021年高考物理试题全解全析： 1、（2012·广东卷·T35）如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为L的平行光滑金属轨道上．导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d的平行金属板．R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻． （1）调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率V （2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx． 【考点】电势差和电场强度的关系；闭合电路的欧姆定律；导体切割磁感线时的感应电动势．菁优网版权所有 【分析】由电磁感应定律求电动势E＝BLv、闭合电路欧姆定律求电流I＝，由导体棒受力平衡求速度，由带电粒子的匀速通过电容器求电压，结合闭合电路求速度． 【解答】（1）当棒沿导轨匀速下滑时，由平衡条件得：Mgsinθ＝BIL① 解得：通过棒的电流为： 由法拉第电磁感应定律得，感应电动势为：E＝BLV② 由闭合电路的欧姆定律有：③ 解得： （2）设棒再次沿导轨匀速下滑时的速度为V1，则电动势为：E1＝BLV1④ 此时的电流为：⑤ 由平衡条件得：Mgsinθ＝BI1L⑥ 平行金属板间的电压为：⑦ 对带电粒子由平衡条件得：⑧ 解得： 答：（1）调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，通过棒的电流为，棒的速率为； （2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，此时的Rx为． 【点评】本题是导体在导轨上滑动和磁流体发电机的综合类型，从力和能量两个角度研究，关键要掌握法拉第定律、欧姆定律、能量守恒等等基本规律，并能正确运用． 2、（2013·广东卷·T36）如图（a）所示，在垂直于匀强磁场B的平面内，半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动，圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接，电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件．流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图（b）所示，其中ab段和bc段均为直线，且ab段过坐标原点．ω＞0代表圆盘逆时针转动．已知：R＝3.0Ω，B＝1.0T，r＝0.2m．忽略圆盘、电流表和导线的电阻． （1）根据图（b）写出ab、bc段对应I与ω的关系式； （2）求出图（b）中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc； （3）分别求出ab、bc段流过P的电流Ip与其两端电压Up的关系式． 【考点】导体切割磁感线时的感应电动势．菁优网版权所有 【分析】（1）根据电流与角速度的关系图线，得出电流与角速度的关系式． （2）因为圆盘的内阻不计，实验P端的电压等于电源的电动势，根据E＝求出电动势的大小． （3）根据欧姆定律，抓住P两端电压等于电阻R两端电压得出流过P的电流Ip与其两端电压Up的关系式． 【解答】（1）由图可知，在ab段，直线斜率k1＝＝ 故对应I与ω的关系式为：I＝ω（A） （﹣45rad/s≤ω≤15 rad/s） 在bc段，直线斜率k2＝＝ 设表达式I＝k2ω+b，把ω＝45rad/s，I＝0.4A代入解得b＝﹣0.05 故对应I与ω的关系式为：I＝ω﹣0.05 （A） （15rad/s≤ω≤45 rad/s） （2）圆盘转动时产生的感应电动势E＝Brv＝Br＝Br2ω 故b点对应的P两端的电压Ub＝Eb＝Br2ωb c两点对应的P两端的电压Uc＝Ec＝Br2ωc 代入数据解得Ub＝0.30V Uc＝0.90V （3）元件P在b点开始导通， 所以在ab段Ip＝0（﹣0.9V≤Up≤0.3V）， 在bc段，Up＝（I﹣Ip）R 已知I＝ω﹣0.05（A），Up＝Br2ω， 联立以上各式可得bc段流过P的电流Ip与其两端电压Up的关系式为： Ip＝﹣0.05（V）（0.3V≤Up≤0.9V） 答：（1）ab、bc段对应I与ω的关系式分别为I＝ω A（﹣45rad/s≤ω≤15 rad/s），I＝ω﹣0.05 （A）（15rad/s≤ω≤45 rad/s）． （2）中b、c两点对应的P两端的电压分别为0.30V，0.90V． （3）ab流过P的电流Ip与其两端电压Up的关系式分别为：Ip