高考物理二、三輪復(fù)習(xí)總攻略專題2.8電磁感應(yīng)綜合問題(原卷版+解析)_第1頁
高考物理二、三輪復(fù)習(xí)總攻略專題2.8電磁感應(yīng)綜合問題(原卷版+解析)_第2頁
高考物理二、三輪復(fù)習(xí)總攻略專題2.8電磁感應(yīng)綜合問題(原卷版+解析)_第3頁
高考物理二、三輪復(fù)習(xí)總攻略專題2.8電磁感應(yīng)綜合問題(原卷版+解析)_第4頁
高考物理二、三輪復(fù)習(xí)總攻略專題2.8電磁感應(yīng)綜合問題(原卷版+解析)_第5頁
已閱讀5頁,還剩47頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

核心主干專題突破專題2.8電磁感應(yīng)綜合問題目錄TOC\o"1-3"\h\u【突破高考題型】 1題型一楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 1題型二電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題 4類型1動(dòng)生圖像問題 5類型2感生圖像問題 6類型3圖像的分析及應(yīng)用 7類型4電磁感應(yīng)中的電路問題 8題型三電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題 9類型1電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題 9類型2電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)與能量的綜合問題 10題型四動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用 11類型1動(dòng)量定理在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用 11類型2動(dòng)量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用 13【專題突破練】 15【突破高考題型】題型一楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1.感應(yīng)電流方向的判斷方法2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的求法情境圖研究對(duì)象表達(dá)式回路(不一定閉合)三種形式E=eq\f(nΔΦ,Δt)E=neq\f(ΔBS,Δt)E=eq\f(nBΔS,Δt)一段直導(dǎo)線(或等效直導(dǎo)線)E=Blv繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒E=eq\f(1,2)Bl2ω繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框從圖示時(shí)刻計(jì)時(shí)E=NBSωcosωt3.感應(yīng)電荷量的計(jì)算磁通量變化遷移的電荷量:q=IΔt=eq\f(E,R)Δt=eq\f(nΔΦ,RΔt)Δt=neq\f(ΔΦ,R),q僅由回路電阻R和磁通量的變化量ΔΦ決定?!纠?】(2022·浙江模擬預(yù)測(cè))如圖甲,金屬環(huán)a放置在垂直環(huán)面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。如圖乙,環(huán)形導(dǎo)線c與導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒構(gòu)成閉合回路,導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng),金屬環(huán)b與環(huán)形導(dǎo)線c共面共心。下列說法正確的是()A.當(dāng)圖甲中勻強(qiáng)磁場(chǎng)減弱,a中產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向的電流,且有收縮的趨勢(shì)B.當(dāng)圖甲中勻強(qiáng)磁場(chǎng)增強(qiáng),a中產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的電流,且有擴(kuò)張的趨勢(shì)C.當(dāng)圖乙中的導(dǎo)體棒向右減速運(yùn)動(dòng),環(huán)b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流,且有收縮的趨勢(shì)D.當(dāng)圖乙中的導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng),環(huán)b中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流,且有擴(kuò)張的趨勢(shì)【例2】(2022·浙江紹興適應(yīng)考)如圖所示,右端為N極的磁鐵置于粗糙水平桌面上并與輕質(zhì)彈簧相連,彈簧一端固定在豎直墻面上,當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),磁鐵的中心恰好是接有一盞小燈泡的豎直固定線圈的圓心。用力將磁鐵向右拉到某一位置,撤去作用力后磁鐵穿過線圈來回振動(dòng),有關(guān)這個(gè)振動(dòng)過程,以下說法正確的是()A.燈泡的亮暗不會(huì)發(fā)生變化B.磁鐵接近線圈時(shí),線圈對(duì)磁鐵產(chǎn)生排斥力C.從左往右看線圈中的電流一直沿逆時(shí)針方向D.若忽略摩擦力和阻力,磁鐵振動(dòng)的幅度不會(huì)減小【例3】(多選)(2021·遼寧卷·9)如圖(a)所示,兩根間距為L(zhǎng)、足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置并固定,頂端接有阻值為R的電阻,垂直導(dǎo)軌平面存在變化規(guī)律如圖(b)所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng),t=0時(shí)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.在t=0到t=2t0的時(shí)間內(nèi),金屬棒水平固定在距導(dǎo)軌頂端L處;t=2t0時(shí),釋放金屬棒.整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì),則()A.在t=eq\f(t0,2)時(shí),金屬棒受到安培力的大小為eq\f(B02L3,t0R)B.在t=t0時(shí),金屬棒中電流的大小為eq\f(B0L2,t0R)C.在t=eq\f(3t0,2)時(shí),金屬棒受到安培力的方向豎直向上D.在t=3t0時(shí),金屬棒中電流的方向向右【例4】(多選)如圖所示,將半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一絕緣水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌之間接有阻值為R的定值電阻和一個(gè)電容為C的電容器,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。將一個(gè)長(zhǎng)度為r、阻值為R的金屬棒AD置于圓導(dǎo)軌上,O、A、D三點(diǎn)共線,在外力的作用下金屬棒以O(shè)為轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,元電荷大小為e,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。下列說法正確的是()A.D點(diǎn)的電勢(shì)高于A點(diǎn)的電勢(shì)B.金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3πBnr2C.電容器的電荷量為3πCBnr2D.一質(zhì)子在電容器中從S板附近運(yùn)動(dòng)到T板附近時(shí),靜電力所做的功為eq\f(3πeBnr2,2)題型二電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題1.電磁感應(yīng)中電路問題的解題流程2.解決圖像問題的兩種常用方法(1)排除法:定性地分析每一個(gè)過程中物理量的變化(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是物理量的正負(fù),排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。(2)函數(shù)法:根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖像作出分析和判斷。3.分析電磁感應(yīng)圖像問題的三點(diǎn)注意(1)注意初始時(shí)刻的特征,如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零,感應(yīng)電流的方向如何。(2)注意電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個(gè)階段,這幾個(gè)階段是否和圖像變化對(duì)應(yīng)。(3)注意觀察圖像的變化趨勢(shì),判斷圖像斜率的大小、圖像的曲直是否和物理過程對(duì)應(yīng)。類型1動(dòng)生圖像問題【例1】(多選)(2022·河北卷·8)如圖,兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一根導(dǎo)軌位于x軸上,另一根由ab、bc、cd三段直導(dǎo)軌組成,其中bc段與x軸平行,導(dǎo)軌左端接入一電阻R.導(dǎo)軌上一金屬棒MN沿x軸正向以速度v0保持勻速運(yùn)動(dòng),t=0時(shí)刻通過坐標(biāo)原點(diǎn)O,金屬棒始終與x軸垂直.設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中通過電阻的電流強(qiáng)度為i,金屬棒受到安培力的大小為F,金屬棒克服安培力做功的功率為P,電阻兩端的電壓為U,導(dǎo)軌與金屬棒接觸良好,忽略導(dǎo)軌與金屬棒的電阻.下列圖像可能正確的是()類型2感生圖像問題【例2】(多選)(2022·安徽六安模擬)固定的矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線框垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示。t=0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里。規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?、向左為安培力的正方向,?~4s內(nèi),導(dǎo)線框中的電流及導(dǎo)線框的ab邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖像可能是()類型3圖像的分析及應(yīng)用【例3】(多選)如圖甲所示,光滑水平面上,在MN、QP間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),t=0時(shí),一正方形光滑金屬線框在水平向右的外力F作用下,緊貼MN從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),外力F隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示.已知線框質(zhì)量m=1kg、電阻R=2Ω,則()A.磁場(chǎng)寬度為4mB.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\r(2)TC.線框穿過磁場(chǎng)的過程中,通過線框的電荷量為2CD.線框穿過磁場(chǎng)的過程中,線框產(chǎn)生的熱量為1J類型4電磁感應(yīng)中的電路問題【例4】(2022·全國(guó)甲卷,16)三個(gè)用同樣的細(xì)導(dǎo)線做成的剛性閉合線框,正方形線框的邊長(zhǎng)與圓線框的直徑相等,圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長(zhǎng)相等,如圖所示。把它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性變化的同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框所在平面均與磁場(chǎng)方向垂直,正方形、圓形和正六邊形線框中感應(yīng)電流的大小分別為I1、I2和I3。則()A.I1<I3<I2 B.I1>I3>I2C.I1=I2>I3 D.I1=I2=I3題型三電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題1.電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問題的分析方法(1)分析導(dǎo)體棒的受力,畫出受力示意圖(注意將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖).(2)注意動(dòng)態(tài)變化過程分析2.能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法(1)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系(2)焦耳熱的三種求法①焦耳定律:Q=I2Rt,適用于電流、電阻不變的情況.②功能關(guān)系:Q=W克安,W克安表示克服安培力做的功,電流變或不變都適用.③能量轉(zhuǎn)化:Q=ΔE其他,ΔE其他表示其他能的減少量,電流變或不變都適用.