第5講 電磁感應(yīng)規(guī)律綜合應(yīng)用

1、第5講 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用【要點(diǎn)歸納透析】要點(diǎn)一：電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的理解和分類(lèi) 例1 (17分)(高考廣東卷)如下圖(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L0.3 m，導(dǎo)軌左端連接R0.6 的電阻區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面的B0.6 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)扗0.2 m細(xì)金屬棒A1和A2用長(zhǎng)為2D0.4 m 的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r0.3 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，使金屬棒以恒定速度v1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場(chǎng)，計(jì)算從金屬棒A1進(jìn)入磁場(chǎng)(t0)到A2離開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度，并在圖(b)中畫(huà)出解決此類(lèi)問(wèn)

2、題要分清電路的組成，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分為電源，其電路部分為內(nèi)電路其余則為外電路，然后畫(huà)出等效電路圖，再結(jié)合電磁感應(yīng)定律及直流電路的知識(shí)即可求解跟蹤發(fā)散：如右圖所示，MN和PQ為豎直方向的兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)為0.40 m，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.50 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直質(zhì)量m為6.0103 kg，電阻為1.0 的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸導(dǎo)軌兩端分別接有滑動(dòng)變阻器和阻值為3.0 的電阻R1.當(dāng)桿ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)以速率為v勻速下滑，整個(gè)電路消耗的電功率P為0.27 W，重力加速度取10 m/s2，試求速率v和滑動(dòng)變阻器接入電路部分的阻值R2.要點(diǎn)二：電

3、磁感應(yīng)圖象問(wèn)題分析例2 (高考全國(guó)卷)矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線(xiàn)的方向與導(dǎo)線(xiàn)框所在平面垂直規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如下圖所示若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，下列it圖中正確的是() (1)圖象問(wèn)題大體可分為兩類(lèi)： 由給出的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖象 由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)物理量不管是哪種類(lèi)型，電磁感應(yīng)中圖象問(wèn)題常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)律分析解決(2) 解決圖象類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是明確坐標(biāo)軸的意義，明確圖象上各點(diǎn)坐標(biāo)的含義跟蹤發(fā)散： 一矩形線(xiàn)圈位于一隨時(shí)間t變化的磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直線(xiàn)圈所在的平

4、面(紙面)向里，如下圖甲所示磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示以I表示線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流，以圖甲中線(xiàn)圈上箭頭所示方向的電流為正，則以下的It圖中正確的是() 要點(diǎn)三：電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合問(wèn)題中的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn) 例3 (16分)(寧波模擬)如下圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角30，導(dǎo)軌電阻不計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡的電阻RL4R，定值電阻R12R，電阻箱電阻調(diào)到使R212R，重力加速度為g，現(xiàn)

5、將金屬棒由靜止釋放，試求：(1)金屬棒下滑的最大速度為多大？(2)當(dāng)金屬棒下滑距離為s0時(shí)速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開(kāi)始下滑2s0的過(guò)程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱 (1)解答此類(lèi)題的關(guān)鍵是弄清做功情況和能量轉(zhuǎn)化情況(2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能 跟蹤發(fā)散：(高考廣東單科)如圖(a)所示，一個(gè)電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線(xiàn)與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路線(xiàn)圈的半徑為r1，在線(xiàn)圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線(xiàn)圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線(xiàn)如圖(b)所示圖線(xiàn)與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導(dǎo)線(xiàn)的電阻不計(jì)求0至t1時(shí)

6、間內(nèi)(1)通過(guò)電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量【知能提升測(cè)試】一、選擇題(本大題共9個(gè)小題，每小題7分，共63分，每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1.一個(gè)長(zhǎng)方形的金屬線(xiàn)框放在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線(xiàn)框所在平面垂直，如右圖所示，線(xiàn)框在水平恒力F作用下，由靜止開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，一直到被拉出磁場(chǎng)在此過(guò)程中，若線(xiàn)框的速度逐漸增大，線(xiàn)框中的感應(yīng)電流的大小隨時(shí)間變化的圖象可能是下列圖中的()2如右圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時(shí)兩端的電阻)，

