上海市6年高考與等級(jí)考真題4年一二模試題匯編23 電磁感應(yīng)（四） 含詳解

上海市6年高考4年模擬物理試卷分項(xiàng)匯編

專(zhuān)題23電磁感應(yīng)（四）

六年高考2023一模2022二模2022一模2021二模2021一模2020二模2020一模

題量IO4281616122915

16、（2020?上海市奉賢區(qū)高三下學(xué)期5月二模）據(jù)報(bào)道，一法國(guó)攝影師拍至廣天宮一號(hào)’'空間站飛過(guò)太陽(yáng)的瞬間.照

片中，“天宮一號(hào)”的太陽(yáng)帆板輪廓清晰可見(jiàn).如圖所示，假設(shè)“天宮一號(hào)''正以速度v=7.7km∕s繞地球做勻速圓周運(yùn)

動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向與太陽(yáng)帆板兩端例、N的連線(xiàn)垂直，何、N間的距離L=20m,地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于u,MN所

在平面的分量B=LoXI將太陽(yáng)帆板視為導(dǎo)體.

X××X

XXXX

（1）求M、N間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E：

（2）在太陽(yáng)帆板上將一只“1.5V、0.3W”的小燈泡與M、N相連構(gòu)成閉合電路，不計(jì)太陽(yáng)帆板和導(dǎo)線(xiàn)的電阻.試判

斷小燈泡能否發(fā)光，并說(shuō)明理由；

（3）取地球半徑R=6.4xl03km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,試估算“天宮一號(hào)”距離地球表面的高度（計(jì)

算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）.

17、（2020?上海市虹口區(qū)高三下學(xué)期5月二模）邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形導(dǎo)線(xiàn)框位于光滑水平面內(nèi)，線(xiàn)框的

右側(cè)區(qū)域I內(nèi)存在寬度為L(zhǎng)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于水平面。線(xiàn)框在功率恒為P的外力作用

下，昉邊恰好向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)。油邊進(jìn)入?yún)^(qū)域II后，立即受到與速度成正比的阻力作用，即人為恒量。

求：

（Dab邊在區(qū)域I內(nèi)運(yùn)動(dòng)的速度vo；

（2）分析說(shuō)明線(xiàn)框M邊在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況；

（3）若“邊在穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線(xiàn)框克服阻力做功為W,求線(xiàn)框中產(chǎn)生的焦耳熱。

KMiMltll

MXa

?■XM

18、（2020?上海市虹口區(qū)高三下學(xué)期5月二模）如圖，絕緣、光滑斜面傾角Q37。，在寬度均為d=0.4m的區(qū)域I、

∏內(nèi)分別有垂直于斜面向上、向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度大小均為B=IT,MN為兩磁場(chǎng)的分界線(xiàn)。質(zhì)量〃?=0.06kg、

總電阻R=0.5Ω的矩形線(xiàn)框"4,邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)=O.6m和d=0.4m.現(xiàn)使線(xiàn)框外邊與磁場(chǎng)邊界平行，自斜面上端某處

靜止釋放，線(xiàn)框恰能勻速進(jìn)入?yún)^(qū)域I。（g取IOm/S?）

（1）求她邊在區(qū)域I內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)框的速度大小vo和發(fā)熱功率P；

(2)求當(dāng)M邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域∏時(shí)，線(xiàn)框的加速度m

(3)通過(guò)分析，描述外邊從MN運(yùn)動(dòng)到區(qū)域∏下邊界的過(guò)程中，線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)的速度、加速度變化情況。

19、(2020?上海市嘉定區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖(a)所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌由水平、傾斜兩部分連接而

成，間距L=Im。傾斜導(dǎo)軌與水平面夾角0=30。，下段處于B=O.5T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I中。水平

導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，左端連接電流傳感器和阻值為3Ω的定值電阻R,導(dǎo)軌左側(cè)處于82=1T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)∏

中。將一質(zhì)量機(jī)=0.05kg,電阻r=2C的金屬棒岫放在磁場(chǎng)I上方的某處，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。某時(shí)刻

靜止釋放油棒，發(fā)現(xiàn)棒在磁場(chǎng)I中下滑時(shí)，電流傳感器的示數(shù)始終不變。棒滑至水平軌道后經(jīng)過(guò)一段距離進(jìn)入磁