類型1電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題【例1】如圖所示,兩平行且無限長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面的夾角為θ=30°,兩導(dǎo)軌之間的距離為L(zhǎng)=1m,兩導(dǎo)軌M、P之間接入電阻R=0.2Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì),在abdc區(qū)域內(nèi)有一個(gè)方向垂直于兩導(dǎo)軌平面向下的磁場(chǎng)Ⅰ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0=1T,磁場(chǎng)的寬度x1=1m;在cd連線以下區(qū)域有一個(gè)方向也垂直于導(dǎo)軌平面向下的磁場(chǎng)Ⅱ,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.5T。一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的金屬棒垂直放在金屬導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的電阻r=0.2Ω,若金屬棒在離ab連線上端x0處自由釋放,則金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ后,經(jīng)過ef時(shí)又達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),cd與ef之間的距離x2=8m。(g取10m/s2)。求:(1)金屬棒在磁場(chǎng)Ⅰ運(yùn)動(dòng)的速度大??;(2)金屬棒滑過cd位置時(shí)的加速度大小;(3)金屬棒在磁場(chǎng)Ⅱ中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的速度大小。類型2電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)與能量的綜合問題【例2】(2022·河南洛陽市模擬)如圖甲所示,金屬導(dǎo)軌MN和PQ平行,間距L=1m,與水平面之間的夾角α=37°,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2.0T,方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,MP間接有阻值R=1.5Ω的電阻,質(zhì)量m=0.5kg,接入電路中電阻r=0.5Ω的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2.現(xiàn)用恒力F沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab,使其由靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬桿上滑的位移x=3.8m時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),金屬桿始終與導(dǎo)軌接觸良好,對(duì)應(yīng)過程的v-t圖像如圖乙所示.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì).求:(1)恒力F的大小及金屬桿的速度為0.4m/s時(shí)的加速度大小;(2)從金屬桿開始運(yùn)動(dòng)到剛達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),通過電阻R的電荷量;(3)從金屬桿開始運(yùn)動(dòng)到剛達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱.題型四動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用類型1動(dòng)量定理在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用在導(dǎo)體單桿切割磁感線做變加速運(yùn)動(dòng)時(shí),若牛頓運(yùn)動(dòng)定律和能量觀點(diǎn)不能解決問題,可運(yùn)用動(dòng)量定理巧妙解決問題求解的物理量應(yīng)用示例電荷量或速度-Beq\x\to(I)LΔt=mv2-mv1,q=eq\x\to(I)Δt,即-BqL=mv2-mv1位移-eq\f(B2L2\x\to(v)Δt,R總)=0-mv0,即-eq\f(B2L2x,R總)=0-mv0時(shí)間-Beq\x\to(I)LΔt+F其他Δt=mv2-mv1即-BLq+F其他Δt=mv2-mv1已知電荷量q、F其他(F其他為恒力)-eq\f(B2L2\x\to(v)Δt,R總)+F其他Δt=mv2-mv1,即-eq\f(B2L2x,R總)+F其他Δt=mv2-mv1已知位移x、F其他(F其他為恒力)【例1】(多選)(2022·河南開封市二模)如圖所示,在光滑的水平面上有一方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng).磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè),一正方形線框由位置Ⅰ以4.5m/s的初速度垂直于磁場(chǎng)邊界水平向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過位置Ⅱ,當(dāng)運(yùn)動(dòng)到位置Ⅲ時(shí)速度恰為零,此時(shí)線框剛好有一半離開磁場(chǎng)區(qū)域.線框的邊長(zhǎng)小于磁場(chǎng)區(qū)域的寬度.若線框進(jìn)、出磁場(chǎng)的過程中通過線框橫截面的電荷量分別為q1、q2,線框經(jīng)過位置Ⅱ時(shí)的速度為v.則下列說法正確的是()A.q1=q2 B.q1=2q2C.v=1.0m/s D.v=1.5m/s【例2】(多選)(2022·湖南卷·10)如圖,間距L=1m的U形金屬導(dǎo)軌,一端接有0.1Ω的定值電阻R,固定在高h(yuǎn)=0.8m的絕緣水平桌面上.質(zhì)量均為0.1kg的勻質(zhì)導(dǎo)體棒a和b靜止在導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,接入電路的阻值均為0.1Ω,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),導(dǎo)體棒a距離導(dǎo)軌最右端1.74m.整個(gè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T.用F=0.5N沿導(dǎo)軌水平向右的恒力拉導(dǎo)體棒a,當(dāng)導(dǎo)體棒a運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌最右端時(shí),導(dǎo)體棒b剛要滑動(dòng),撤去F,導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌后落到水平地面上.重力加速度取10m/s2,不計(jì)空氣阻力,不計(jì)其他電阻,下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地過程中,水平位移為0.6mB.導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地前,其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變C.導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中,導(dǎo)體棒b有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)D.導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中,通過電阻R的電荷量為0.58C類型2動(dòng)量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用雙桿模型物理模型“一動(dòng)一靜”:甲桿靜止不動(dòng),乙桿運(yùn)動(dòng),其實(shí)質(zhì)是單桿問題,不過要注意問題包含著一個(gè)條件——甲桿靜止,受力平衡兩桿都在運(yùn)動(dòng),對(duì)于這種情況,要注意兩桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是相加還是相減;系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒分析方法動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)通常情況下一個(gè)金屬桿做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),而另一個(gè)金屬桿做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng),最終兩金屬桿以共同的速度勻速運(yùn)動(dòng)能量觀點(diǎn)兩桿系統(tǒng)機(jī)械能減少量等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱之和動(dòng)量觀點(diǎn)對(duì)于兩金屬桿在平直的光滑導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的情況,如果兩金屬桿所受的外力之和為零,則考慮應(yīng)用動(dòng)量守恒定律處理問題【例1】(多選)(2022·河北省模擬)如圖所示,兩根相距L且電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌左端為弧形,右端水平,且水平部分處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.銅棒a、b電阻均為R、質(zhì)量均為m,均與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好,銅棒b靜止在導(dǎo)軌水平部分,銅棒a在弧形導(dǎo)軌上從距離水平部分高度為h=0.5L處由靜止釋放,重力加速度為g,關(guān)于此后的過程,下列說法正確的是()A.回路中的最大電流為eq\f(\r(gL)BL,R)B.銅棒b的最大加速度為eq\f(\r(gL)B2L2,2mR)C.銅棒b獲得的最大速度為eq\r(gL)D.回路中產(chǎn)生的總焦耳熱為eq\f(mgL,4)【例2】.(多選)(2022·北京市模擬)如圖,兩根足夠長(zhǎng)的固定的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng).導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒1和2,構(gòu)成矩形回路.兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m,接入電路電阻皆為R,回路中其余部分的電阻可不計(jì),在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.初始棒2靜止,棒1有指向棒2的初速度v0.若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸,則()A.棒1的最小速度為零B.棒2的最大加速度為eq\f(B2L2v0,2mR)C.棒1兩端電壓的最大值為BLv0D.棒2產(chǎn)生的最大熱量為eq\f(1,8)mv02【專題突破練】1.(2022·河南省三模)航母上的飛機(jī)起飛可以利用電磁驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn).電磁驅(qū)動(dòng)原理示意圖如圖所示,在固定線圈左右兩側(cè)對(duì)稱位置放置兩個(gè)閉合金屬圓環(huán),鋁環(huán)和銅環(huán)的形狀、大小相同,已知銅的電阻率較小,不計(jì)所有接觸面間的摩擦,則閉合開關(guān)S的瞬間()A.鋁環(huán)向右運(yùn)動(dòng),銅環(huán)向左運(yùn)動(dòng)B.鋁環(huán)和銅環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)C.銅環(huán)受到的安培力小于鋁環(huán)受到的安培力D.從左向右看,銅環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向2.(2022·黑龍江省哈爾濱三中模擬)半徑為L(zhǎng)的圓形磁場(chǎng)區(qū)域如圖所示,左側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,右側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.導(dǎo)體棒AB長(zhǎng)為2L,與圓磁場(chǎng)的直徑重合.當(dāng)導(dǎo)體棒以角速度ω繞其中點(diǎn)在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差UAB為()A.0 B.eq\f(BL2ω,2)C.BL2ω D.2BL2ω2.(多選)(2022·山東濱州市高三期末)如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一質(zhì)量為m、阻值為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的閉合正方形金屬線框abcd固定在長(zhǎng)度為2L的絕緣輕質(zhì)細(xì)桿一端,細(xì)桿另一端在O點(diǎn)可繞垂直紙面的水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng).線框ad邊靠近觀察者,金屬線框從右側(cè)與O點(diǎn)等高處水平無初速度釋放,線框擺到最低點(diǎn)的另一側(cè),細(xì)桿與豎直方向的最大夾角為θ(如圖),線框平面始終垂直紙面,重力加速度為g.此過程中,下列說法正確的是()A.線框中感應(yīng)電流的方向始終是d→c→b→a→dB.線框擺到最低點(diǎn)時(shí),線框ab邊所受安培力為零C.流過線框某一橫截面的電荷量為eq\f(BL2sinθ+1,R)D.線框產(chǎn)生的電熱為2mgLcosθ3.(多選)(2022·廣東深圳市模擬)如圖甲所示,正方形線圈abcd內(nèi)有垂直于線圈的勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知線圈匝數(shù)n=10,邊長(zhǎng)ab=1m,線圈總電阻r=1Ω,線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示.設(shè)圖示的磁場(chǎng)方向與感應(yīng)電流方向?yàn)檎较?,則下列有關(guān)線圈的電動(dòng)勢(shì)e、感應(yīng)電流i、ab邊受到的安培力F(取向下為正方向)以及焦耳熱Q隨時(shí)間t的變化圖像正確的是()4.(多選)(2022·河南鄭州市二模)在甲、乙、丙圖中,MN、PQ是固定在同一水平面內(nèi)足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌.導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌都處于垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì),導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略,甲圖中的電容器C原來不帶電.現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v0,對(duì)甲、乙、丙圖中導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述正確的是()A.甲圖中,棒ab最終做勻速運(yùn)動(dòng)B.乙圖中,棒ab做勻減速運(yùn)動(dòng)直到最終靜止C.丙圖中,棒ab最終做勻速運(yùn)動(dòng)D.甲、乙、丙中,棒ab最終都靜止5.(2022·山東泰安市高三期末)如圖所示,間距為L(zhǎng)的平行光滑足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌固定傾斜放置,傾角θ=30°,虛線ab、cd垂直于導(dǎo)軌,在ab、cd間有垂直于導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量均為m、阻值均為R的金屬棒PQ、MN并靠在一起垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上.釋放金屬棒PQ,當(dāng)PQ到達(dá)ab瞬間,再釋放金屬棒MN;PQ進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)PQ到達(dá)cd時(shí),MN剛好到達(dá)ab.不計(jì)導(dǎo)軌電阻,兩金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好,重力加速度為g.則MN通過磁場(chǎng)過程中,PQ上產(chǎn)生的焦耳熱為()A.eq\f(2m3g2R2,B4L4) B.eq\f(m3g2R2,B4L4)C.eq\f(m3g2R2,4B4L4) D.eq\f(m3g2R2,2B4L4)6.(2022·廣東潮州市湘橋區(qū)鐵鋪中學(xué)模擬)紙面內(nèi)一正方形金屬線框MNPQ的PQ邊與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界重合,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向外且范圍足夠大.第一次將金屬線框以速度v勻速拉進(jìn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)(如圖甲);第二次金屬線框以PQ邊為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)180°(如圖乙),此時(shí)MN邊的線速度大小為v.設(shè)兩過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱分別為Q1和Q2,則eq\f(Q1,Q2)等于()A.4 B.8C.eq\f(4,π) D.eq\f(2,π)7.(多選)(2022·山東淄博市二模)如圖甲所示,兩根完全相同的光滑長(zhǎng)直導(dǎo)軌固定,兩導(dǎo)軌構(gòu)成的平面與水平面之間的夾角為θ,導(dǎo)軌兩端均連接電阻,阻值R1=R2=R,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng).在導(dǎo)軌所在平面的矩形區(qū)域M1P1P2M2內(nèi)分布有垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場(chǎng),磁場(chǎng)上、下邊界M1P1、M2P2間的距離為d,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示.在導(dǎo)軌斜面上與M1P1距離為s處,有一根質(zhì)量為m、接入電路阻值也為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置.在t=0時(shí)刻由靜止釋放(金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好),t1時(shí)刻金屬棒恰好進(jìn)入磁場(chǎng)并勻速通過整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域,并在t2時(shí)刻出磁場(chǎng)區(qū)域.已知重力加速度為g,導(dǎo)軌電阻不計(jì).下列說法正確的是()A.t1時(shí)刻金屬棒ab的速度大小為eq\f(3mgRsinθ,2B02L2)B.從開始運(yùn)動(dòng)到離開磁場(chǎng)區(qū)域,金屬棒ab減少的機(jī)械能等于該過程中回路所產(chǎn)生的總焦耳熱C.金屬棒ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過程中棒兩端的電壓大小為eq\f(1,3)B0Leq\r(2gssinθ)D.在進(jìn)入磁場(chǎng)前和通過磁場(chǎng)區(qū)域的過程中通過金屬棒ab的電荷量之比為1∶18.(多選)(2022·廣東韶關(guān)市二模)某高中科研興趣小組利用課余時(shí)間進(jìn)行研究電磁阻尼效果的研究性學(xué)習(xí),實(shí)驗(yàn)示意圖如圖甲所示,虛線MN右側(cè)有垂直于水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),邊長(zhǎng)為1m、質(zhì)量為0.1kg、電阻為0.2Ω的正方形金屬線框在光滑絕緣水平面上以大小v0=2m/s的速度向右滑動(dòng)并進(jìn)入磁場(chǎng),磁場(chǎng)邊界MN與線框的右邊框平行.從線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)開始計(jì)時(shí),線框的速度v隨滑行的距離x變化的規(guī)律如圖乙所示,下列說法正確的是()A.圖乙中x0=1mB.線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,線框的加速度先不變?cè)偻蝗粶p為零C.線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,線框中產(chǎn)生的焦耳熱為0.1JD.線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,通過線框某橫截面的電荷量為eq\f(\r(2),2)C9.(多選)(2022·寧夏吳忠中學(xué)三模)如圖所示,兩段均足夠長(zhǎng)、不等寬的光滑平行導(dǎo)軌固定在水平面上,較窄導(dǎo)軌的間距L1=1m,較寬導(dǎo)軌的間距L2=1.5m.整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒MN、PQ的質(zhì)量分別為m1=0.4kg、m2=1.2kg,長(zhǎng)度分別為1m、1.5m,電阻分別為R1=0.3Ω、R2=0.9Ω,兩導(dǎo)體棒靜止在水平導(dǎo)軌上.t=0時(shí)刻,導(dǎo)體棒MN獲得v0=7m/s、水平向右的初速度.導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),導(dǎo)體棒MN、PQ始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)體棒MN始終在較窄導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),取g=10m/s2則()A.t=0時(shí)刻,回路中的電流為eq\f(35,12)AB.導(dǎo)體棒MN最終做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為3m/sC.通過導(dǎo)體棒MN的電荷量最大值為3.4CD.導(dǎo)體棒PQ中產(chǎn)生的焦耳熱最大值為4.2J10.(多選)(2022·遼寧省模擬)如圖所示,導(dǎo)體棒a、b水平放置于足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌左右兩部分的間距分別為l、2l,質(zhì)量分別為m、2m,兩棒接入電路的電阻均為R,其余電阻均忽略不計(jì);導(dǎo)體棒a、b均處于豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中;a、b兩棒以v0的初速度同時(shí)向右運(yùn)動(dòng),兩棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且保持良好接觸,a總在窄軌上運(yùn)動(dòng),b總在寬軌上運(yùn)動(dòng),直到兩棒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),則從開始運(yùn)動(dòng)到兩棒穩(wěn)定的過程中,下列說法正確的是()A.穩(wěn)定時(shí)a棒的速度為eq\f(4,3)v0B.電路中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,5)mv02C.流過導(dǎo)體棒a的某一橫截面的電荷量為eq\f(mv0,3Bl)D.當(dāng)a棒的速度為eq\f(5,4)v0時(shí),b棒的加速度大小為eq\f(B2l2v0,8mR)11.(多選)(2022·山東棗莊市二模)如圖所示,間距為L(zhǎng)=0.8m的兩條平行光滑豎直金屬導(dǎo)軌PQ、MN足夠長(zhǎng),底部Q、N之間連接阻值為R1=2.0Ω的電阻,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1=0.5T,足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直.質(zhì)量為m=1.0×10-2kg、電阻值為R2=2.0Ω的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好.導(dǎo)軌的上端點(diǎn)P、M分別與橫截面積為5.0×10-3m2的10匝線圈的兩端連接,線圈的軸線與大小均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2平行.開關(guān)S閉合后,金屬棒ab恰能保持靜止.重力加速度取g=10m/s2,其余部分的電阻不計(jì).則()A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小B.金屬棒ab中的電流大小為0.25AC.勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為10T/sD.?dāng)嚅_S之后,金屬棒ab下滑的最大速度為1.25m/s12.(2022·江蘇鹽城市二模)如圖所示,三條平行虛線L1、L2、L3之間有寬度為L(zhǎng)的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ,兩區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,正方形金屬線框MNPQ的質(zhì)量為m、邊長(zhǎng)為L(zhǎng),開始時(shí)MN邊與邊界L1重合,對(duì)線框施加拉力F使其以加速度a勻加速通過磁場(chǎng)區(qū),以順時(shí)針方向電流為正方向,下列關(guān)于感應(yīng)電流i和拉力F隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是()13.(多選)(2022·安徽池州市模擬)如圖所示,一質(zhì)量為M的U形金屬框abcd靜置于水平粗糙絕緣平臺(tái)上,ab和dc邊平行且與bc邊垂直,bc邊長(zhǎng)度為L(zhǎng),Lab、Ldc足夠長(zhǎng),金屬框與絕緣平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,整個(gè)金屬框電阻可忽略.一根質(zhì)量也為M的導(dǎo)體棒mn平行bc靜置于金屬框上,導(dǎo)體棒接入回路中的電阻為R,導(dǎo)體棒與金屬框間摩擦不計(jì).