上海市各區(qū)高考物理二模分類匯編專題十磁場 電磁感應(yīng)

1、專題十、磁場 電磁感應(yīng)（B卷）一、單項選擇題（每小題2分）。1、如圖所示，兩個閉合正方形線框A、B的中心重合，放在同一水平面內(nèi)。當(dāng)小線框A中通有不斷增大的順時針方向的電流時，對于線框B，下列說法中正確的是（）D（A）有順時針方向的電流且有收縮的趨勢（B）有順時針方向的電流且有擴張的趨勢（C）有逆時針方向的電流且有收縮的趨勢（D）有逆時針方向的電流且有擴張的趨勢二、單項選擇題（每小題3分）2、如圖(甲)，閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合。若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點，建立豎直向下為正方向的x軸，則圖(乙)中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流

2、i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像是答案：B3、如圖所示，一圓形閉合小銅環(huán)從高處由靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的、質(zhì)量為m的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中心軸線始終保持重合。則細繩中彈力F隨時間t的變化關(guān)系圖像可能是 （）B4、如圖所示，兩同心圓環(huán)A、B置于同一光滑水平桌面上，其中A為均勻帶電絕緣環(huán)，B為導(dǎo)體環(huán)，若A環(huán)以圖示的順時針方向轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)速逐漸增大，則CBA(A) B環(huán)將順時針轉(zhuǎn)動起來(B) B環(huán)對桌面的壓力將增大(C) B環(huán)將有沿半徑方向擴張的趨勢(D)B環(huán)中有順時針方向的電流5、兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一部分在同一水平面內(nèi)，另一部分垂直于水平

3、面。質(zhì)量均為m的金屬細桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為，導(dǎo)軌電阻不計，回路總電阻為2R。整個裝置處于磁感應(yīng)強度大小為B，方向豎直向上的勻強磁場中當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v1沿導(dǎo)軌勻速運動時，cd桿也正好以速度v2向下勻速運動重力加速度為g下列說法中正確的是D（A）ab桿所受拉力F的大小為（B） cd桿所受摩擦力為零（C）回路中的電流強度為（D）與v1大小的關(guān)系為6、如圖所示，條形磁鐵放在光滑水平桌面上，在其中央正上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直現(xiàn)給導(dǎo)線通以垂直于紙面向里的電流，則與通電前相比，導(dǎo)線通電后磁鐵（）IA對桌面的壓力增大，向

4、左移動B對桌面的壓力增大，不動C對桌面的壓力減小，向右移動D對桌面的壓力減小，不動B7、MNSpab如圖所示，兩個相同的閉合鋁環(huán)M、N套在一根光滑的絕緣水平桿上，螺線管的軸線與鋁環(huán)的圓心在同一直線上，閉合電鍵S后，向左快速移動滑動變阻器的滑片p，不考慮兩環(huán)間的相互作用力，則在移動滑片p的過程中（C）AM、N環(huán)向左運動，它們之間的距離增大BM、N環(huán)向左運動，它們之間的距離減小CM、N環(huán)向右運動，它們之間的距離增大DM、N環(huán)向右運動，它們之間的距離減小8、NS如圖，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根質(zhì)量為m、豎直懸掛的條形磁鐵，細繩對磁鐵的拉力為F。若線圈下落過程中，銅環(huán)的中心軸線與條形

5、磁鐵的中軸始終保持重合，則下列圖中能正確描述拉力F隨時間t變化的圖像是BFy/cmty/cmmgOFy/cmty/cmmgOFy/cmty/cmmgO（A） （B） （C） （D）Fy/cmty/cmmgO9、如圖，一正方形閉合線圈，從靜止開始下落一定高度后，穿越一個有界的勻強磁場區(qū)域，線圈上、下邊始終與磁場邊界平行自線圈開始下落到完全穿越磁場區(qū)域的過程中，線圈中的感應(yīng)電流I、受到的安培力F及速度v隨時間t變化的關(guān)系，可能正確的是 D (A) (B) (C) (D)10、如圖所示，上下不等寬的平行導(dǎo)軌，EF和GH部分導(dǎo)軌間的距離為L，PQ和MN部分的導(dǎo)軌間距為3L，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為30

