(完整版)高考物理大題突破-電磁感應(yīng)(附答案)

bb1、（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=0.75m,導(dǎo)軌傾角為30°,導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5Q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=0.5Q,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)始下滑至底端，在此過(guò)程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Q二O?1J。（取g二10m/s2）求：（1）金屬棒在此過(guò)r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v，有同學(xué)解m答如下由動(dòng)能定理W-Wmv2，。由此所得結(jié)果重安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二3r因此Q二3Q二0.3（J）???W=Q二Q+Q二0.4（J）Rr安Rr（2）金屬棒下滑時(shí)受重力和安培力F=BIL=竺土v由牛頓第二定律安R+rmgsin30°B2L2mgsin30°v=maR+ra=gsin30°-v=10x1-0.82x0.752x2=3m/s2)m(R+r)20.2x(1.5+0.5)（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mgsin30°-v=maR+r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，因此上述解法正確。mgSsin30°-Q=—mv22m???v=、,'2gSsin30°-絲=」2x10x1.15x1-2x04=2.74（m/s）mm20.2211R'xa■「42、（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)為卩，求：「4（1）橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)的速率；（2）電阻R消耗的電功率；（3）—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BL為v。由：E=BLv，E=U，得：v=

BL⑵設(shè)電功率為p,P=罟(3)設(shè)電流強(qiáng)度為I,安培力為F,克服安培力做的功為W。I=U,F=BIL,W二Fd，得：W=BLUdRR3、(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：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B；電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v；流以電流表電流的最大值Im(1)電流穩(wěn)定后導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)BIl=mg①解得:B=②IlE2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv③感應(yīng)電流I=-④R由②③④解得v=mg(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-mv2=mgh感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值-=Blv2mmm感應(yīng)電流的最大值I=—解得：I=m辿mRmIR4、(2010福建)(19)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為9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)?，F(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a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；a棒質(zhì)量ma;aa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IR=IRRbb解得：IR=IRRbb解得：I12）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V]與在磁場(chǎng)中向下滑動(dòng)的速度大小v2相等，即v=v=v，設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)1212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=BLvE當(dāng)a棒沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，I=——：，BIL=mgsin0b^3Rbb2x——2E向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a棒中的電流為I'E向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a棒中的電流為I'，則I'=—2Ra由以上各式聯(lián)立解得：m=-a2（3）由題可知導(dǎo)體棒a沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)F=BIL+mgsin0=7mgSin°,a25、（2011四川）?如圖所示，間距l(xiāng)=0.3m的平行金屬導(dǎo)軌a]b1c1和a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi)，在水平面a]b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角0=37。的斜面c]b]b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度B]=0.4T、方向豎直向上和B2=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m]=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，S桿的兩端固定在b「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。