7、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，與環(huán)的最高點(diǎn)A鉸鏈連接的長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線(xiàn)速度為v，則這時(shí)AB兩端的電壓大小為()A. B.C. DBav3如右圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，直導(dǎo)線(xiàn)MN垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電容器的電容為C，除電阻R外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線(xiàn)的電阻均不計(jì)，現(xiàn)給導(dǎo)線(xiàn)MN一初速度，使導(dǎo)線(xiàn)MN向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)，則()A電容器兩端的電壓為零B電阻兩端的電壓為BLvC電容器所帶電荷量為CBLvD為保持MN勻速運(yùn)動(dòng)，需對(duì)其施加的

8、拉力大小為4.如右圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng)，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，受到安培力的大小為F.此時(shí)()A電阻R1消耗的熱功率為Fv/3B電阻R2消耗的熱功率為Fv/6C整個(gè)裝置因摩擦而消耗的熱功率為mgvcos D整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為(Fmgcos )v5(揚(yáng)州模擬)如下圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角60斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如下圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒

9、ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较颍瑒t在0t時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是()6.如右圖所示電路，兩根光滑金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌下端接有電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，斜面處在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電阻可略去不計(jì)的金屬棒ab質(zhì)量為m，受到沿斜面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用，金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，則它在下滑h高度的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是()A作用在金屬棒上各力的合力做功為零B重力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

10、電能C重力與恒力F做功的代數(shù)和等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D金屬棒克服安培力做功等于重力與恒力F做的總功與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和7如下圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面一導(dǎo)線(xiàn)框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界P重合導(dǎo)線(xiàn)框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如下圖所示從t0時(shí)刻開(kāi)始，線(xiàn)框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，以abcdef為線(xiàn)框中的電動(dòng)勢(shì)E的正方向，以下四個(gè)Et關(guān)系示意圖中正確的是()8如右圖所示，ab、cd為兩根水平放置且相互平行的金屬軌道，相距L，左右兩端各連接一個(gè)阻值均為R的定值電阻，軌道中央有一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN，其

11、垂直放在兩軌道上且與兩軌道接觸良好，棒及軌道的電阻不計(jì)整個(gè)裝置處于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.棒MN在外驅(qū)動(dòng)力作用下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)周期為T(mén)，振幅為A，通過(guò)中心位置時(shí)的速度為v0.則驅(qū)動(dòng)力對(duì)棒做功的平均功率為()A. B.C. D.9(年高考福建理綜)如右圖所示，固定位置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離L時(shí)，速度恰好

12、達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g，則此過(guò)程()A桿的速度最大值為B流過(guò)電阻R的電荷量為C恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量D恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量二、計(jì)算題(本大題各3個(gè)小題，共37分，解答時(shí)請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)10(11分)如圖(a)所示，面積 S0.2 m2的線(xiàn)圈，匝數(shù)n630匝，總電阻r1.0 ，線(xiàn)圈處在變化的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖(b)所示規(guī)律變化，方向垂直線(xiàn)圈平面圖(a)中傳感器可看成一個(gè)純電阻R，

13、并標(biāo)有“3 V、0.9 W”，滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10 、1 A”，試回答下列問(wèn)題： (1)設(shè)磁場(chǎng)垂直紙面向外為正方向，試判斷通過(guò)電流表的電流方向；(2)為了保證電路的安全，求電路中允許通過(guò)的最大電流；(3)若滑動(dòng)變阻器觸頭置于最左端，為了保證電路的安全，圖(b)中的t0最小值是多少？11(12分) 如右圖所示，兩足夠長(zhǎng)且間距L1 m的光滑平行導(dǎo)軌固定于豎直平面內(nèi)，導(dǎo)軌的下端連接著一個(gè)阻值R1 的電阻質(zhì)量為m0.6 kg的光滑金屬棒MN靠在導(dǎo)軌上，可沿導(dǎo)軌滑動(dòng)且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)導(dǎo)軌處在空間足夠大的垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1 T現(xiàn)用內(nèi)阻r1 的電動(dòng)機(jī)牽引金屬棒MN，使其從靜止