6、0，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場中。金屬桿ab和cd的質(zhì)量均為m，都可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，且與導(dǎo)軌接觸良好，現(xiàn)對金屬桿ab施加一個沿導(dǎo)軌平面向上的作用力F，使其沿斜面勻速向上運動，同時cd處于靜止?fàn)顟B(tài),則F的大小為（）A（A）mg（B）mg（C）mg（D）mg三、多項選擇題（每小題4分）。OBr11、如圖，一根粗細均勻、電阻為R的電阻絲做成一個半徑為r的圓形導(dǎo)線框，豎直放置在水平勻強磁場中，磁感強度為B，線框平面與磁場方向垂直?，F(xiàn)有一根質(zhì)量為m、電阻不計的導(dǎo)體棒，自圓形線框最高點由靜止釋放，棒在下落過程中始終與線框保持良好接觸。已知下落距離為 時，棒的速度大小為1，下落到圓心O時棒的

7、速度大小為2，忽略摩擦及空氣阻力，則ABD(A)導(dǎo)體棒下落距離為 時，棒中感應(yīng)電流的大小為(B)導(dǎo)體棒下落距離為 時，棒中加速度的大小為(C)導(dǎo)體棒下落到圓心時，整個線框的發(fā)熱功率為(D)導(dǎo)體棒從開始下落到經(jīng)過圓心的過程中，整個線框產(chǎn)生的熱量為12、如圖甲所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長且電阻不計兩質(zhì)量、長度均相同的導(dǎo)體棒c、d，置于邊界水平的勻強磁場上方同一高度h處磁場寬為3h，方向與導(dǎo)軌平面垂直先由靜止釋放c，c剛進入磁場即作勻速運動，此時再由靜止釋放d，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸用ac表示c的加速度，Ekd表示d的動能，xc、xd分別表示c、d相對釋放點的位移圖乙中正確的是BDc

8、、dh3h圖甲EkdEkdacacOoOoOo4h3h2hhxd5h4h3h2hhxd5h4h3h2hhxc5h4h3h2hhxcDCBA圖乙Oo5h13、如圖所示，由一根絕緣導(dǎo)線繞成半徑相同的兩個小圓（中央缺口很小）組成的線圈水平放置，勻強磁場B垂直通過線圈平面，若將磁場的磁感強度從B增大到2B的過程中通過線圈的電量為Q，則下列可使線圈中通過電量為Q 的過程是（A）保持磁場不變，將線圈平面翻轉(zhuǎn)90°（B）保持磁場不變，將線圈平面翻轉(zhuǎn)180°（C）保持磁場不變，將線圈的一個小圓平面翻轉(zhuǎn)180°（D）保持磁場不變，將線圈拉成一個大圓  答案：AC

9、D14、如圖（甲）所示，相距為2L的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，右側(cè)接有定值電阻R，導(dǎo)軌電阻忽略不計，OO的左側(cè)存在垂直于導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。在OO左側(cè)L處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻為0.5R的金屬桿ab，ab在恒力F的作用下由靜止開始向右運動3L的距離，其速度與位移的變化關(guān)系如圖（乙）所示。下列判斷中正確的是（）（A）ab即將離開磁場時，安培力的大小為（B）整個運動的過程中，通過電阻R上的電量為（C）ab即將離開磁場時，加速度的大小為（D）整個過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為BCD15、如圖甲為磁感強度B隨時間t的變化規(guī)律，磁場方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向為正。在磁場中有一

10、平面位于紙面內(nèi)的細金屬圓環(huán)，如圖乙所示。令I(lǐng)1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應(yīng)電流，F(xiàn)1、F2、F3分別表示金屬環(huán)上很小一段導(dǎo)體受到的安培力。下列說法正確的是 （ ABD ）（A）I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向（B）I2沿順時針方向，I3沿順時針方向（C）F1方向指向圓心，F(xiàn)2方向指向圓心（D）F2方向背離圓心向外，F(xiàn)3方向指向圓心16、在傾角為的斜面上固定兩根足夠長且間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于斜面向下有兩根質(zhì)量分別為m1和m2的金屬棒a、b，先將a棒垂直于導(dǎo)軌放置，用跨過光滑定滑輪的細線與物塊c連接，連接a棒的細線

