高考物理-专题模拟演练电路与电磁感应-计算题训练-新人教版.doc

2011届新课标高考物理专题模拟演练：电路与电磁感应—计算题训练
1.（2010·扬州四模） 如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L＝1m，导轨平面与水平面成＝30°角，上端连接的电阻．质量为m＝0.2kg、阻值的金属棒ab放在两导轨上，与导轨垂直并接触良好，距离导轨最上端d＝4m，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向上．
（1）若磁感应强度B=0.5T，将金属棒释放,求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压；
（2）若磁感应强度的大小与时间成正比，在外力作用下ab棒保持静止，当t＝2s时外力恰好为零.求ab棒的热功率；
（3）若磁感应强度随时间变化的规律是，在平行于导轨平面的外力F作用下ab棒保持静止，求此外力F的大小范围.

解：
（1）金属棒匀速下滑时， (2分)
(1分)
(1分)
解得: (1分)
（2）回路中的电动势 (1分)
回路中的电流 (1分)
当外力为零时， (1分)
ab上消耗的功率 (1分)
解得: (1分)
(3) 回路中的电动势 (1分)
回路中的电流 （1分）
(1分)
解得： (1分)
安培力的最大值 (1分)
外力的大小范围： (1分)
2.（2010·上饶市二模） 相距L＝1.5m的足够长金属导轨竖直放置，质量为m1＝1kg的金属棒ab和质量为m2＝0.27kg的金属棒cd均通过
棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如右图所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数为μ＝0.75，两棒总电阻为1.8Ω，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上，大小按右图所示规律变化的外力F作用下，从静止开始，沿导轨向上做匀加速运动，同时cd棒也由静止自由释放。(g取10m/s2) (1)求磁感应强度B为多少及ab棒加速度为多大？
(2)求cd棒达到最大速度所需的时间t0
(3)在2s内外力F做功26.8J，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热
(4)求0－2s时间内通过ab棒的电荷量
解：
（1）
法一：
经过时间t，金属棒ab的速率 ：………………………………………………（1分）
此时，回路中的感应电流为：……………………………………………（1分）
对金属棒ab，由牛顿第二定律得：……………………………（1分）
又由图象可得：……………………………………………………（1分）
联立以上各式代入数据可得：…………………………………（1分）
当时，ab棒做匀加速度直线运动，此时a=1 m/s2，B＝1.2T………（1分）
法二：
经过时间t，金属棒ab的速率 ：………………………………………………（1分）
此时，回路中的感应电流为：……………………………………………（1分）
对金属棒ab，由牛顿第二定律得：……………………………（1分）或联立以上各式，并在图线上取两点：………（1分）
代入上式可解得：，B＝1.2T…………………………………………………（2分）

（2）当cd棒速度达到最大时，有： ………………………………………………………………………………（2分）
又：，………………………………………………………………（1分）
……………………………………………………………………………（1分）
……………………………………………………………………………………（1分）
整理解得：………………………………………………………………………（1分）
(3)在2s末金属棒ab的速率：…………………………………………（1分）
所发生的位移： …………………………………………………………（1分）
由动能定律得：……………………………………………（2分）
又：
联立以上方程，解得：Q＝4.8J……………………………………………………………（1分）
（4）
法一：
2s内ab棒扫过的磁场面积：△S=sL……………………………………………………（1分）
由闭合电路欧姆定律：＝·R，且Q电量＝t………………………………………（1分）
由法拉弟电磁感应定律可得：＝………………………………………………（1分）
联立以上各式可解得：………………………………………………………（1分）（直接用：扣1分）
法二：
由图象围成的面积可得：＋Ft=25.6N·s…………………………………………………（1分）
以ab为研究对象，据动量定理可得：
……………………………………………………………（1分）
……………………………………………………………………………………（1分）
3.（2010·红桥区二模）如图所示，两条无限长且光滑的平行金属导轨的电阻为零，相距l=0．4m，水平放置在方向竖直向下、磁感应强度B=0．5T的匀强磁场中，两金属棒长度与导轨宽度相同，电阻均为R=0．5 ，垂直地跨放在导轨上，的质最为m1=0.4kg，的质量为m2=0．1 kg，开始将棒锁定在导轨上，给棒一个向左的瞬时冲量，以初速度5 m／s开始滑动，当速度降为=10 m／s时，将对棒的锁定解除
(1)在解除对棒的锁定前，电路中一共产生了多少焦耳热?
(2)在刚开始运动时，棒的加速度多大?
(3) 棒能获得的最大速度是多大?

解：
（1）在解除对棒的锁定前，电路中产生的焦耳热为
3分
2分
（2）在刚开始运动时，棒产生的感应电动势为
2分
回路中的感应电流为 2分
棒受到的安培力为 2分
棒的加速度大小为 2分
（3）棒和棒组成的系统水平方向动量守恒，棒的最大速度为,则
3分
2分

5
用心 爱心 专心