現(xiàn)用水平恒力F向右拉動(dòng)金屬框,運(yùn)動(dòng)過程中,裝置始終處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,mn與金屬框始終保持良好接觸,重力加速度為g,經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后,下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒與金屬框具有共同速度大小為v=eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(F-2μMg))R,2B2L2)B.導(dǎo)體棒與金屬框具有共同加速度大小為a=eq\f(F,2M)-μgC.導(dǎo)體棒中電流I=eq\f(F-2μMg,2BL)D.導(dǎo)體棒消耗的電功率為P=eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(F-2μMg))2R,2B2L2)14.(多選)(2022·廣西北海市一模)如圖所示,在水平桌面上固定兩條足夠長(zhǎng)的相距L=1.0m的平行光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌的左端連接阻值R=3.0Ω的電阻,導(dǎo)軌上放有垂直導(dǎo)軌的金屬桿P,金屬桿的質(zhì)量m=0.1kg,接入電路的電阻r=2.0Ω,整個(gè)空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T、豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng).初始時(shí)刻金屬桿在水平向右的恒力F的作用下,向右做速度v=4m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)1.5s后撤去恒力F.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿P始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì),則從初始時(shí)刻到金屬桿停止運(yùn)動(dòng)的過程中()A.電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.0JB.電阻R上產(chǎn)生的熱量為1.2JC.金屬桿向右運(yùn)動(dòng)的位移為14mD.金屬桿向右運(yùn)動(dòng)的位移為16m15.(2022·廣東珠海模擬)如圖甲所示,面積S=0.2m2的線圈,匝數(shù)n=630匝,總電阻r=1.0Ω,線圈處在變化的磁場(chǎng)中,設(shè)磁場(chǎng)垂直紙面向外為正方向,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙所示規(guī)律變化,方向垂直線圈平面,圖甲中傳感器可看成一個(gè)純電阻R,并標(biāo)有“3V,0.9W”,滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10Ω,1A”。則下列說法正確的是()A.電流表中的電流方向向左B.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為定值C.為了保證電路的安全,電路中允許通過的電流最大值為1AD.若滑動(dòng)變阻器的滑片置于最左端,為了保證電路的安全,圖乙中的t0最小值為20s16.(2022·上海市寶山區(qū)二模)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,區(qū)域的上、下邊界MM′、NN′與水平面平行,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向如圖所示,磁場(chǎng)上下邊界的距離為H.一矩形線圈abdc位于豎直平面內(nèi),其質(zhì)量為m,電阻為R,ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1,bd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2,且L2<H.現(xiàn)令線圈從距離磁場(chǎng)區(qū)域上邊界MM′的h處自由下落,當(dāng)cd邊已進(jìn)入磁場(chǎng),ab邊還未進(jìn)入磁場(chǎng)的某一時(shí)刻,線圈的速度到達(dá)最大值.線圈下落過程中cd邊始終與磁場(chǎng)邊界平行,重力加速度為g,求:(1)線圈完全進(jìn)入磁場(chǎng)前速度的最大值;(2)線圈從開始下落,到cd邊剛到達(dá)磁場(chǎng)區(qū)域下邊界NN′的過程中,線圈克服安培力所做的功;(3)線圈cd邊剛穿出磁場(chǎng)區(qū)域下邊界NN′時(shí)線圈的加速度.17.(2022·廣西柳州市二模)如圖,一傾角為θ的光滑固定斜面的頂端放有質(zhì)量M=0.05kg的U形導(dǎo)體框,導(dǎo)體框的電阻忽略不計(jì);一電阻為R=1Ω、質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒PQ的兩端置于導(dǎo)體框上,與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形閉合回路PQGH;GH長(zhǎng)度L=0.5m.初始時(shí)PQ與GH相距一定距離,金屬棒與導(dǎo)體框同時(shí)由靜止開始下滑,導(dǎo)體框下滑x0=eq\f(1,3)m后恰好勻速進(jìn)入一方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,直至離開磁場(chǎng)區(qū)域.PQ、GH、磁場(chǎng)邊界(圖中虛線)都與斜面底邊平行,當(dāng)導(dǎo)體框的GH邊離開磁場(chǎng)的瞬間,金屬棒PQ正好進(jìn)入磁場(chǎng),并一直勻速運(yùn)動(dòng)直到離開磁場(chǎng).已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸良好,金屬棒與導(dǎo)體框之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.125,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=1T.重力加速度大小取g=10m/s2,sinθ=0.6.求:(1)導(dǎo)體框的GH邊剛要進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大?。?2)磁場(chǎng)的寬度d;(3)金屬棒和導(dǎo)體框由靜止開始下滑到二者速度始終相等的過程中,因摩擦產(chǎn)生的熱量Q.18.(2022·陜西漢中檢測(cè))如圖甲所示,光滑的金屬導(dǎo)軌MN和PQ平行,間距L=1.0m,與水平面之間的夾角α=37°,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0T,方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,MP間接有阻值R=1.6Ω的電阻,質(zhì)量m=0.5kg,電阻r=0.4Ω的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置,現(xiàn)用和導(dǎo)軌平行的恒力F沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab,使其由靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬棒上滑的位移s=3.8m時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),對(duì)應(yīng)過程的v-t圖像如圖乙所示。取g=10m/s2,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:(1)運(yùn)動(dòng)過程中a、b哪端電勢(shì)高,并計(jì)算恒力F的大?。?2)從金屬桿開始運(yùn)動(dòng)到剛達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),此過程金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱;(3)由圖中信息計(jì)算0~1s內(nèi),導(dǎo)體棒滑過的位移。19.(2022·河北全過程縱向評(píng)價(jià)聯(lián)考)如圖甲所示,質(zhì)量為m=0.1kg、電阻R=0.5Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在相距為L(zhǎng)=0.5m的金屬導(dǎo)軌上,定值電阻阻值也為0.5Ω。金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),固定在水平面上,電阻不計(jì)。在垂直于導(dǎo)軌平面的區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中存在方向向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)用一根與軌道平面平行的不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過定滑輪將導(dǎo)體棒和質(zhì)量為M=0.1kg的重物相連,導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)外從靜止釋放后始終在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好。已知導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示。求:(1)導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;(2)導(dǎo)體棒穿過磁場(chǎng)Ⅰ的過程中穿過閉合回路橫截面的電荷量q;(3)導(dǎo)體棒穿過磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量以及克服摩擦力所做的功。20.(2022·陜西西安市一模)如圖所示,有兩光滑平行金屬導(dǎo)軌,傾斜部分和水平部分平滑連接,BE、CH段用特殊材料制成,光滑不導(dǎo)電,導(dǎo)軌的間距L=1m,左側(cè)接R=1Ω的定值電阻,右側(cè)接電容C=1F的電容器,ABCD區(qū)域、EFGH區(qū)域均存在垂直于導(dǎo)軌所在平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),ABCD區(qū)域長(zhǎng)s=0.3m.金屬桿a、b的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)=1m,質(zhì)量均為m=0.1kg,a的電阻為r=2Ω,b的電阻不計(jì).金屬桿a從距導(dǎo)軌水平部分h=0.45m的高度處由靜止滑下,金屬桿b靜止在BEHC區(qū)域,金屬桿b與金屬桿a發(fā)生彈性碰撞后進(jìn)入EFGH區(qū)域,最終穩(wěn)定運(yùn)動(dòng).求:(重力加速度g取10m/s2)(1)金屬桿a剛進(jìn)入ABCD區(qū)域時(shí)通過電阻R的電流I;(2)金屬桿a剛離開ABCD區(qū)域時(shí)的速度v2的大??;(3)金屬桿b穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v4的大??;(4)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿a上產(chǎn)生的焦耳熱.