11、平行于導(dǎo)軌，由靜止釋放c，此后某時刻，將b也垂直于導(dǎo)軌放置，此刻起a、c做勻速運動而b靜止，a棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，兩棒與導(dǎo)軌電接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計，則（）A物塊c的質(zhì)量是（m1+m2）sinBb棒放上導(dǎo)軌前，物塊c減少的重力勢能等于a、c增加的動能Cb棒放上導(dǎo)軌后，a棒克服安培力所做的功等于a棒上消耗的電能Db棒放上導(dǎo)軌后，b棒中電流大小是AD17、如圖所示，有一不計內(nèi)阻、可調(diào)電壓的電源E與可調(diào)電阻R、電鍵K組成正方形電路，正中心有一圓形小導(dǎo)線圈A閉合電鍵K，待穩(wěn)定，若要使小導(dǎo)線圈A中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，則只在改變一個物理量的情況下，以下表示E、R隨時間t變化的圖像中成立的是（已知

12、離通電細直導(dǎo)線一定距離處的磁感應(yīng)強度大小與電流強度大小成正比）AD 18、如圖，兩同心圓環(huán)A、B置于同一水平面上，其中B為均勻帶負電絕緣環(huán)，A為導(dǎo)體環(huán)。當(dāng)B繞軸心順時針轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)速增大。下列說法正確的是 ( BD )AA中產(chǎn)生逆時針的感應(yīng)電流BA中產(chǎn)生順時針的感應(yīng)電流CA具有收縮的趨勢DA具有擴展的趨勢四、填空題。B19、勻強磁場中有一半徑為0.2m的圓形閉合線圈，線圈平面與磁場垂直。已知線圈共50匝，其阻值為2。勻強磁場磁感應(yīng)強度B在01s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T，在15 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到-0.2 T。則0.5s 時該線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小E_V；在15s內(nèi)通過線圈的電荷

13、量q_C。 1.256 1.256 20、如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，一根長度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左向右勻速滑動，電路的固定電阻為R，其余電阻忽略不計在MN滑動過程中，通過電阻R上的電流的平均值為，當(dāng)MN從圓外的左端滑到右端時，通過R的電荷量為24、 Brv/2R，Br2/RRBMN×××××××21、光滑金屬導(dǎo)軌寬L0.4m，電阻不計，均勻變化的磁場穿過整個軌道平面，如圖甲所示。磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的情況如圖乙所示。金屬棒ab的電阻為1，自

14、t0時刻起從導(dǎo)軌最左端以v01m/s的速度向右勻速運動，則1秒末回路中的電動勢為1.6vv，此時ab棒所受磁場力為1.28NN。22、4LL如圖所示，在水平面上有兩條長度均為4L、間距為L的平行直軌道，處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B橫置于軌道上長為L的滑桿向右運動，軌道與滑桿單位長度的電阻均為，兩者無摩擦且接觸良好軌道兩側(cè)分別連接理想電壓表和電流表若將滑桿從軌道最左側(cè)勻速移動到最右側(cè)，當(dāng)滑竿到達軌道正中間時電壓表示數(shù)為U，則滑竿勻速移動的速度為_，在滑動過程中兩電表讀數(shù)的乘積的最大值為_.23、輕質(zhì)細線吊著一質(zhì)量m0.8kg，邊長L0.8m、匝數(shù)n20、總電阻r1的正方形線圈。邊長l

15、=0.4m的正方形磁場區(qū)域?qū)ΨQ地分布在線圈下邊的兩側(cè)，磁場方向垂直紙面向里，如圖甲所示，磁感應(yīng)強度B隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。從t0開始經(jīng)t0時間細線開始松弛，在前t0時間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為A，t0的值為s。0.8；0.524、（b）)11B1/TOt/s（a）dbB1B2caef如圖（a）所示，邊長為1m、電阻為0.1的正方形金屬框abcd水平放置，e、f分別為bc、ad的中點。某時刻起在abef區(qū)域內(nèi)有豎直向下的磁場，其磁感應(yīng)強度B1的大小隨時間變化的規(guī)律如圖（b）所示，ab邊恰在磁場邊緣以外；fecd區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B20.5T，cd邊恰在磁場邊緣以內(nèi)，兩磁場