14、開(kāi)始運(yùn)動(dòng)直到獲得穩(wěn)定速度，當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1 A和8 V(金屬棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，重力加速度g取10 m/s2)，求：(1)當(dāng)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率；(2)金屬棒獲得的穩(wěn)定速度的大小12(14分)如下圖所示，在一光滑水平的桌面上，放置一質(zhì)量為M，寬為L(zhǎng)的足夠長(zhǎng)“U”型框架，其ab部分的電阻為R，框架其他部分電阻不計(jì)垂直于框架兩邊放一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒cd，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，棒通過(guò)跨過(guò)一定滑輪的細(xì)線(xiàn)與勁度系數(shù)為k的另一端固定的輕彈簧相連開(kāi)始彈簧處于自然狀態(tài)，框架和棒均靜止現(xiàn)在讓框架在大小為2mg的水平拉力作用下，向右做加速運(yùn)

15、動(dòng)，引起棒的運(yùn)動(dòng)可看成是緩慢的水平桌面位于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求：(1)框架和棒剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬間，框架的加速度為多大？(2)框架最后做勻速運(yùn)動(dòng)(棒處于靜止?fàn)顟B(tài))時(shí)的速度多大？(3)若框架通過(guò)位移s后開(kāi)始勻速，已知彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式為kx2(x為彈簧的形變量)，則在框架通過(guò)位移s的過(guò)程中，回路中產(chǎn)生的電熱為多少？第5講 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的理解和分類(lèi)(1)判斷感應(yīng)電流和電動(dòng)勢(shì)的方向，都是利用“相當(dāng)于電源”的部分根據(jù)右手定則或楞次定律判定的實(shí)際問(wèn)題中應(yīng)注意外電路電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì)，而內(nèi)電路則相反(2)在閉合電路中，“相當(dāng)于電源”的導(dǎo)體兩端的電壓與真實(shí)的

16、電源兩端的電壓一樣，等于路端電壓，而不等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (17分)(高考廣東卷)如下圖(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L0.3 m，導(dǎo)軌左端連接R0.6 的電阻區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面的B0.6 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)扗0.2 m細(xì)金屬棒A1和A2用長(zhǎng)為2D0.4 m 的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r0.3 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，使金屬棒以恒定速度v1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場(chǎng)，計(jì)算從金屬棒A1進(jìn)入磁場(chǎng)(t0)到A2離開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度，并在圖(b)中畫(huà)出 t1t2(0.2 s0.4 s)E0，I20

17、 (3分)t2t3(0.4 s0.6 s)同理：I30.12 A(3分)故00.2 s內(nèi)I0.12 A02 s0.4 s內(nèi)I004 s0.6 s內(nèi)I0.12 A (2分)I與t的關(guān)系如圖解決此類(lèi)問(wèn)題要分清電路的組成，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分為電源，其電路部分為內(nèi)電路其余則為外電路，然后畫(huà)出等效電路圖，再結(jié)合電磁感應(yīng)定律及直流電路的知識(shí)即可求解如右圖所示，MN和PQ為豎直方向的兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)為0.40 m，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.50 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直質(zhì)量m為6.0103 kg，電阻為1.0 的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，并與其保持光滑接觸導(dǎo)軌兩端分別接有滑動(dòng)變阻器和阻值

18、為3.0 的電阻R1.當(dāng)桿ab達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)以速率為v勻速下滑，整個(gè)電路消耗的電功率P為0.27 W，重力加速度取10 m/s2，試求速率v和滑動(dòng)變阻器接入電路部分的阻值R2. 【答案】4.5 m/s6.0 電磁感應(yīng)圖象問(wèn)題分析 對(duì)圖象的認(rèn)識(shí)，應(yīng)從以下幾方面注意：(1)明確圖象所描述的物理意義；(2)必須明確各種“十”、“一”的含義；(3)必須明確斜率的含義；(4)必須建立圖象和電磁感應(yīng)過(guò)程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；(5)注意理解：三個(gè)相似關(guān)系及其各自的物理意義： (2008年高考全國(guó)卷)矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線(xiàn)的方向與導(dǎo)線(xiàn)框所在平面垂直規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間