核心主干專題突破專題2.8電磁感應(yīng)綜合問題目錄TOC\o"1-3"\h\u【突破高考題型】 1題型一楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 1題型二電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題 4類型1動(dòng)生圖像問題 5類型2感生圖像問題 6類型3圖像的分析及應(yīng)用 7類型4電磁感應(yīng)中的電路問題 8題型三電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題 9類型1電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題 9類型2電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)與能量的綜合問題 10題型四動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用 11類型1動(dòng)量定理在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用 11類型2動(dòng)量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用 13【專題突破練】 15【突破高考題型】題型一楞次定律與法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1.感應(yīng)電流方向的判斷方法2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的求法情境圖研究對(duì)象表達(dá)式回路(不一定閉合)三種形式E=eq\f(nΔΦ,Δt)E=neq\f(ΔBS,Δt)E=eq\f(nBΔS,Δt)一段直導(dǎo)線(或等效直導(dǎo)線)E=Blv繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的一段導(dǎo)體棒E=eq\f(1,2)Bl2ω繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)線框從圖示時(shí)刻計(jì)時(shí)E=NBSωcosωt3.感應(yīng)電荷量的計(jì)算磁通量變化遷移的電荷量:q=IΔt=eq\f(E,R)Δt=eq\f(nΔΦ,RΔt)Δt=neq\f(ΔΦ,R),q僅由回路電阻R和磁通量的變化量ΔΦ決定?!纠?】(2022·浙江模擬預(yù)測(cè))如圖甲,金屬環(huán)a放置在垂直環(huán)面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。如圖乙,環(huán)形導(dǎo)線c與導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒構(gòu)成閉合回路,導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng),金屬環(huán)b與環(huán)形導(dǎo)線c共面共心。下列說法正確的是()A.當(dāng)圖甲中勻強(qiáng)磁場(chǎng)減弱,a中產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向的電流,且有收縮的趨勢(shì)B.當(dāng)圖甲中勻強(qiáng)磁場(chǎng)增強(qiáng),a中產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的電流,且有擴(kuò)張的趨勢(shì)C.當(dāng)圖乙中的導(dǎo)體棒向右減速運(yùn)動(dòng),環(huán)b中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流,且有收縮的趨勢(shì)D.當(dāng)圖乙中的導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng),環(huán)b中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電流,且有擴(kuò)張的趨勢(shì)【答案】C【解析】當(dāng)圖甲中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)減弱時(shí),根據(jù)楞次定律可知,金屬環(huán)a中產(chǎn)生沿順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,根據(jù)左手定則可知,金屬環(huán)a所受的安培力指向環(huán)外,有擴(kuò)張的趨勢(shì),A錯(cuò)誤;同理,當(dāng)題圖甲中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),金屬環(huán)a中產(chǎn)生沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,且有收縮的趨勢(shì),B錯(cuò)誤;當(dāng)題圖乙中導(dǎo)體棒向右減速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)右手定則可知,導(dǎo)線c中有順時(shí)針方向且減小的感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律可知,金屬環(huán)b產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,再根據(jù)同向電流相互吸引,導(dǎo)線c對(duì)金屬環(huán)b的安培力指向圓心,金屬環(huán)b有收縮的趨勢(shì),C正確;當(dāng)題圖乙中的導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)右手定則可知,導(dǎo)線c中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,且導(dǎo)線c中的感應(yīng)電流恒定,產(chǎn)生的磁場(chǎng)也恒定,金屬環(huán)b中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,D錯(cuò)誤?!纠?】(2022·浙江紹興適應(yīng)考)如圖所示,右端為N極的磁鐵置于粗糙水平桌面上并與輕質(zhì)彈簧相連,彈簧一端固定在豎直墻面上,當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),磁鐵的中心恰好是接有一盞小燈泡的豎直固定線圈的圓心。用力將磁鐵向右拉到某一位置,撤去作用力后磁鐵穿過線圈來回振動(dòng),有關(guān)這個(gè)振動(dòng)過程,以下說法正確的是()A.燈泡的亮暗不會(huì)發(fā)生變化B.磁鐵接近線圈時(shí),線圈對(duì)磁鐵產(chǎn)生排斥力C.從左往右看線圈中的電流一直沿逆時(shí)針方向D.若忽略摩擦力和阻力,磁鐵振動(dòng)的幅度不會(huì)減小【答案】B【解析以S極靠近線圈分析,速度增大,且靠近線圈時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大,則穿過線圈磁通量變化率增大,感應(yīng)電流增大,燈泡會(huì)變亮,A錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律“來拒去留”可知磁鐵接近線圈時(shí),線圈對(duì)磁鐵產(chǎn)生排斥力,B正確;當(dāng)S極靠近線圈時(shí),根據(jù)楞次定律可知,線圈中的電流沿逆時(shí)針方向,當(dāng)S極向右運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離線圈時(shí),根據(jù)楞次定律可知,線圈中的電流沿順時(shí)針方向,C錯(cuò)誤;若忽略摩擦力和阻力,磁鐵的振幅也會(huì)越來越小,因?yàn)閺椈珊痛盆F的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為焦耳熱,D錯(cuò)誤?!纠?】(多選)(2021·遼寧卷·9)如圖(a)所示,兩根間距為L(zhǎng)、足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌豎直放置并固定,頂端接有阻值為R的電阻,垂直導(dǎo)軌平面存在變化規(guī)律如圖(b)所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng),t=0時(shí)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.在t=0到t=2t0的時(shí)間內(nèi),金屬棒水平固定在距導(dǎo)軌頂端L處;t=2t0時(shí),釋放金屬棒.整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì),則()A.在t=eq\f(t0,2)時(shí),金屬棒受到安培力的大小為eq\f(B02L3,t0R)B.在t=t0時(shí),金屬棒中電流的大小為eq\f(B0L2,t0R)C.在t=eq\f(3t0,2)時(shí),金屬棒受到安培力的方向豎直向上D.在t=3t0時(shí),金屬棒中電流的方向向右【答案】BC【解析】由題圖(b)可知在0~t0時(shí)間段內(nèi)閉合回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=eq\f(ΔΦ,Δt)=eq\f(B0L2,t0),根據(jù)閉合電路歐姆定律有,此時(shí)間段內(nèi)的電流為I=eq\f(E,R)=eq\f(B0L2,Rt0),在eq\f(t0,2)時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(B0,2),此時(shí)安培力大小為F=eq\f(B0,2)IL=eq\f(B02L3,2Rt0),故A錯(cuò)誤,B正確;由題圖(b)可知,在t=eq\f(3t0,2)時(shí),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外并逐漸增大,根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流,再由左手定則可知金屬棒受到的安培力方向豎直向上,故C正確;由題圖(b)可知,在t=3t0時(shí),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,金屬棒向下掉的過程中穿過回路的磁通量增加,根據(jù)楞次定律可知金屬棒中的感應(yīng)電流方向向左,故D錯(cuò)誤.【例4】(多選)如圖所示,將半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一絕緣水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌之間接有阻值為R的定值電阻和一個(gè)電容為C的電容器,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。將一個(gè)長(zhǎng)度為r、阻值為R的金屬棒AD置于圓導(dǎo)軌上,O、A、D三點(diǎn)共線,在外力的作用下金屬棒以O(shè)為轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,元電荷大小為e,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。下列說法正確的是()A.D點(diǎn)的電勢(shì)高于A點(diǎn)的電勢(shì)B.金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為3πBnr2C.電容器的電荷量為3πCBnr2D.一質(zhì)子在電容器中從S板附近運(yùn)動(dòng)到T板附近時(shí),靜電力所做的功為eq\f(3πeBnr2,2)【答案】BD【解析】由右手定則可知,D點(diǎn)的電勢(shì)低于A點(diǎn)的電勢(shì),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;角速度ω=2πn,金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=Brωeq\f(r+2r,2)=3πBnr2,選項(xiàng)B正確;電容器極板間的電壓U=eq\f(ER,R+R)=eq\f(3,2)πBnr2,電容器的電荷量為Q=eq\f(3,2)πCBnr2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;一質(zhì)子在電容器中從S板附近運(yùn)動(dòng)到T板附近時(shí),靜電力所做的功為W=Ue=eq\f(3πeBnr2,2),選項(xiàng)D正確。題型二電磁感應(yīng)中的電路和圖像問題1.電磁感應(yīng)中電路問題的解題流程2.解決圖像問題的兩種常用方法(1)排除法:定性地分析每一個(gè)過程中物理量的變化(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化),特別是物理量的正負(fù),排除錯(cuò)誤的選項(xiàng)。(2)函數(shù)法:根據(jù)題目所給條件定量地寫出兩個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系,然后由函數(shù)關(guān)系對(duì)圖像作出分析和判斷。3.分析電磁感應(yīng)圖像問題的三點(diǎn)注意(1)注意初始時(shí)刻的特征,如初始時(shí)刻感應(yīng)電流是否為零,感應(yīng)電流的方向如何。(2)注意電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個(gè)階段,這幾個(gè)階段是否和圖像變化對(duì)應(yīng)。(3)注意觀察圖像的變化趨勢(shì),判斷圖像斜率的大小、圖像的曲直是否和物理過程對(duì)應(yīng)。類型1動(dòng)生圖像問題【例1】(多選)(2022·河北卷·8)如圖,兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一根導(dǎo)軌位于x軸上,另一根由ab、bc、cd三段直導(dǎo)軌組成,其中bc段與x軸平行,導(dǎo)軌左端接入一電阻R.導(dǎo)軌上一金屬棒MN沿x軸正向以速度v0保持勻速運(yùn)動(dòng),t=0時(shí)刻通過坐標(biāo)原點(diǎn)O,金屬棒始終與x軸垂直.設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中通過電阻的電流強(qiáng)度為i,金屬棒受到安培力的大小為F,金屬棒克服安培力做功的功率為P,電阻兩端的電壓為U,導(dǎo)軌與金屬棒接觸良好,忽略導(dǎo)軌與金屬棒的電阻.