16、均有理想邊界。則dc邊中流過的感應(yīng)電流方向為_（選填“dc”或“cd”，金屬框受到的安培力大小為_N。（取g10m/s2）cd，2.525、（2）2 0t/s0.20.40.6B/TB2B115 如圖（1），正三角形金屬線框水平放置，總電阻為1，邊長為3m，處在兩個半徑均為1m的圓形勻強磁場區(qū)域中。線框頂點與右側(cè)圓中心重合，線框底邊中點與左側(cè)圓中心重合。磁感應(yīng)強度B1垂直水平面向外，大小不變，B2垂直水平面向里，大小隨時間變化，B1、B2的值如圖（2）。則t=0.6s時穿過線框的磁通量為_Wb，t=0.3s時線框整體受到的安培力為_N。（取3）1，13.75（1）B1B22五、計算題26、 (

17、14分) 如圖a所示，間距為L的光滑平行長導(dǎo)軌固定在水平面上，每根導(dǎo)軌單位長度電阻為R0。導(dǎo)軌間存在豎直方向的有界勻強磁場。不計電阻的金屬桿、垂直導(dǎo)軌放置在磁場內(nèi)，桿在離開磁場邊界左側(cè)2L處，桿在桿右側(cè)。磁感應(yīng)強度變化規(guī)律滿足B=B0kt (B0、k為已知量)。(1) 若桿和桿都固定，求桿中的感應(yīng)電流強度。(2) 若桿和桿以相同速度向右勻速運動，在桿出磁場前，求桿中的感應(yīng)電流強度。(3) 若桿固定，t=0時，桿從桿右側(cè)L處出發(fā)向右運動的過程中，保持閉合回路中磁通量不變使桿中一直無感應(yīng)電流，則桿多久后到達磁場邊界？0 0.5 1.0 x/m1/m·s-1圖bL2LB桿 桿圖a(4) 若

18、磁感應(yīng)強度保持B=B0不變，桿固定。桿以一定初速度、在水平拉力作用下從桿右側(cè)0.5m處出發(fā)向右運動，速度與兩桿間距x之間關(guān)系滿足圖b。當(dāng)外力做功4.5J時，兩桿間距x為多少？（第4問中可用數(shù)據(jù)如下：B0=1T、R0=0.1/m、L=0.5m、金屬桿質(zhì)量m=0.5kg）33.(14分）（1）設(shè)桿和桿間距x3分 （2）因為兩桿的運動不影響磁通量大小，所以感應(yīng)電流與靜止時相同，即與（1）問中相同。3分 （3）磁通量保持不變，桿和桿間距x的任意位置有當(dāng)x=2L時3分 （4）根據(jù)v-x圖像可知，v=2x感應(yīng)電流=5A，為定值則安培力FA=ILB0=2.5N2分 由動能定理，僅水平拉力和安培力做功，設(shè)桿和

19、桿間距xW+WA=Ek4.5-2.5(x-0.5)=x2-0.25得x=1.5m2分 由題意，安培力僅存在于金屬桿未出磁場區(qū)域，根據(jù)x=1.5m可知金屬桿已出磁場（學(xué)生可能判斷金屬桿剛到磁場邊界時，外力做功小于4.5J）由動能定理4.5-1.25= x2-0.25x=1.87m1分27、（14分）如圖所示，兩根足夠長的光滑直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行固定在傾角的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距m，導(dǎo)軌的電阻可忽略。、兩點間接有阻值為的電阻一根質(zhì)量kg、電阻的均勻直金屬桿放在兩導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好整套裝置處于磁感應(yīng)強度T的勻強磁場中，磁場方向垂直斜面向下自圖示位置起，桿受到大小為（式中為桿運動的速度，

20、力的單位為N）、方向平行導(dǎo)軌沿斜面向下的拉力作用，由靜止開始運動，測得通過電阻的電流隨時間均勻增大取10m/s2，（1）試判斷金屬桿在勻強磁場中做何種運動，并請寫出推理過程；（2）求電阻的阻值；（3）已知金屬桿自靜止開始下滑m的過程中，電阻上產(chǎn)生的焦耳熱為J，求該過程需要的時間和拉力做的功33、（14分）解： 金屬桿做勻加速運動（或金屬桿做初速為零的勻加速運動）。 （1分）通過R的電流，因通過R的電流隨時間均勻增大，即桿的速度隨時間均勻增大，桿的加速度為恒量，故金屬桿做勻加速運動。 （2分） 對回路，根據(jù)閉合電路歐姆定律（1分）對桿，根據(jù)牛頓第二定律有：（1分）將代入得：， （2分）因與無關(guān)（