19、變化的規(guī)律如下圖所示若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，下列it圖中正確的是() 【解析】由Bt圖象，01 s內(nèi)通過(guò)線(xiàn)框的磁通量向里且增大，由楞次定律知在線(xiàn)框中產(chǎn)生逆時(shí)針(即負(fù)方向)的恒定電流，1 s2 s通過(guò)線(xiàn)框的磁通量向里減小，2 s3 s通過(guò)線(xiàn)框的磁通量向外增大，由楞次定律1 s3 s產(chǎn)生相同的感應(yīng)電流，順時(shí)針(正方向)大小恒定，同理3 s4 s的感應(yīng)電流為負(fù)方向恒定故D項(xiàng)對(duì)【答案】D (1)圖象問(wèn)題大體可分為兩類(lèi)：由給出的電磁感應(yīng)過(guò)程選出或畫(huà)出正確的圖象由給定的有關(guān)圖象分析電磁感應(yīng)過(guò)程，求解相應(yīng)物理量不管是哪種類(lèi)型，電磁感應(yīng)中圖象問(wèn)題常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等規(guī)

20、律分析解決(2)解決圖象類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是明確坐標(biāo)軸的意義，明確圖象上各點(diǎn)坐標(biāo)的含義 一矩形線(xiàn)圈位于一隨時(shí)間t變化的磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直線(xiàn)圈所在的平面(紙面)向里，如下圖甲所示磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示以I表示線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流，以圖甲中線(xiàn)圈上箭頭所示方向的電流為正，則以下的It圖中正確的是()【解析】由題干圖乙可知，在01 s的時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，由楞次定律判斷出感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，和題干圖甲中所示電流相反，所以為負(fù)值，B選項(xiàng)和C選項(xiàng)都錯(cuò)誤【答案】A電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合問(wèn)題中的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)和能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn) 在利用能量的轉(zhuǎn)化和守恒解決電磁感應(yīng)中的問(wèn)題時(shí)，要分析安培力的做功情況

21、：安培力在導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是做正功還是做負(fù)功另外，參與能量轉(zhuǎn)化的形式要考慮周全，哪些形式的能量增加，哪些形式的能量減少也要考慮準(zhǔn)確 (16分)(2010年寧波模擬)如下圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角30，導(dǎo)軌電阻不計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡的電阻RL4R，定值電阻R12R，電阻箱電阻調(diào)到使R212R，重力加速度為g，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，試求：(1)金屬棒下滑的最大速度為多大？(2)當(dāng)金屬棒下滑距離為s0

22、時(shí)速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開(kāi)始下滑2s0的過(guò)程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱【思維通道】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)金屬棒在F安mgsin 時(shí)，速度最大(2)金屬棒在下滑過(guò)程中能量守恒 (1)解答此類(lèi)題的關(guān)鍵是弄清做功情況和能量轉(zhuǎn)化情況(2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能 (高考廣東單科)如圖(a)所示，一個(gè)電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線(xiàn)與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路線(xiàn)圈的半徑為r1，在線(xiàn)圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線(xiàn)圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線(xiàn)如圖(b)所示圖線(xiàn)與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導(dǎo)線(xiàn)的電阻不

23、計(jì)求0至t1時(shí)間內(nèi)(1)通過(guò)電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書(shū)中以活頁(yè)形式分冊(cè)裝訂！)(45分鐘，100分)一、選擇題(本大題共9個(gè)小題，每小題7分，共63分，每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1.一個(gè)長(zhǎng)方形的金屬線(xiàn)框放在有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與線(xiàn)框所在平面垂直，如右圖所示，線(xiàn)框在水平恒力F作用下，由靜止開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，一直到被拉出磁場(chǎng)在此過(guò)程中，若線(xiàn)框的速度逐漸增大，線(xiàn)框中的感應(yīng)電流的大小隨時(shí)間變化的圖象可能是下列圖中的()【解析】線(xiàn)框