下列圖像可能正確的是()【答案】AC【解析】在0~eq\f(L,v0)時(shí)間內(nèi),在某時(shí)刻金屬棒切割磁感線的長(zhǎng)度L=l0+v0ttanθ(θ為ab與ad的夾角),則根據(jù)E=BLv0,可得I=eq\f(BLv0,R)=eq\f(Bv0,R)(l0+v0ttanθ),可知回路電流均勻增加;安培力F=eq\f(B2L2v0,R)=eq\f(B2v0,R)(l0+v0ttanθ)2,則F-t關(guān)系為二次函數(shù)關(guān)系,但是不過原點(diǎn);安培力做功的功率P=Fv0=eq\f(B2L2v02,R)=eq\f(B2v02,R)(l0+v0ttanθ)2,則P-t關(guān)系為二次函數(shù)關(guān)系,但是不過原點(diǎn);電阻兩端的電壓等于金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),即U=E=BLv0=Bv0(l0+v0ttanθ),即U-t圖像是不過原點(diǎn)的直線;根據(jù)以上分析,可排除B、D選項(xiàng);在eq\f(L,v0)~eq\f(2L,v0)時(shí)間內(nèi),金屬棒切割磁感線的長(zhǎng)度不變,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E不變,感應(yīng)電流I不變,安培力F大小不變,安培力的功率P不變,電阻兩端電壓U保持不變;同理可判斷,在eq\f(2L,v0)~eq\f(3L,v0)時(shí)間內(nèi),金屬棒切割磁感線長(zhǎng)度逐漸減小,金屬棒切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E均勻減小,感應(yīng)電流I均勻減小,安培力F大小按照二次函數(shù)關(guān)系減小,但是不能減小到零,與0~eq\f(L,v0)內(nèi)是對(duì)稱的關(guān)系,安培力的功率P按照二次函數(shù)關(guān)系減小,但是不能減小到零,與0~eq\f(L,v0)內(nèi)是對(duì)稱的關(guān)系,電阻兩端電壓U按線性均勻減小,綜上所述選項(xiàng)A、C可能正確,B、D錯(cuò)誤.類型2感生圖像問題【例2】(多選)(2022·安徽六安模擬)固定的矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與導(dǎo)線框垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示。t=0時(shí)刻,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向里。規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较?、向左為安培力的正方向,?~4s內(nèi),導(dǎo)線框中的電流及導(dǎo)線框的ab邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖像可能是()【答案】AD【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=eq\f(ΔΦ,Δt)=eq\f(ΔB,Δt)S,由圖可知,0~2s內(nèi),導(dǎo)線框中磁通量的變化率相同,電流的方向相同,由楞次定律可知,電路中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,即電流為正方向;同理可得,2~4s內(nèi)電路中的電流為逆時(shí)針,電流為負(fù)的,且兩段時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率大小相等,回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等,感應(yīng)電流大小相等,A正確,B錯(cuò)誤;由F=IlB可知,電流大小恒定的情況下,F(xiàn)與B成正比,結(jié)合左手定則可知,0~1s內(nèi)與2~3s內(nèi)安培力向左,為正,1~2s內(nèi)與3~4s內(nèi)安培力向右,為負(fù),C錯(cuò)誤,D正確。類型3圖像的分析及應(yīng)用【例3】(多選)如圖甲所示,光滑水平面上,在MN、QP間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),t=0時(shí),一正方形光滑金屬線框在水平向右的外力F作用下,緊貼MN從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),外力F隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示.已知線框質(zhì)量m=1kg、電阻R=2Ω,則()A.磁場(chǎng)寬度為4mB.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\r(2)TC.線框穿過磁場(chǎng)的過程中,通過線框的電荷量為2CD.線框穿過磁場(chǎng)的過程中,線框產(chǎn)生的熱量為1J【答案】AB【解析】線框的加速度大小為a=eq\f(F0,m)=2m/s2,磁場(chǎng)寬度d=eq\f(1,2)at22=4m,A正確;線框的邊長(zhǎng)L=eq\f(1,2)at12=1m,當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)前的瞬間有F1-F安=ma,F(xiàn)安=eq\f(B2L2v,R)=eq\f(B2L2at1,R),聯(lián)立解得B=eq\r(2)T,B正確;線框穿過磁場(chǎng)的過程中,穿過線框的磁通量不變,通過線框的電荷量為零,C錯(cuò)誤;線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中,線框產(chǎn)生的熱量為Q=W-eq\f(1,2)mv2,W=eq\f(p2,2m)=eq\f(\x\to(F)t22,2m)=eq\f(9,2)J,v=2m/s,代入解得Q=eq\f(5,2)J>1J,故線框穿過磁場(chǎng)的過程中,線框產(chǎn)生的熱量大于1J,D錯(cuò)誤.類型4電磁感應(yīng)中的電路問題【例4】(2022·全國(guó)甲卷,16)三個(gè)用同樣的細(xì)導(dǎo)線做成的剛性閉合線框,正方形線框的邊長(zhǎng)與圓線框的直徑相等,圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長(zhǎng)相等,如圖所示。把它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間線性變化的同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框所在平面均與磁場(chǎng)方向垂直,正方形、圓形和正六邊形線框中感應(yīng)電流的大小分別為I1、I2和I3。則()A.I1<I3<I2 B.I1>I3>I2C.I1=I2>I3 D.I1=I2=I3【答案】C【解析】設(shè)圓線框的半徑為r,則由題意可知正方形線框的邊長(zhǎng)為2r,正六邊形線框的邊長(zhǎng)為r;所以圓線框的周長(zhǎng)為C2=2πr,面積為S2=πr2同理可知正方形線框的周長(zhǎng)和面積分別為C1=8r,S1=4r2正六邊形線框的周長(zhǎng)和面積分別為C3=6r,S3=eq\f(3\r(3)r2,2)三個(gè)線框材料、粗細(xì)相同,根據(jù)電阻定律R=ρeq\f(L,S橫截面)可知三個(gè)線框電阻之比為R1∶R2∶R3=C1∶C2∶C3=4∶π∶3根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有I=eq\f(E,R)=eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(S,R)由于三個(gè)線框處于同一隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)中,可得電流之比為I1∶I2∶I3=eq\f(S1,R1)∶eq\f(S2,R2)∶eq\f(S3,R3)=2∶2∶eq\r(3)即I1=I2>I3,故選項(xiàng)C正確。題型三電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問題1.電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問題的分析方法(1)分析導(dǎo)體棒的受力,畫出受力示意圖(注意將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖).(2)注意動(dòng)態(tài)變化過程分析2.能量轉(zhuǎn)化及焦耳熱的求法(1)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系(2)焦耳熱的三種求法①焦耳定律:Q=I2Rt,適用于電流、電阻不變的情況.②功能關(guān)系:Q=W克安,W克安表示克服安培力做的功,電流變或不變都適用.③能量轉(zhuǎn)化:Q=ΔE其他,ΔE其他表示其他能的減少量,電流變或不變都適用.類型1電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題【例1】如圖所示,兩平行且無限長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ與水平面的夾角為θ=30°,兩導(dǎo)軌之間的距離為L(zhǎng)=1m,兩導(dǎo)軌M、P之間接入電阻R=0.2Ω,導(dǎo)軌電阻不計(jì),在abdc區(qū)域內(nèi)有一個(gè)方向垂直于兩導(dǎo)軌平面向下的磁場(chǎng)Ⅰ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B0=1T,磁場(chǎng)的寬度x1=1m;在cd連線以下區(qū)域有一個(gè)方向也垂直于導(dǎo)軌平面向下的磁場(chǎng)Ⅱ,磁感應(yīng)強(qiáng)度B1=0.5T。一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的金屬棒垂直放在金屬導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒的電阻r=0.2Ω,若金屬棒在離ab連線上端x0處自由釋放,則金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ恰好做勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ后,經(jīng)過ef時(shí)又達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),cd與ef之間的距離x2=8m。(g取10m/s2)。求:(1)金屬棒在磁場(chǎng)Ⅰ運(yùn)動(dòng)的速度大小;(2)金屬棒滑過cd位置時(shí)的加速度大?。?3)金屬棒在磁場(chǎng)Ⅱ中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的速度大小?!敬鸢浮?1)2m/s(2)3.75m/s2(3)8m/s【解析】(1)金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ做勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)速度大小為v0由平衡條件得mgsinθ=F安而F安=I0LB0,I0=eq\f(B0Lv0,R+r)解得v0=2m/s。(2)金屬棒滑過cd位置時(shí),其受力如圖所示。由牛頓第二定律得mgsinθ-F安′=ma,而F安′=I1LB1,I1=eq\f(B1Lv0,R+r)解得a=3.75m/s2。(3)金屬棒在磁場(chǎng)Ⅱ區(qū)域中達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),設(shè)速度大小為v1,則mgsinθ=F安″,而F安″=B1I2L,I2=eq\f(B1Lv1,R+r),代入數(shù)據(jù)解得v1=8m/s。類型2電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)與能量的綜合問題【例2】(2022·河南洛陽市模擬)如圖甲所示,金屬導(dǎo)軌MN和PQ平行,間距L=1m,與水平面之間的夾角α=37°,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2.0T,方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,MP間接有阻值R=1.5Ω的電阻,質(zhì)量m=0.5kg,接入電路中電阻r=0.5Ω的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置,金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2.現(xiàn)用恒力F沿導(dǎo)軌平面向上拉金屬桿ab,使其由靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬桿上滑的位移x=3.8m時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),金屬桿始終與導(dǎo)軌接觸良好,對(duì)應(yīng)過程的v-t圖像如圖乙所示.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì).求:(1)恒力F的大小及金屬桿的速度為0.4m/s時(shí)的加速度大小;(2)從金屬桿開始運(yùn)動(dòng)到剛達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),通過電阻R的電荷量;(3)從金屬桿開始運(yùn)動(dòng)到剛達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱.【答案】(1)5.8N2.4m/s2(2)3.8C(3)1.8375J【解析】(1)當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),由平衡條件得F=μmgcos37°+mgsin37°+F安由題圖乙知v=1m/s,則F安=BIL=eq\f(B2L2v,R+r)=2N解得F=5.8N當(dāng)金屬桿的速度為0.4m/s時(shí)F安1=BI1L=eq\f(B2L2v1,R+r)=0.8N由牛頓第二定律有F-μmgcos37°-mgsin37°-F安1=ma解得a=2.4m/s2.(2)由q=eq\x\to(I)·Δteq\x\to(I)=eq\f(\x\to(E),R+r)eq\x\to(E)=eq\f(ΔΦ,Δt)得q=eq\f(ΔΦ,R+r)=eq\f(BLx,R+r)=3.8C.