21、取剛開始運動時刻，v=0），所以， 得（2分） 由得，所需時間（1分）電路中總的焦耳熱為：（2分）由能量守恒定律得： 解得: （2分）28、(14分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有足夠長的光滑的兩條豎直平行金屬導(dǎo)軌，上端接有一個定值電阻R0，兩導(dǎo)軌間的距離L=2m，在虛線的區(qū)域內(nèi)有與導(dǎo)軌平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.2T，虛線間的高度h=1m。完全相同的金屬棒ab、cd與導(dǎo)軌垂直放置，質(zhì)量均為m0.1 kg，兩棒間用l=2m長的絕緣輕桿連接。棒與導(dǎo)軌間接觸良好，兩棒電阻皆為r=0.3，導(dǎo)軌電阻不計，已知R0=2r?，F(xiàn)用一豎直方向的外力從圖示位置作用在ab棒上，使兩棒以v=5m/s的速度向下勻速

22、穿過磁場區(qū)域（不計空氣和摩擦阻力，重力加速度g取10 m/s2）。求： （1）從cd棒進磁場到ab棒離開磁場的過程中通過ab棒的電流大小和方向； （2）從cd棒剛進磁場到ab棒剛離開磁場的過程中拉力做的功； （3）若cd棒以上述速度剛進入磁場時，將外力撤去，經(jīng)一段時間cd棒勻速出磁場，求在此過程中電阻R0上產(chǎn)生的熱量。答案：33.解：（1）（4分）cd在磁場中時，ab棒的電流方向為b 到aE=BLv=0.2×2×5=2V (方向1分、大小1分）當(dāng)ab在磁場中時，ab棒的電流方向為a到b，(方向1分、大小1分）（2）（5分）當(dāng)cd、ab分別在磁場

23、中時，回路產(chǎn)生的熱量，即克服安培力做的功。(2分）根據(jù)動能定理，得到，(公式2分、答案1分）（3）（5分）當(dāng)撤去外力后cd棒勻速出磁場，此時對兩棒，根據(jù)平衡條件2mg=Fcd安，(2分）根據(jù)動能定理，得到(2分）所以R0上產(chǎn)生的熱量為(1分）29、（14分）如圖（甲）所示，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于紙面，在紙面內(nèi)固定一條以O(shè)點為圓心、半徑為L的圓弧形金屬導(dǎo)軌，長也為L的導(dǎo)體棒OA繞O點以角速度勻速轉(zhuǎn)動，棒的A端與導(dǎo)軌接觸良好，OA、導(dǎo)軌、電阻R構(gòu)成閉合電路。（1）試根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，證明導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。（2）某同學(xué)設(shè)計了一種帶有閃爍燈的自行車后輪，如圖（乙）所示。車輪與輪軸之

24、間均勻地連接4根金屬條，每根金屬條中間都串接一個小燈，阻值為R=0.3并保持不變，車輪半徑r1=0.4m，輪軸半徑可以忽略。車架上固定一個強磁鐵，可形成圓心角為=60°的扇形勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度B=2.0T，方向如圖（乙）所示。若自行車前進時，后輪順時針轉(zhuǎn)動的角速度恒為=10rad/s，不計其它電阻和車輪厚度。求金屬條ab進入磁場時，ab中感應(yīng)電流的大小和方向。（3）上問中，已知自行車牙盤半徑r2=12cm，飛輪半徑r3=6cm，如圖（丙）所示。若該同學(xué)騎車時每分鐘踩踏腳板60圈，車輛和人受到外界阻力的大小恒為10N，他騎車10分鐘的時間內(nèi)一共需要對自行車做多少功？33（14分）

25、解答與評分標(biāo)準(zhǔn)：（1）設(shè)金屬棒OA在t時間內(nèi)掃過的面積為S，則： （1分）磁通改變量 （1分）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得到 （1分）（2）根據(jù)右手定則知：ab中的電流方向為ba （1分）ab相當(dāng)于電源，電動勢=1.6V （2分）電路總電阻=0.4 （1分）通過ab中的電流：=4A （1分）（3）后輪轉(zhuǎn)速n=2r/s，后輪角速度=4rad/s， （1分）車速v=r1=1.6m/s （1分）電動勢=0.64V ，總的電功率P總= W （1分）總的焦耳熱Q=P總(t)=409.62=4.04×103J （1分）克服阻力做功=3.016×104J （1分）一共需要做功W總=Wf+ Q

