(完整版)高考物理大題突破--電磁感應(yīng)(附答案)

1、1、（2011上海（14 分 ）電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)S=1.15m，兩導(dǎo)軌間距L=0.75 m ，導(dǎo)軌傾角為30，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5的電阻， 磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向上。阻值r=0.5 ，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開(kāi)始下2滑至底端，在此過(guò)程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Qr0.1J 。 （取 g 10m/ s ）求：（1） 金屬棒在此過(guò)程中克服安培力的功W安 ； （2） 金屬棒下滑速度v 2m/ s 時(shí)的加速度a 3） 為求金屬棒下滑的最大速度vm ，有同學(xué)解1答如下由動(dòng)能定理W重 -W安 = 1 mvm2 ，。由此

2、所得結(jié)果2m是否正確？若正確，說(shuō)明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答。解析： （ 1） 下滑過(guò)程中安培力的功即為在金屬棒和電阻上產(chǎn)生的焦耳熱，由于 R 3r ，QR 3Qr0.3(J) W安 =Q QR Qr 0.4(J)222） 金 屬 棒 下 滑 時(shí) 受 重 力 和 安 培 力F安 =BIL B L v 由 牛 頓 第 二 定 律Rrmg sin 30a gsin3022B2L2 v maRrB2L2vm(R r)10 120.82 0.752 223.2(m/s )0.2 (1.5 0.5)B2L2（3）此解法正確。金屬棒下滑時(shí)重力和安培力作用，其運(yùn)動(dòng)滿足mg sin 30 v

3、maRr上式表明，加速度隨速度增加而減小，棒作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。無(wú)論最終是否達(dá)到勻速， 當(dāng)棒到達(dá)斜面底端時(shí)速度一定為最大。由動(dòng)能定理可以得到棒的末速度，因1此上述解法正確。mgS sin30 Qmvm2Q1 2 0.4 vm2gSsin 302 10 1.152.74(m/s)mm20.22、 （2011 重慶第）.（ 16 分）有人設(shè)計(jì)了一種可測(cè)速的跑步機(jī)，測(cè)速原理如題23 圖所示，該機(jī)底面固定有間距為L(zhǎng) 、 長(zhǎng)度為 d 的平行金屬電極。電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 、 方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且接有電壓表和電阻R ,絕緣橡膠帶上鍍有間距為d 的平行細(xì)金屬條，磁場(chǎng)中始終僅有一根金屬條，且

4、與電極接觸良好，不計(jì)金屬電阻，若橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為U ,求：（ 1 ） 橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)的速率；（ 2） 電阻 R 消耗的電功率； （ 3）一根金屬條每次經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域克服安培力做的功。解析：（1）設(shè)電動(dòng)勢(shì)為E，橡膠帶運(yùn)動(dòng)速率為 v。由：E BLv， E U ，得： v UBLU22）設(shè)電功率為P， P UR3）設(shè)電流強(qiáng)度為I，安培力為F，克服安培力做的功為W。BLUdUI ， F BIL ， W Fd ，得： WR3、 （ 2010 年江蘇） （ 15分）如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L(zhǎng)，一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直一質(zhì)量為 m、有效電阻為R 的

5、導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h 處?kù)o止釋放導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻求：（ 1 ）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；（ 2）電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v；3）流以電流表電流的最大值Im1） 電流穩(wěn)定后導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)BIl mg 解得： B= mgIl2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E Blv 感應(yīng)電流I ERI 2Rmg（ 3）由題意知，導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度最大，設(shè)為vm機(jī)械能守恒1 mvm2 mgh 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em Blvm2mm m感應(yīng)電流的最大值ImEmR解得： Im mgIR2gh4、 （ 2010 福建）

6、 （ 19）如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個(gè)定值電阻。導(dǎo)體棒a和 b 放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過(guò)斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)對(duì)a 棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)放在導(dǎo)軌下端的b 棒恰好靜止。當(dāng) a 棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的上邊界PQ 處時(shí)，撤去拉力，a 棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向選滑動(dòng)，此時(shí) b 棒已滑離導(dǎo)軌。當(dāng)a 棒再次滑回到磁場(chǎng)邊界PQ 處時(shí)，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動(dòng)。已知a 棒、 b 棒和定值電阻的阻值均為 R,b 棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求（ 1） a

7、 棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，a棒中的電流強(qiáng)度I，與定值電阻R 中的電流強(qiáng)度IR之比；（ 2） a 棒質(zhì)量ma;（ 3） a 棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的拉力F。（ 1） a 棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，a棒、 b 棒及電阻R 中放入電流分別為Ia、Ib、Ic，有Ia 1I RR I bRb，Ia Ib I R，解得：Ib 22）由于a 棒在上方滑動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，因而a 棒在磁場(chǎng)中向上滑動(dòng)的速度大小v1 與在磁場(chǎng)中向下滑動(dòng)的速度大小v2相等，即v1 v2 v，設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒長(zhǎng)為L(zhǎng)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E BLv，當(dāng) a棒沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，Ib E ， BIbL