24、出磁場(chǎng)前，感應(yīng)電流為零，拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中，因線(xiàn)框的速度逐漸增大，線(xiàn)框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大，則安培力逐漸增大，合力逐漸減小，速度增加越來(lái)越慢，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加得越來(lái)越慢，電流的增加越來(lái)越慢，所以只有A圖正確【答案】A2如右圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，與環(huán)的最高點(diǎn)A鉸鏈連接的長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線(xiàn)速度為v，則這時(shí)AB兩端的電壓大小為()A. B.C. DBav【解析】擺到豎直位置時(shí)，AB切割磁感線(xiàn)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EB2aBav.由閉合電路歐姆定律，UABB

25、av，故選A.【答案】A3如右圖所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，直導(dǎo)線(xiàn)MN垂直跨在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.電容器的電容為C，除電阻R外，導(dǎo)軌和導(dǎo)線(xiàn)的電阻均不計(jì)，現(xiàn)給導(dǎo)線(xiàn)MN一初速度，使導(dǎo)線(xiàn)MN向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電路穩(wěn)定后，MN以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)，則()A電容器兩端的電壓為零B電阻兩端的電壓為BLvC電容器所帶電荷量為CBLvD為保持MN勻速運(yùn)動(dòng)，需對(duì)其施加的拉力大小為【解析】當(dāng)棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)EBLv不變，電容器不充電也不放電，無(wú)電流產(chǎn)生，故電阻兩端沒(méi)有電壓，電容器兩板間的電壓為UEBLv，所帶電荷量QCUCBLv，故選項(xiàng)C是正確的【

26、答案】C4.如右圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面成角，導(dǎo)軌與固定電阻R1和R2相連，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面有一導(dǎo)體棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)體棒的電阻與固定電阻R1和R2的阻值均相等，與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向上滑動(dòng)，當(dāng)上滑的速度為v時(shí)，受到安培力的大小為F.此時(shí)()A電阻R1消耗的熱功率為Fv/3B電阻R2消耗的熱功率為Fv/6C整個(gè)裝置因摩擦而消耗的熱功率為mgvcos D整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為(Fmgcos )v【解析】棒ab上滑速度為v時(shí)，切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv，設(shè)棒電阻為R，則R1R2R，回路的總電阻R總R，通過(guò)棒的電流I，棒所受安培力FBIl，通過(guò)電阻R1的電

27、流與通過(guò)電阻R2的電流相等，即I1I2，則電阻R1消耗的熱功率為P1IR，電阻R2消耗的熱功率P2IR.桿與導(dǎo)軌的摩擦力Fmgcos ，故摩擦消耗的熱功率為PFvmgvcos ；整個(gè)裝置消耗的機(jī)械功率為Fvmgvcos (Fmgcos )v.由以上分析可知B、C、D選項(xiàng)正確【答案】BCD5(2010年揚(yáng)州模擬)如下圖甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角60斜向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如下圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)?/p>

28、外力的正方向，則在0t時(shí)間內(nèi)，能正確反映流過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)間t變化的圖象是()【解析】由楞次定律可判定回路中的電流始終為ba方向，由法拉第電磁感應(yīng)定律可判定回路電流大小恒定，故A、B錯(cuò)；由F安BIL可得F安隨B的變化而變化，在0t0時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負(fù)值；在t0t時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎担C上所述，D項(xiàng)正確【答案】D6.如右圖所示電路，兩根光滑金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為的斜面上，導(dǎo)軌下端接有電阻R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，斜面處在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電阻可略去不計(jì)的金屬棒ab質(zhì)量為m，受到沿斜