26、 =3.42×104J （1分）30、（14分）如圖所示，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)0.5m，左端接有阻值R0.3的電阻，一質(zhì)量m0.1kg，電阻r0.1的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B0.4T棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以加速度a2m/s2做勻加速運動，當(dāng)棒的位移x9m時撤去外力，棒繼續(xù)運動一段距離后停下來，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1：Q22：1導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，棒在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：（1）棒在勻加速運動過程中，通過電阻R的電荷量q；（2）撤去外力后

27、回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2；（3）外力做的功WF33、（14分 = 5+5+4）解：（1）設(shè)棒勻加速運動的時間為t，則磁通量的變化量為：（1分）電路中產(chǎn)生的平均電動勢為：（1分）電路中產(chǎn)生的平均電流為：（1分）通過電阻R的電量：（1分）聯(lián)立以上各式得：（1分）（2）撤去外力前棒做勻加速運動的末速度為v由 （1分）得 （1分）撤去外力后，棒做減速運動直到靜止，此過程只有安培力做功。由動能定理： WA2=0mv2（1分）焦耳熱Q2等于棒克服安培力做的功：Q2= WA2 （1分）解得：Q2= mv2=1.8J （1分）（3）撤去外力前的焦耳熱為：Q1=2Q2=3.6J （1分）且Q1 =WA1 （WA1

28、為撤去外力前，安培力做的功）根據(jù)動能定理有：WFQ1 = mv20（2分）解得：WF = 5.4J （1分）（直接用功能原理：WF = Q1+Q2=5.4J 同樣給分）31、(16分)圖(甲)是磁懸浮實驗車與軌道示意圖，圖(乙)是固定在車底部金屬框abcd(車廂與金屬框絕緣)與軌道上運動磁場的示意圖水平地面上有兩根很長的平行直導(dǎo)軌PQ和MN，導(dǎo)軌間有豎直(垂直紙面)方向等間距的勻強磁場Bl和B2，二者方向相反車底部金屬框的ad邊寬度與磁場間隔相等，當(dāng)勻強磁場Bl和B2同時以恒定速度v0沿導(dǎo)軌方向向右運動時，金屬框會受到磁場力，帶動實驗車沿導(dǎo)軌運動。設(shè)金屬框垂直導(dǎo)軌的ab邊長L=0.20m、總電

29、阻R=l.6，實驗車與線框的總質(zhì)量m=2.0kg，磁場Bl=B2= 1.0T，磁場運動速度v0=10m/s。已知懸浮狀態(tài)下，實驗車運動時受到恒定的阻力f=0.20N，求：(1)設(shè)t=0時刻，實驗車的速度為零，求金屬框受到的磁場力的大小和方向；(2)求實驗車的最大速率vm；(3)實驗車以最大速度做勻速運動時，為維持實驗車運動，外界在單位時間內(nèi)需提供的總能量?(4)假設(shè)兩磁場由靜止開始向右做勻加速運動來起動實驗車，當(dāng)兩磁場運動的時間為t=30s時，實驗車正在向右做勻加速直線運動，此時實驗車的速度為v=4m/s，求由兩磁場開始運動到實驗車開始運動所需要的時間t0。33.（16分）解：（1）t=0時刻

30、實驗車速度為零，線框相對于磁場的速度大小為v0線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=2BLv0 感應(yīng)電流為金屬框受到的磁場力的大小為F=2BIL （1分）聯(lián)立得（1分）根據(jù)楞次定律判斷，磁場力方向水平向右 （1分）（2）實驗車最大速率為vm時相對磁場的切割速率為v0-vm，則此時線框所受的磁場力大小為 （2分）此時線框所受的磁場力與阻力平衡，得：F=f （2分）(3) 克服阻力的功率為     P1 = fvm=1.6W （1分）當(dāng)實驗車以速度v勻速運動時金屬框中感應(yīng)電流 （1分）金屬框中的熱功率為   P2= I2R=0.4W （1分）外界在