8、 mbg sin ，2 3R2向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a 棒中的電流為I ，則 I E ， BI L m gsinaa 2Raa3）由題可知導(dǎo)體棒3mma。a 沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受拉力F BIaL5、 （2011 四川 ）. 如圖所示，間距mgsinl=0.3m 的平行金屬7mgsin2導(dǎo)軌a1b1c1 和a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)，在水平面a1b1b2a2 區(qū)域內(nèi)和傾角= 37 的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.4T、方向豎直向上和B 2=1T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。電阻R=0.3、 質(zhì)量m1=0.1kg、 長(zhǎng)為 l 的相同導(dǎo)體桿K、S、 Q 分別放置在導(dǎo)軌上，

9、S 桿的兩端固定在b1、 b2點(diǎn)， K、 Q 桿可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好。m2=0.05kg 的小環(huán)。K 桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過(guò)輕質(zhì)滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量a=6 m/s2的加速度沿繩下滑，K 桿保持靜止，Q 桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運(yùn)動(dòng)。不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長(zhǎng)。取 g=10 m/s2， sin 37 =0.6， cos37 =0.8。求 1）小環(huán)所受摩擦力的大小；2） Q 桿所受拉力的瞬時(shí)功率。解析： （ 1）設(shè)小環(huán)受到的摩擦力大小為Ff，由牛頓第二定律，有m2g Ff=m2a 代入數(shù)據(jù)，得Ff=0.2N （ 2）設(shè)通過(guò)K 桿的電流為I1， K 桿

10、受力平衡，有Ff=B1I1l3設(shè)回路總電流為I,總電阻為R總， 有 I 2I1，R總 = 3 R 設(shè) Q 桿下滑速度大小為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，有I E ， E B2 Lv R總2聯(lián)立以上方程得到P 2WFm1g sinB2IL . ，拉力的瞬時(shí)功率為P Fv5、 （北京理綜）（ 16 分）均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，總電阻為R，總質(zhì)量為m。 將其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)上方h 處。 如圖所示，線框由靜止起自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd 邊始終與水平的磁場(chǎng)邊界面平行。當(dāng)cd 邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，1 ）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??；2）求cd 兩點(diǎn)

11、間電勢(shì)差的大?。籬 所應(yīng)滿足的條件。3）若此時(shí)線框的加速度剛好為零，求線框下落的高度1） cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線速度 v 2gh勢(shì) BLv BL 2gh線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)(2)線框中的感應(yīng)電流I 3cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U I(R)4B2L2 2gh(3)安培力F BILR22 m gR mg F ma,a 0 h 4 4,2B4L434 BL 2gh6、 （ 2007 江蘇物理）（ 16 分）如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，豎直方向磁場(chǎng)區(qū)域足夠長(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B 1 T， 每一條形磁場(chǎng)區(qū)域的寬度及相鄰條形磁場(chǎng)區(qū)域的間距均為d0.5 m，現(xiàn)有一邊長(zhǎng)l0.2 m、質(zhì)量m0.1kg、

12、電阻R0.1 的正方形線框MNOP 以 v0 7 m/s的初速?gòu)淖髠?cè)磁場(chǎng)邊緣水平進(jìn)入磁場(chǎng)，求：線框 MN 邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到安培力的大小F；線框從開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)到豎直下落的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱Q；線框能穿過(guò)的完整條 形磁場(chǎng)區(qū)域的 個(gè) 數(shù) n。2、如圖所示，平行導(dǎo)軌MN 和 PQ 相距0.5m，電阻可忽略其水平部分是粗糙的，置于0.60Ta和 b 質(zhì)量均為0.20 kg，電阻均為0.15a、b 相距足夠遠(yuǎn)，b 放在水平導(dǎo)軌上a 從斜軌上高0.050m 處無(wú)初速釋放求：（ 1 ）回路的最大感應(yīng)電流是多少？（2）如果導(dǎo)線與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.10， 當(dāng)導(dǎo)線 b 的速率達(dá)到最大值時(shí)，導(dǎo)線 a 的加速度是多少？3（ 2011 海南第 16 題） .如圖，ab和 cd 是兩條豎直放置的長(zhǎng)直光滑金屬導(dǎo)軌，MN 和 M N 是兩根用細(xì)線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為 m 和 2m。豎直向上的外力F 作用在桿MN 上，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸；兩桿的總電阻為R，導(dǎo)軌間距為l 。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌所在平面垂直。導(dǎo)軌電阻可忽略，重力加速度為g。在t=0 時(shí)刻將細(xì)線燒斷，保持F 不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接2）兩桿分別達(dá)到的最大速度。觸良好。求（1 ）細(xì)線少斷后，任意時(shí)刻兩桿運(yùn)動(dòng)的速度之比；解析：設(shè)某時(shí)刻MN 和 M N速度分別為v1、 v2。（ 1）兩金屬