课标版2020高考物理二轮复习专题四电路与电磁感应第15讲计算题对“三大观点解决电磁感应综合问题”的考查限时练含解析.doc

12计算题对“三大观点解决电磁感应综合问题”的考查[A组12分中难大题练——少失分]1．(12分)(2019·济南外国语学校模拟)如图所示平行光滑U形导轨倾斜放置倾角θ＝30°导轨间的距离L＝1.0m电阻R＝R1＝3.0Ω电容器电容C＝2×10－8F导轨电阻不计．匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上磁感应强度B＝2.0T质量m＝0.4kg电阻r＝1.0Ω的金属棒ab垂直置于导轨上现用沿轨道平面垂直于金属棒的大小F＝5.0N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行求：(1)金属棒ab达到匀速运动时的速度大小(g＝10m/s2)；(2)金属棒ab从静止开始到匀速运动的过程中通过电阻R1的电荷量．解析：(1)当金属棒匀速运动时由力的平衡条件可得：F＝mgsin30°＋BIL(2分)解得：I＝1.5A(1分)感应电动势E＝BLv(2分)再根据闭合电路欧姆定律可知I＝eq\f(ER＋r)(1分)联立解得：金属棒匀速运动时的速度v＝3m/s.(1分)(2)当金属棒匀速运动时电容器两端的电压U＝IR＝4.5V(2分)电容器极板上的电荷量Q＝UC＝9×10－8C(2分)故通过R1的电荷量为9×10－8C．(1分)答案：(1)3m/s(2)9×10－8C2．(12分)(2019·山东恒台一中模拟)如图所示在匝数N＝100匝、截面积S＝0.02m2的多匝线圈中存在方向竖直向下的匀强磁场B0B0均匀变化．两相互平行、间距L＝0.2m的金属导轨固定在倾角为θ＝30°的斜面上线圈通过开关S与导轨相连．一质量m＝0.02kg、阻值R1＝0.5Ω的光滑金属杆锁定在靠近导轨上端的MN位置M、N等高．一阻值R2＝0.5Ω的定值电阻连接在导轨底端．导轨所在区域存在垂直于斜面向上的磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场．金属导轨光滑且足够长线圈与导轨的电阻忽略不计．重力加速度g取10m/s2.(1)闭合开关S时金属杆受到沿斜面向下的安培力为0.4N请判断磁感应强度B0的变化趋势是增大还是减小并求出磁感应强度B0的变化率eq\f(ΔB0Δt).(2)断开开关S解除对金属杆的锁定从MN处由静止释放求金属杆稳定后的速度以及此时电阻R2两端的电压．解析：(1)闭合开关S时金属杆受到沿斜面向下的安培力金属杆中的电流由M流向N根据楞次定律可知磁感应强度B0的趋势是增大线圈中的感应电动势E＝Neq\f(ΔBΔt)S(2分)导线中的电流为I＝eq\f(ER1)(2分)金属杆受到的安培力为：F＝BIL(1分)得到：eq\f(ΔBΔt)＝1T/s；(1分)(2)匀速时mgsinθ＝Beq\f(BLvmR1＋R2)L(2分)解得：vm＝10m/s(1分)由欧姆定律可得：U＝eq\f(R2R2＋R1)E(1分)E＝BLvm(1分)解得U＝0.5V．(1分)答案：(1)磁感应强度B0的趋势是增大1T/s(2)10m/s0.5V3．(12分)(2019·浙江杭州联考)如图所示虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲车厢．在缓冲车的底板上沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN.缓冲车的底部安装电磁铁(图中未画出)能产生垂直于导轨平面的匀强磁场磁场的磁感应强度为B.导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd线圈的总电阻为R匝数为nab边长为L.假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后滑块K立即停下此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动从而实现缓冲一切摩擦阻力不计．(1)求滑块K的线圈中最大感应电动势的大小；(2)若缓冲车厢向前移动距离L后速度为零则此过程线圈abcd中通过的电量和产生的焦耳热各是多少？(3)若缓冲车以v0速度与障碍物C碰撞后滑块K立即停下求此后缓冲车厢的速度v随位移x的变化规律？(4)若缓冲车以v0速度与障碍物C碰撞后要使导轨右端不碰到障碍物则缓冲车与障碍物C碰撞前导轨右端与滑块K的cd边距离至少多大？解析：(1)缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后滑块K立即停下滑块相对磁场的速度大小为v0线圈中产生的感应电动势最大则有Em＝nBLv0.(2分)(2)由法拉第电磁感应定律得：E＝neq\f(ΔΦΔt)其中ΔΦ＝BL2.(1分)由欧姆定律得：eq\x\to(I)＝eq\f(ER)又eq\x\to(I)＝eq\f(qt)(1分)代入整理得：此过程线圈abcd中通过的电量为：q＝neq\f(BL2R).由功能关系得：线圈产生的焦耳热为：Q＝eq\f(12)mveq\o\al(20)(1分)(3)位移为x时通过的电量为：q＝neq\f(ΔΦ