31、單位時間內(nèi)需提供的總能量為E=（P1+P2）t=2J （1分）(4) 根據(jù)題意分析可得，為實現(xiàn)實驗車最終沿水平方向做勻加速直線運動，其加速度必須與兩磁場由靜止開始做勻加速直線運動的加速度相同設(shè)加速度為a，則t時刻金屬線圈中的電動勢E=2BL(at-v)金屬框中感應(yīng)電流 （1分）又因為安培力 （1分）所以對試驗車，由牛頓第二定律得得 a=0.6m/s2 （1分）設(shè)從磁場運動到實驗車起動需要時間為t0，則t0時刻金屬線圈中的電動勢 E0=2BLat0金屬框中感應(yīng)電流又因為安培力 （1分）對實驗車，由牛頓第二定律得F0=f 得：t0= （1分）32、（14分）如圖，固定在水平桌面上的“”型平行導(dǎo)軌足

32、夠長，間距L=1m，電阻不計。傾斜導(dǎo)軌的傾角=53º，并與R=2的定值電阻相連。整個導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強度B=5T、方向垂直傾斜導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中。金屬棒ab、cd的阻值為R1=R2=2，cd棒質(zhì)量m=1kg。ab與導(dǎo)軌間摩擦不計，cd與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=0.3，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。現(xiàn)讓ab棒從導(dǎo)軌上某處由靜止釋放，當(dāng)它滑至某一位置時，cd棒恰好開始滑動。（1）求此時通過ab棒的電流；（2）求導(dǎo)體棒cd消耗的熱功率與ab棒克服安培力做功的功率之比；（3）若ab棒無論從多高的位置釋放，cd棒都不動，則ab棒質(zhì)量應(yīng)小于多少？（4）假如cd棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)可以改變，則當(dāng)

33、動摩擦因數(shù)滿足什么條件時，無論ab棒質(zhì)量多大、從多高位置釋放，cd棒始終不動？解：（1）ab棒沿斜面滑下切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是ba，通過cd棒的電流方向如圖cd。cd棒剛要開始滑動時，其受力分析如圖所示。由平衡條件得：由摩擦力公式得：聯(lián)立以上三式，得Icd=1.67A, Iab=2Icd=3.34A （4分）（2）根據(jù)題意畫出等效電路如圖所示：設(shè)，因為電阻R與cd棒并聯(lián)，故電阻R上產(chǎn)生的熱功率與cd棒產(chǎn)生的熱功率相等，即又因為流經(jīng)ab棒的電流為2I，故ab棒產(chǎn)生的熱功率整個回路產(chǎn)生的熱功率又因為回路中消耗的熱功率源于ab棒克服安培力做功，所以導(dǎo)體棒cd消耗的熱功率與ab棒克服安培力做

34、功的功率之比為 （4分）（3）ab棒在足夠長的軌道下滑時，最大安培力只能等于自身重力的分力，有：cd棒所受最大安培力應(yīng)為，要使cd棒不能滑動，需：由以上兩式聯(lián)立解得： （3分）（4）ab棒下滑時，cd棒始終靜止，有：解得：當(dāng)ab棒質(zhì)量無限大，在無限長軌道上最終一定勻速運動，安培力FA趨于無窮大，cd棒所受安培力FA亦趨于無窮大，有：（3分）33、（14分）如圖所示，水平面上有一個高為d的木塊，木塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為=0.1由均勻金屬材料制成的邊長為2d、有一定電阻的正方形單匝線框，豎直固定在木塊上表面，它們的總質(zhì)量為m在木塊右側(cè)有兩處相鄰的邊長均為2d的正方形區(qū)域，正方形底邊離水平面高度

35、為2d兩區(qū)域各有一水平方向的勻強磁場穿過，其中一個方向垂直于紙面向里，另一個方向垂直于紙面向外，區(qū)域中的磁感應(yīng)強度為區(qū)域中的3倍木塊在水平外力作用下勻速通過這兩個磁場區(qū)域已知當(dāng)線框右邊MN剛進入?yún)^(qū)時，外力大小恰好為，此時M點電勢高于N點，M、N兩點電勢差UMN=U試求：（1）區(qū)域中磁感應(yīng)強度的方向怎樣？（2）線框右邊MN在區(qū)運動過程中通過線框任一橫截面的電量qI區(qū)II區(qū)2d2d2ddMN2d2d2d（3）MN剛到達區(qū)正中間時，拉力的大小F（4）MN在區(qū)運動過程中拉力做的功W解：（1）向外（2分） （2）設(shè)線框的總電阻為R，磁場區(qū)的磁感強度為B，線框右邊MN在區(qū)運動過程中有一半長度切割磁感線產(chǎn)生