所受拉力BI'L=mgsin0aa小*一端系于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m2=0.05kg的小環(huán)。已知小環(huán)以a=6m/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=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求1）小環(huán)所受摩擦力的大??；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片■，由牛頓第二定律，有m2g~F=m2a①代入數(shù)據(jù)，得Ff=0.2N②（2）設(shè)通過(guò)K桿的電流為I.K桿受力平衡，有F=B1I1l③3設(shè)回路總電流為I,總電阻為R總有I=21④，R=-R⑤總，1總2設(shè)Q桿下滑速度大小為設(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，E=BLv2有I=—⑥,*總F+mgsin0=BIL.⑧，拉力的瞬時(shí)功率為P=Fv⑨聯(lián)立以上方程得到P=2W125、（北京理綜）（16分）均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abed，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?。唬?）求cd兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大??；（3）若此時(shí)線框的加速度剛好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件。2222⑴cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線速度v=*2gh線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)￡=BLv=BL-JIgh線框中的感應(yīng)電流I=R3cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U=I(-R)=-BL\；2gh4、安培力F=BIL=B25’2ghRmg-F=ma,am2gR22B4L4XXXXxxxxB6、(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=1T,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d=0.5m,現(xiàn)有一邊長(zhǎng)l=0.2m、質(zhì)量m=0.1kg、電阻R=0.1Q的正方形線框MNOP以v°=7m/s的初速?gòu)淖髠?cè)磁場(chǎng)邊緣水平進(jìn)入磁場(chǎng)，求：⑴線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到安培力的大小F；⑵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；感應(yīng)電流丿=書(shū)唸螢塀力A'=J&V③JU①TO；解得F=2,HJ\盪線框餐玄下落時(shí)，找樞下落了/速度油咖能竝守恒定厲mtfW+庇=Q+：rra??口由著體規(guī)律S細(xì)H辭掃y==2.45J黠松-只有在紅睦進(jìn)人和野出親形感墻區(qū)章破，才產(chǎn)生眾應(yīng)電動(dòng)勢(shì).蛻拒耶好進(jìn)入暉場(chǎng)區(qū)城乂吋感應(yīng)電動(dòng)欝E=Rlv溜應(yīng)電眾/=安培力F=HI/⑶線框能穿過(guò)的完整條形磁場(chǎng)區(qū)域的個(gè)數(shù)n。iXM''><：::<'11?|11XX11xX111111111XXXM—在trt+加吋間內(nèi)由動(dòng)星握瑯-棗山=機(jī)吐求和L營(yíng)加=E罟山=叫解禍^~X73叫(I)線框AJ/V邊剛開(kāi)始進(jìn)人磯場(chǎng)區(qū)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=別叱……郢過(guò)鐮孫礁場(chǎng)區(qū)域的十?dāng)?shù)為￥=寺解得ft^44可穿過(guò)4<■并甦菰形置場(chǎng)區(qū)域(?)餓法一線桓雰竝第1牛慕出磁場(chǎng)左邊畀過(guò)炭中—nr2平均廐應(yīng)杜功勢(shì)平均越應(yīng)虧詫/=y平均瓷士吉力"碰根摑豹雖定雀尸比=ED】-mi'fl解鮒"-^―=JTMJ]-mu,,同理鉞梅穿過(guò)第1牛黑站礒場(chǎng)右邊界過(guò)程中有円加,盤(pán)■jjlu]—nttij所以線棺.穿過(guò)第I個(gè)義辱確場(chǎng)過(guò)程中有，臚尸尺=皿『I-"Wq設(shè)線框糕穿過(guò)n個(gè)祭形盛場(chǎng).嗚有滴P,—mv^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0.60T豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，傾斜部分是光滑的，該處沒(méi)有磁場(chǎng).導(dǎo)線a和b質(zhì)量均為0.20kg，電阻均為0.15Q，a、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)卩=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？解:(1＞卷棒在沒(méi)有戡場(chǎng)的傾斜乳道上下滑曲，機(jī)械能守晅「講人水平軌道時(shí)卷棒的速贋jI片=風(fēng)懇匹東而麗麗=1叫I,此時(shí)a榛遠(yuǎn)奩最大＞進(jìn)入掘場(chǎng)切割確感線I產(chǎn)生的感應(yīng)電肺攝大_E_BLv__o,SQXQ,5X1_R__27_—2X0.15—'摩擦力向右，t■桓受安培力討左,摩擦力向右.摩擦力向右，t■桓受安培力討左,摩擦力向右.￡=pmg=0.13X0.20X10=0.211F=BI?L=0.60XlX0.5=0.3N因肯巧f所以疇開(kāi)走向左加速.萍是向左做減速運(yùn)動(dòng)兒極的速亶増大時(shí)，電路中的感應(yīng)電流減小八檯受的安培力在誠(chéng)小』當(dāng)電沆減肯r■時(shí)』協(xié)速度為足：此時(shí)魅受劉的摩擦丈和安培力扌向都向右」竝的加逹蠱.Umg+BIL=na代入數(shù)據(jù)苗皿.XBXXX3(2011海南第16題).如圖，abXBXXX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