(3)從金屬桿開始運(yùn)動(dòng)到剛到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài),由動(dòng)能定理得(F-μmgcos37°-mgsin37°)x+W安=eq\f(1,2)mv2-0又Q=|W安|=7.35J,所以解得Qr=eq\f(r,R+r)Q=1.8375J.題型四動(dòng)量觀點(diǎn)在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用類型1動(dòng)量定理在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用在導(dǎo)體單桿切割磁感線做變加速運(yùn)動(dòng)時(shí),若牛頓運(yùn)動(dòng)定律和能量觀點(diǎn)不能解決問題,可運(yùn)用動(dòng)量定理巧妙解決問題求解的物理量應(yīng)用示例電荷量或速度-Beq\x\to(I)LΔt=mv2-mv1,q=eq\x\to(I)Δt,即-BqL=mv2-mv1位移-eq\f(B2L2\x\to(v)Δt,R總)=0-mv0,即-eq\f(B2L2x,R總)=0-mv0時(shí)間-Beq\x\to(I)LΔt+F其他Δt=mv2-mv1即-BLq+F其他Δt=mv2-mv1已知電荷量q、F其他(F其他為恒力)-eq\f(B2L2\x\to(v)Δt,R總)+F其他Δt=mv2-mv1,即-eq\f(B2L2x,R總)+F其他Δt=mv2-mv1已知位移x、F其他(F其他為恒力)【例1】(多選)(2022·河南開封市二模)如圖所示,在光滑的水平面上有一方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng).磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè),一正方形線框由位置Ⅰ以4.5m/s的初速度垂直于磁場(chǎng)邊界水平向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過位置Ⅱ,當(dāng)運(yùn)動(dòng)到位置Ⅲ時(shí)速度恰為零,此時(shí)線框剛好有一半離開磁場(chǎng)區(qū)域.線框的邊長(zhǎng)小于磁場(chǎng)區(qū)域的寬度.若線框進(jìn)、出磁場(chǎng)的過程中通過線框橫截面的電荷量分別為q1、q2,線框經(jīng)過位置Ⅱ時(shí)的速度為v.則下列說法正確的是()A.q1=q2 B.q1=2q2C.v=1.0m/s D.v=1.5m/s【答案】BD【解析】根據(jù)q=eq\f(ΔΦ,R)=eq\f(BS,R)可知,線框進(jìn)、出磁場(chǎng)的過程中通過線框橫截面的電荷量q1=2q2,故A錯(cuò)誤,B正確;線圈從開始進(jìn)入到位置Ⅱ,由動(dòng)量定理-Beq\x\to(I1)LΔt1=mv-mv0,即-BLq1=mv-mv0,同理線圈從位置Ⅱ到位置Ⅲ,由動(dòng)量定理-Beq\x\to(I2)LΔt2=0-mv,即-BLq2=0-mv,聯(lián)立解得v=eq\f(1,3)v0=1.5m/s,故C錯(cuò)誤,D正確.【例2】(多選)(2022·湖南卷·10)如圖,間距L=1m的U形金屬導(dǎo)軌,一端接有0.1Ω的定值電阻R,固定在高h(yuǎn)=0.8m的絕緣水平桌面上.質(zhì)量均為0.1kg的勻質(zhì)導(dǎo)體棒a和b靜止在導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直,接入電路的阻值均為0.1Ω,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),導(dǎo)體棒a距離導(dǎo)軌最右端1.74m.整個(gè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.1T.用F=0.5N沿導(dǎo)軌水平向右的恒力拉導(dǎo)體棒a,當(dāng)導(dǎo)體棒a運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌最右端時(shí),導(dǎo)體棒b剛要滑動(dòng),撤去F,導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌后落到水平地面上.重力加速度取10m/s2,不計(jì)空氣阻力,不計(jì)其他電阻,下列說法正確的是()A.導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地過程中,水平位移為0.6mB.導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地前,其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變C.導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中,導(dǎo)體棒b有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)D.導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中,通過電阻R的電荷量為0.58C【答案】BD【解析】導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向向里,流過導(dǎo)體棒b的電流方向向里,由左手定則可知安培力向左,則導(dǎo)體棒b有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),故C錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒b與電阻R并聯(lián),有I=eq\f(BLv,0.15Ω),當(dāng)導(dǎo)體棒a運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌最右端時(shí),導(dǎo)體棒b剛要滑動(dòng),有B·eq\f(I,2)·L=μmg,聯(lián)立解得導(dǎo)體棒a的速度為v=3m/s,導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地前做平拋運(yùn)動(dòng),有x=vt,h=eq\f(1,2)gt2,聯(lián)立解得導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地過程中水平位移為x=1.2m,故A錯(cuò)誤;導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地前做平拋運(yùn)動(dòng),水平速度切割磁感線,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變,故B正確;導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中,通過電路的電荷量為q=eq\x\to(I)·Δt=eq\f(BL·Δx,0.15Ω)=eq\f(0.1×1×1.74,0.15)C=1.16C,導(dǎo)體棒b與電阻R并聯(lián),則通過電阻R的電荷量為qR=eq\f(q,2)=0.58C,故D正確.類型2動(dòng)量守恒定律在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用雙桿模型物理模型“一動(dòng)一靜”:甲桿靜止不動(dòng),乙桿運(yùn)動(dòng),其實(shí)質(zhì)是單桿問題,不過要注意問題包含著一個(gè)條件——甲桿靜止,受力平衡兩桿都在運(yùn)動(dòng),對(duì)于這種情況,要注意兩桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是相加還是相減;系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒分析方法動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)通常情況下一個(gè)金屬桿做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),而另一個(gè)金屬桿做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng),最終兩金屬桿以共同的速度勻速運(yùn)動(dòng)能量觀點(diǎn)兩桿系統(tǒng)機(jī)械能減少量等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱之和動(dòng)量觀點(diǎn)對(duì)于兩金屬桿在平直的光滑導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的情況,如果兩金屬桿所受的外力之和為零,則考慮應(yīng)用動(dòng)量守恒定律處理問題【例1】(多選)(2022·河北省模擬)如圖所示,兩根相距L且電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌左端為弧形,右端水平,且水平部分處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.銅棒a、b電阻均為R、質(zhì)量均為m,均與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好,銅棒b靜止在導(dǎo)軌水平部分,銅棒a在弧形導(dǎo)軌上從距離水平部分高度為h=0.5L處由靜止釋放,重力加速度為g,關(guān)于此后的過程,下列說法正確的是()A.回路中的最大電流為eq\f(\r(gL)BL,R)B.銅棒b的最大加速度為eq\f(\r(gL)B2L2,2mR)C.銅棒b獲得的最大速度為eq\r(gL)D.回路中產(chǎn)生的總焦耳熱為eq\f(mgL,4)【答案】BD【解析】銅棒a沿弧形導(dǎo)軌下滑,剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí),由機(jī)械能守恒定律有mgh=eq\f(1,2)mv2,且h=0.5L,解得v=eq\r(gL),回路中的最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,回路中的最大電流I=eq\f(E,2R),聯(lián)立解得I=eq\f(BL\r(gL),2R),故A錯(cuò)誤;銅棒b受到的最大安培力F安=BIL,由牛頓第二定律有F安=ma,解得銅棒b的最大加速度a=eq\f(B2L2\r(gL),2mR),故B正確;銅棒a、b在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的過程中,整體所受合外力為零,動(dòng)量守恒,最終銅棒a、b速度相等,由動(dòng)量守恒定律得mv=2mv′,解得銅棒b獲得的最大速度為v′=eq\f(\r(gL),2),故C錯(cuò)誤;由能量守恒定律得,回路中產(chǎn)生的總焦耳熱為Q=eq\f(1,2)mv2-eq\f(1,2)×2mv′2=eq\f(mgL,4),故D正確.【例2】.(多選)(2022·北京市模擬)如圖,兩根足夠長(zhǎng)的固定的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi),兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng).導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒1和2,構(gòu)成矩形回路.兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為m,接入電路電阻皆為R,回路中其余部分的電阻可不計(jì),在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.初始棒2靜止,棒1有指向棒2的初速度v0.若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸,則()A.棒1的最小速度為零B.棒2的最大加速度為eq\f(B2L2v0,2mR)C.棒1兩端電壓的最大值為BLv0D.棒2產(chǎn)生的最大熱量為eq\f(1,8)mv02【答案】BD【解析】當(dāng)導(dǎo)體棒1開始運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中有感應(yīng)電流,兩導(dǎo)體棒受到大小相等的安培力作用,棒1做減速運(yùn)動(dòng),棒2做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩棒速度相等時(shí),回路中電流等于零,兩棒受力平衡,都做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)棒1的速度最小,A錯(cuò)誤;當(dāng)導(dǎo)體棒1剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒2的加速度最大,有E=BLv0,此時(shí)回路中的電流I=eq\f(E,R+R)=eq\f(BLv0,2R),由牛頓第二定律可得F=BIL=Beq\f(BLv0,2R)L=eq\f(B2L2v0,2R)=ma,得a=eq\f(B2L2v0,2mR),B正確;當(dāng)導(dǎo)體棒1剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,感應(yīng)電流最大,則棒1兩端電壓最大值為U1=IR=eq\f(ER,2R)=eq\f(1,2)BLv0,C錯(cuò)誤;當(dāng)兩棒的速度相等時(shí),系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱最多,從開始運(yùn)動(dòng)到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)過程中,兩棒的總動(dòng)量守恒,設(shè)向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律可得mv0=2mv,由能量守恒定律可得eq\f(1,2)mv02=eq\f(1,2)×2mv2+Q,導(dǎo)體棒2產(chǎn)生的最大熱量為Q2=eq\f(1,2)Q,聯(lián)立解得Q2=eq\f(1,8)mv02,D正確.