36、感應(yīng)電動勢，有，（1分）線框右邊MN在區(qū)運動過程中，木塊與線框受力平衡，有得（1分）通過線框任一橫截面的電量q為，其中（1分）聯(lián)立以上各式，解得（1分） （3）MN剛到達區(qū)正中間時，流過線框的電流為（1分）線框左、右兩條邊均受到向左的安培力作用，總的安培力大小為（1分）由于線框上邊各有一半處在磁場區(qū)、區(qū)中，所以分別受到向上與向下的安培力作用，此時木塊受到的支持力N為（1分）木塊與線框組成的系統(tǒng)受力平衡，因此拉力F為（1分） （4）隨著MN在磁場區(qū)的運動，木塊受到的支持力Nx隨發(fā)生的位移x而變化，有（1分）由于Nx隨位移x線性變化，因此MN在區(qū)運動過程中木塊受到的平均支持力為（1分）此過程中拉力

37、做的功W為（2分）34、（15分）如圖（a），水平地面上固定一傾角為37°的斜面，一寬為l0.43m的有界勻強磁場垂直與斜面向上，磁場邊界與斜面底邊平行。在斜面上由靜止釋放一正方形金屬線框abcd，線框沿斜面下滑時，ab、cd邊始終與磁場邊界保持平行。以地面為零勢能面，從線框開始運動到恰好完全進入磁場的過程中，線框的機械能E與位移s之間的關(guān)系如圖（b）所示，圖中、均為直線段。已知線框的質(zhì)量為m0.1kg，電阻為R0.06。（sin37°0.6，cos37°0.8，重力加速度g取10m/s2）求：（1）線框與斜面間的動摩擦因數(shù)；（2）ab邊剛進入磁場時，線框的速度v

38、1；（3）線框剛進入磁場到恰好完全進入磁場所用的時間t；（4）線框穿越磁場的過程中，線框中產(chǎn)生的最大電功率Pm；b(a)(b)37°lBabcd0.90000.7560.6660.36E/Js/m解：（1）根據(jù)線段，減少的機械能（1分）=0.144J（1分），其中s1=0.36m 解得 =0.5（1分）（2）未進入磁場時，線框的加速度m/s2（1分）m/s（1分）（3）線框進入磁場的過程中，減小的機械能等于克服摩擦力和安培力所做的功（1分），由圖線可知，此時機械能線性減小，說明安培力也為恒力，線框做勻速運動。（1分）（1分）s2為線框的邊長，解得s2=0.15m（1分）（1分） （4

39、）線框進入磁場后始終做勻加速直線運動，當(dāng)ab邊要離開磁場時，開始做減速運動，此時線框受到的安培力最大，速度最大，線框內(nèi)的電功率最大（1分） 由，可求得v2=1.6m/s（1分） 在線框勻速進入磁場時，安培力（1分） 又因為 可求出（1分） 所以 線框內(nèi)的最大電功率（1分）35、如圖，在光滑水平桌面存在一沿x方向均勻增大的有界穩(wěn)恒磁場，其方向與桌面垂直，變化率k0.5T/m，x0處磁場的磁感應(yīng)強度B00.5Tlab=0.4m，lbc=1m，質(zhì)量為m=0.1kg、電阻為R=0.2的長方形線框在外力作用下，從x=0處以某一初速度向右運動，運動過程中線框中的電流如圖所示求：（1）線框的初速度v0（2）線框cd邊進入磁場前瞬間的速度v1（3）線框從x=0運動到x=1m過程中安培力做功的大?。?）線框從x0運動到x2m過程中外力的平均功率解：(1)由圖可知，線框中的電流恒定：（2分）(2)（3分）(3)（3分）(4)（1分）x=1到x=2m,（1分）（1分)（1分）線框全部進入磁場（即cd邊進入磁場）瞬