場(chǎng)II,在進(jìn)入磁場(chǎng)II瞬間立即施加一垂直于棒的水平外力凡設(shè)棒從斜軌滑至水平軌道無(wú)機(jī)械能損失，導(dǎo)軌的電阻

不計(jì)，g取10m∕s2?,求：

(1)進(jìn)入磁場(chǎng)I前血棒的加速度0及進(jìn)入磁場(chǎng)I瞬間的速度v?；

(2)ab棒進(jìn)入磁場(chǎng)∏瞬間，電流傳感器示數(shù)為∕o,求/o;

(3)若外棒進(jìn)入磁場(chǎng)II后，電流傳感器示數(shù)/隨時(shí)間，變化的關(guān)系如圖(b)所示，試分析它在磁場(chǎng)II中的運(yùn)動(dòng)情況；

(4)通過(guò)分析、計(jì)算，請(qǐng)?jiān)趫D(C)中畫(huà)出外力F隨時(shí)間，的變化圖像。

20、(2020?上海市靜安區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如甲圖所示，。形光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為3左端電

阻的阻值為凡質(zhì)量為機(jī)的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌良好接觸，導(dǎo)軌及金屬棒的電阻均不計(jì)，整個(gè)

裝置放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面，現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力，使棒由靜止

開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，保持拉力的功率恒為P,經(jīng)時(shí)間3棒的速度為V。

(1)此時(shí)棒的加速度多大？

(2)時(shí)間/內(nèi)電路產(chǎn)生了多少內(nèi)能？

(3)某同學(xué)進(jìn)一步研究了電路產(chǎn)生的內(nèi)能Q隨時(shí)間r變化的關(guān)系，畫(huà)出了Q—f大致圖像，如乙圖所示，請(qǐng)判斷這個(gè)

圖像是否合理，并說(shuō)明理由。

21、(2020?上海市南洋模范中學(xué)高三下學(xué)期月考)如圖(a)所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌PQ固定

在同一平面內(nèi)，與水平面的夾角。為37°,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m°導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻Λ=1.0Ωo

導(dǎo)軌上有一質(zhì)量M=O.2kg、電阻尸0.2C的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向

垂直斜面向下。利用沿斜面方向外力F拉金屬桿4人,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即

時(shí)采集并輸入計(jì)算機(jī)，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖(6)所示：(g取10m∕s2,sin37°=0.6,cos3T=0.8)

(1)證明金屬桿做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大??；

⑵求第4s末外力F的瞬時(shí)功率；

(3)如果外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿4s所做的功為4.2J,求回路中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

22、(2020?上海市浦東新區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖所示，一對(duì)平行光滑導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)左端

接有一阻值為K的電阻，有一質(zhì)量為〃?的金屬棒平放在導(dǎo)軌上，金屬棒電阻為r,與兩導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，

整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,現(xiàn)用一水平向右的拉力沿導(dǎo)軌方向拉動(dòng)金屬

棒，使金屬棒從靜止開(kāi)始做加速度為。的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間后撤去拉力。

(1)在圖中標(biāo)出撤去拉力時(shí)通過(guò)金屬棒的感應(yīng)電流方向。

(2)求拉力大小為F時(shí)，金屬棒兩端的電壓。

(3)若撤去拉力后，棒的速度V隨運(yùn)動(dòng)距離d的變化規(guī)律滿(mǎn)足V=W-Cd(C為己知的常數(shù))，撤去拉力后棒在磁場(chǎng)中運(yùn)

動(dòng)距離加時(shí)恰好停下，求拉力作用的時(shí)間，并請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始到停止全過(guò)程中的合外力F價(jià)與位移

S圖像。

23、(2020?上海市普陀區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖甲，放置在光滑絕緣水平面上的正方形金屬線(xiàn)框而W,處于

豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，，山邊與磁場(chǎng)的邊界MN重合。金屬線(xiàn)框由粗細(xì)均勻的相同材料制成，邊長(zhǎng)L=2m.