【專題突破練】1.(2022·河南省三模)航母上的飛機(jī)起飛可以利用電磁驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn).電磁驅(qū)動(dòng)原理示意圖如圖所示,在固定線圈左右兩側(cè)對(duì)稱位置放置兩個(gè)閉合金屬圓環(huán),鋁環(huán)和銅環(huán)的形狀、大小相同,已知銅的電阻率較小,不計(jì)所有接觸面間的摩擦,則閉合開關(guān)S的瞬間()A.鋁環(huán)向右運(yùn)動(dòng),銅環(huán)向左運(yùn)動(dòng)B.鋁環(huán)和銅環(huán)都向右運(yùn)動(dòng)C.銅環(huán)受到的安培力小于鋁環(huán)受到的安培力D.從左向右看,銅環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向【答案】D【解析】閉合開關(guān)S的瞬間,穿過兩個(gè)金屬圓環(huán)的磁通量均增大,為阻礙磁通量的增大,鋁環(huán)向左運(yùn)動(dòng),銅環(huán)向右運(yùn)動(dòng),A、B錯(cuò)誤;由于銅環(huán)和鋁環(huán)的形狀、大小相同,銅的電阻率較小,故銅環(huán)的電阻較小,兩環(huán)對(duì)稱放在固定線圈兩側(cè),閉合開關(guān)S瞬間,穿過兩環(huán)的磁通量的變化率相等,則兩環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,則銅環(huán)中的感應(yīng)電流較大,故銅環(huán)受到的安培力較大,C錯(cuò)誤;由右手螺旋定則可知,閉合開關(guān)S瞬間,穿過銅環(huán)的磁通量向左增大,由楞次定律知,從左向右看,銅環(huán)中的感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向,D正確.2.(2022·黑龍江省哈爾濱三中模擬)半徑為L(zhǎng)的圓形磁場(chǎng)區(qū)域如圖所示,左側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,右側(cè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.導(dǎo)體棒AB長(zhǎng)為2L,與圓磁場(chǎng)的直徑重合.當(dāng)導(dǎo)體棒以角速度ω繞其中點(diǎn)在紙面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒兩端的電勢(shì)差UAB為()A.0 B.eq\f(BL2ω,2)C.BL2ω D.2BL2ω【答案】C【解析】由右手定則可知,A端電勢(shì)高于B端電勢(shì),由安培定則可知UAO=UOB=eq\f(1,2)BL2ω,則有UAB=UAO+UOB=BL2ω,故選C.2.(多選)(2022·山東濱州市高三期末)如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一質(zhì)量為m、阻值為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的閉合正方形金屬線框abcd固定在長(zhǎng)度為2L的絕緣輕質(zhì)細(xì)桿一端,細(xì)桿另一端在O點(diǎn)可繞垂直紙面的水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng).線框ad邊靠近觀察者,金屬線框從右側(cè)與O點(diǎn)等高處水平無初速度釋放,線框擺到最低點(diǎn)的另一側(cè),細(xì)桿與豎直方向的最大夾角為θ(如圖),線框平面始終垂直紙面,重力加速度為g.此過程中,下列說法正確的是()A.線框中感應(yīng)電流的方向始終是d→c→b→a→dB.線框擺到最低點(diǎn)時(shí),線框ab邊所受安培力為零C.流過線框某一橫截面的電荷量為eq\f(BL2sinθ+1,R)D.線框產(chǎn)生的電熱為2mgLcosθ【答案】AC【解析】閉合正方形金屬線框abcd在轉(zhuǎn)動(dòng)中,ab邊和cd邊在磁場(chǎng)中切割磁感線,由于cd邊比ab邊切割速度大,由右手定則判定,金屬線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是d→c→b→a→d,因?yàn)榫€框是擺動(dòng)的,ab邊和cd邊切割磁感線的方向不變,所以線框中感應(yīng)電流的方向一直不變,A正確;線框擺到最低點(diǎn)時(shí),線框速度最大,因線框中有電流經(jīng)ab邊,所以ab邊所受安培力不為零,B錯(cuò)誤;金屬線框在磁場(chǎng)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)中,設(shè)所用時(shí)間為Δt,穿過金屬線框的磁通量的變化量等于ΔΦ=BL2-(-BL2sinθ)=BL2(sinθ+1),金屬線框中感應(yīng)電流的平均值為eq\x\to(I)=eq\f(\x\to(E),R)=eq\f(ΔΦ,R·Δt)=eq\f(BL2sinθ+1,R·Δt),由電流的定義式可知,流經(jīng)線框某一橫截面的電荷量為q=eq\x\to(I)Δt=eq\f(BL2sinθ+1,R),C正確;由能量守恒定律可知,線框產(chǎn)生的電熱等于金屬線框減少的機(jī)械能,則有Q=mgΔh=mg(2L+eq\f(1,2)L)cosθ=eq\f(5,2)mgLcosθ,D錯(cuò)誤.3.(多選)(2022·廣東深圳市模擬)如圖甲所示,正方形線圈abcd內(nèi)有垂直于線圈的勻強(qiáng)磁場(chǎng),已知線圈匝數(shù)n=10,邊長(zhǎng)ab=1m,線圈總電阻r=1Ω,線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示.設(shè)圖示的磁場(chǎng)方向與感應(yīng)電流方向?yàn)檎较颍瑒t下列有關(guān)線圈的電動(dòng)勢(shì)e、感應(yīng)電流i、ab邊受到的安培力F(取向下為正方向)以及焦耳熱Q隨時(shí)間t的變化圖像正確的是()【答案】CD【解析】在0~1s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e1=eq\f(nSΔB,Δt)=2V,方向?yàn)槟鏁r(shí)針,同理在1~5s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e2=eq\f(nSΔB2,Δt2)=1V,方向?yàn)轫槙r(shí)針,A錯(cuò)誤;0~1s內(nèi)的感應(yīng)電流大小為i1=eq\f(e1,r)=2A,方向?yàn)槟鏁r(shí)針(負(fù)值),同理1~5s內(nèi)的感應(yīng)電流大小為i2=1A,方向?yàn)轫槙r(shí)針(正值),B錯(cuò)誤;ab邊受到的安培力大小為F=nBiL,可知在0~1s內(nèi),F(xiàn)均勻增大,大小范圍為0≤F≤4N,方向向下(正值),在1~3s內(nèi),F(xiàn)均勻減小,大小范圍為0≤F≤2N,方向向上(負(fù)值),在3~5s內(nèi),F(xiàn)均勻增大,大小范圍為0≤F≤2N,方向向下(正值),C正確;線圈產(chǎn)生的焦耳熱為Q=eit,在0~1s內(nèi),隨時(shí)間均勻增大,ΔQ1=4J,在1~5s內(nèi),隨時(shí)間均勻增大,ΔQ2=4J,D正確.4.(多選)(2022·河南鄭州市二模)在甲、乙、丙圖中,MN、PQ是固定在同一水平面內(nèi)足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌.導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌都處于垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì),導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽略,甲圖中的電容器C原來不帶電.現(xiàn)給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v0,對(duì)甲、乙、丙圖中導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述正確的是()A.甲圖中,棒ab最終做勻速運(yùn)動(dòng)B.乙圖中,棒ab做勻減速運(yùn)動(dòng)直到最終靜止C.丙圖中,棒ab最終做勻速運(yùn)動(dòng)D.甲、乙、丙中,棒ab最終都靜止【答案】AC【解析】題圖甲中,導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流而使電容器充電,當(dāng)電容器C極板間電壓與導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等時(shí),電路中沒有電流,此時(shí)ab棒不受安培力作用,向右做勻速運(yùn)動(dòng),故A正確;題圖乙中,導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,通過電阻R轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,ab棒速度減小,當(dāng)ab棒的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí),ab棒靜止,又由I=eq\f(BLv,R),F(xiàn)=BIL,由于速度減小,則產(chǎn)生的感應(yīng)電流減小,導(dǎo)體棒所受安培力減小,根據(jù)牛頓第二定律可知導(dǎo)體棒的加速度減小,所以題圖乙中,棒ab做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)直到最終靜止,故B錯(cuò)誤;題圖丙中,導(dǎo)體棒先受到向左的安培力作用向右做減速運(yùn)動(dòng),速度減為零后在安培力作用下向左做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源的電動(dòng)勢(shì)相等時(shí),電路中沒有電流,此時(shí)ab棒向左做勻速運(yùn)動(dòng),故C正確;由以上分析可知,甲、乙、丙中,只有題圖乙中棒ab最終靜止,故D錯(cuò)誤.5.(2022·山東泰安市高三期末)如圖所示,間距為L(zhǎng)的平行光滑足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌固定傾斜放置,傾角θ=30°,虛線ab、cd垂直于導(dǎo)軌,在ab、cd間有垂直于導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量均為m、阻值均為R的金屬棒PQ、MN并靠在一起垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上.釋放金屬棒PQ,當(dāng)PQ到達(dá)ab瞬間,再釋放金屬棒MN;PQ進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)PQ到達(dá)cd時(shí),MN剛好到達(dá)ab.不計(jì)導(dǎo)軌電阻,兩金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好,重力加速度為g.則MN通過磁場(chǎng)過程中,PQ上產(chǎn)生的焦耳熱為()A.eq\f(2m3g2R2,B4L4) B.eq\f(m3g2R2,B4L4)C.eq\f(m3g2R2,4B4L4) D.eq\f(m3g2R2,2B4L4)【答案】D【解析】由題意知PQ進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng),則由平衡條件得安培力為F=mgsinθ,又因?yàn)镕=BIL=eq\f(B2L2v,2R),解得金屬棒速度為v=eq\f(mgR,B2L2),電流為I=eq\f(mg,2BL),因?yàn)榻饘侔魪尼尫诺絼傔M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律知mgsinθ=ma,所以加速時(shí)間為t=eq\f(v,a),由題意知當(dāng)PQ到達(dá)cd時(shí),MN剛好到達(dá)ab,即金屬棒穿過磁場(chǎng)的時(shí)間等于進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速時(shí)間,且MN在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況和PQ一致,故MN通過磁場(chǎng)過程中,PQ上產(chǎn)生的焦耳熱為Q焦耳=I2Rt,解得Q焦耳=eq\f(m3g2R2,2B4L4),故選D.6.(2022·廣東潮州市湘橋區(qū)鐵鋪中學(xué)模擬)紙面內(nèi)一正方形金屬線框MNPQ的PQ邊與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界重合,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向外且范圍足夠大.第一次將金屬線框以速度v勻速拉進(jìn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)(如圖甲);第二次金屬線框以PQ邊為軸勻

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論