29、面向上且與金屬棒垂直的恒力F的作用，金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑，則它在下滑h高度的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是()A作用在金屬棒上各力的合力做功為零B重力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C重力與恒力F做功的代數(shù)和等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D金屬棒克服安培力做功等于重力與恒力F做的總功與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之和【解析】由于導(dǎo)軌勻速下滑，故作用在棒上的各個(gè)力的合力做功為零，故A對(duì)；克服安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故B錯(cuò)誤；列出動(dòng)能定理方程WGWFW安0.變形可得WGWFW安可知C正確，D錯(cuò)誤【答案】AC7如下圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面一導(dǎo)線(xiàn)框abcde

30、fa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界P重合導(dǎo)線(xiàn)框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如下圖所示從t0時(shí)刻開(kāi)始，線(xiàn)框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，以abcdef為線(xiàn)框中的電動(dòng)勢(shì)E的正方向，以下四個(gè)Et關(guān)系示意圖中正確的是()【解析】由右手定則和EBLv判定水平位移從0L時(shí)EBLv；從L2L時(shí)，E0；從2L3L時(shí)，E3BLv；從3L4L時(shí)，E2BLv，可知圖C正確【答案】C8如右圖所示，ab、cd為兩根水平放置且相互平行的金屬軌道，相距L，左右兩端各連接一個(gè)阻值均為R的定值電阻，軌道中央有一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN，其垂直放在兩軌道上且與兩軌道接觸良好，棒及軌道的電阻不計(jì)整個(gè)裝置處于垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

31、，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.棒MN在外驅(qū)動(dòng)力作用下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)周期為T(mén)，振幅為A，通過(guò)中心位置時(shí)的速度為v0.則驅(qū)動(dòng)力對(duì)棒做功的平均功率為()A. B.C. D.【解析】棒做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化電動(dòng)勢(shì)的有效值：EBLv0電流的有效值：I在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量：QI2T外力做的功等于產(chǎn)生的熱量：WQ平均功率： 聯(lián)立各式可求得.【答案】B9(2009年高考福建理綜)如右圖所示，固定位置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一質(zhì)量為m(質(zhì)量分布均勻

32、)的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離L時(shí)，速度恰好達(dá)到最大(運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直)設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為g，則此過(guò)程()A桿的速度最大值為B流過(guò)電阻R的電荷量為C恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量D恒力F做的功與安培力做的功之和大于桿動(dòng)能的變化量【解析】當(dāng)桿達(dá)到最大速度vm時(shí)，F(xiàn)mg0得vm，A錯(cuò)；由公式q，B對(duì)；在棒從開(kāi)始到達(dá)最大速度的過(guò)程中由動(dòng)能定理有：WFWfW安Ek，其中WfmgL，W安Q，恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于

33、桿動(dòng)能的變化量與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和，C錯(cuò)；恒力F做的功與安培力做的功之和等于桿動(dòng)能的變化量與克服摩擦力做的功之和，D對(duì)【答案】BD二、計(jì)算題(本大題各3個(gè)小題，共37分，解答時(shí)請(qǐng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)10(11分)如圖(a)所示，面積 S0.2 m2的線(xiàn)圈，匝數(shù)n630匝，總電阻r1.0 ，線(xiàn)圈處在變化的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖(b)所示規(guī)律變化，方向垂直線(xiàn)圈平面圖(a)中傳感器可看成一個(gè)純電阻R，并標(biāo)有“3 V、0.9 W”，滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10 、1 A”，試回答下列問(wèn)題： (1)設(shè)磁場(chǎng)垂直紙面向外為正方向，試判斷通過(guò)電流表的電流方向；(2)為了保證電路的安全，求電路中允許通過(guò)的最大電流；(3)若滑動(dòng)變阻器觸頭置于最左端，為了保證電路的安全，圖(b)中的t0最小值是多少？【解析】(1)向右(2)傳感器正常工作時(shí)的電阻R10 ，工作電流I0.3 A，由于滑動(dòng)變阻器工作電流是1 A，所以電路