2020届高考物理三轮冲刺非选择题规范练：电磁感应中的综合问题（解析版）

2020 届高考物理三轮冲刺非选择题规范练 电磁感应中的综合问题 1、如图甲所示，MN、PQ 为固定在同一水平面上的相互平行的光滑金 属导轨，两轨道间距为 L，今有两根质量均为 m、电阻均为 R 的金属 棒 ab、cd 紧靠在一起，放置在轨道上 x＝0 的位置，与轨道接触良 好．金属棒 cd 通过一根拉直的细线跨过光滑轻质定滑轮连接一个质 量为 M 的物块，物块放置在水平地面上，在 xv2′，两棒离开导轨做平抛运动的时间相等，由平 抛运动水平位移 x＝vt 可知 v1′∶v2′＝x1∶x2＝3∶1 联立以上各式解得 v1′＝6 7 2gR，v2′＝2 7 2gR (2)ab 棒刚进入水平导轨时，cd 棒受到的安培力最大，此时它的 加速度最大，设此时回路的感应电动势为 E，则 E＝BLv1， I＝ E 2r cd 棒受到的安培力 Fc d＝BIL根据牛顿第二定律，cd 棒的最大加速度 a＝Fc d m 联立以上各式解得 a＝B2L2 2gR 2mr (3)根据能量守恒定律，两棒在导轨上运动过程产生的焦耳热 Q＝1 2×2mv21－(1 2 × 2mv1′2＋ 1 2mv2′2)＝22 49mgR 7． (1)FA＝0.5x (2)9.25 J 解析：(1)由 v－x 图象得：v＝2x 金属棒所受的安培力 FA＝BIL 电路中的电流 I＝ E R＋r＝ BLv R＋r 整理得 FA＝B2L2v R＋r＝B2L22x R＋r ＝0.5x (2)由上式可知 FA 与 x 是线性关系． 当 x＝0 时，安培力 FA1＝0；当 x＝1 m 时，安培力 FA2＝0.5 N，则从起点发生 x＝1 m 位移的过程 中，安培力做功为： WA＝－FAx＝－FA1＋FA2 2 x＝－0.25 J 即金属棒克服安培力做的功为： W1＝0.25 J 金属棒克服摩擦力做的功为： W2＝μmgx＝0.25×2×10×1 J＝5 J 根据动能定理得：W－W2－W1＝1 2mv2 其中 v＝2 m/s，代入解得拉力做的功为：W＝9.25J.