質(zhì)量m=1kg、電阻R=4Q。在ro=0時(shí)，金屬線(xiàn)框在水平力/作用下，由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，直到金屬線(xiàn)框離開(kāi)磁

場(chǎng)。在此過(guò)程中，測(cè)得金屬線(xiàn)框中的感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示：

(1)指明金屬線(xiàn)框在離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，流經(jīng)金屬框ab邊的電流方向；

(2)計(jì)算Z=2s時(shí)，c、d兩點(diǎn)的電壓；

(3)計(jì)算在0~4s內(nèi)，通過(guò)金屬線(xiàn)框的電量；

(4)分析說(shuō)明金屬線(xiàn)框從/=0開(kāi)始至全部離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況，并計(jì)算勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

24、(2020?上海市青浦區(qū)高三下學(xué)期5月二模)情境A：雨滴從高空自由下落，所受的空氣阻力/與速度U成正比；

情境B：如圖所示，質(zhì)量為〃i內(nèi)阻不計(jì)的導(dǎo)體棒沿豎直金屬導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，兩軌間寬為3導(dǎo)軌與電阻

R連接，放在與導(dǎo)軌平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為民情境C：汽車(chē)在水平路面上保持額定功率PO由靜止

啟動(dòng)，所受阻力不變；請(qǐng)問(wèn)：

(1)若情景A中雨滴下落的距離足夠長(zhǎng)，試用v-t圖像描述雨滴的運(yùn)動(dòng)情況；

(2)若情景B中金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，試用文字描述時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，寫(xiě)出必要的分析過(guò)程；

(3)若情景A中，戶(hù)ku,A是比例系數(shù)。則在情景B中，試推導(dǎo)出與人類(lèi)似的代數(shù)式；

(4)若情景C中的水平路面足夠長(zhǎng)，請(qǐng)從各物體運(yùn)動(dòng)情況和受力情況的角度比較情景C與情景A、B的相同點(diǎn)和不同

點(diǎn)。

R

><ΞZ×

25、(2020?上海市松江區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖所示，CEG、Z)F”是兩條足夠長(zhǎng)的、水平放置的平行金屬導(dǎo)

軌，導(dǎo)軌間距為3在CDFE區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌平面向上的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為8,導(dǎo)軌的右端接

有一阻值為R的電阻，左端與光滑彎曲軌道MC、NZ)平滑連接?，F(xiàn)將一阻值為R,質(zhì)量為，"的導(dǎo)體棒從彎曲軌道

上人高處由靜止釋放，導(dǎo)體棒最終恰停在磁場(chǎng)的右邊界EF處。金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，E尸左側(cè)導(dǎo)軌光滑，右側(cè)導(dǎo)軌粗

糙，與導(dǎo)體棒間動(dòng)摩擦因數(shù)為心建立原點(diǎn)位于磁場(chǎng)左邊界C。、方向沿導(dǎo)軌向右的坐標(biāo)軸無(wú)，已知導(dǎo)體棒在有界磁

場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度隨位移均勻變化，即滿(mǎn)足關(guān)系式：U=M-2±X,VO為導(dǎo)體棒進(jìn)入有界磁場(chǎng)的初速度。求：

⑴有界磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾?；

⑵導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到X=T加速度公

(3)若導(dǎo)體棒從彎曲軌道上4/7高處由靜止釋放,則導(dǎo)體棒最終的位置坐標(biāo)X和這一過(guò)程中導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的焦耳熱°。

26、(2020?上海市徐匯區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖，置于同一水平面上兩金屬導(dǎo)軌相互平行，相距∕=0.6m,導(dǎo)

軌左右兩端分別與規(guī)格為“3V,3W”的燈Ll和“6V,6W”的燈Lz相連，電阻尸IC的導(dǎo)體棒仍置于導(dǎo)軌上且與

導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=IT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面。當(dāng)導(dǎo)體棒在外力作用下沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，燈Ll

恰好正常發(fā)光。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)％求：

(1)燈L2的實(shí)際功率尸2；

(2)導(dǎo)體棒"的速度大小v；

(3)導(dǎo)體棒"所受安培力的功率P友。

VW

27、(2020?上海市楊浦區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖所示，電動(dòng)機(jī)通過(guò)其轉(zhuǎn)軸上的絕緣細(xì)繩牽引一根原來(lái)靜止的

長(zhǎng)L=Im、質(zhì)量加=0.Ikg的導(dǎo)體棒"，導(dǎo)體棒緊貼在豎直放置、電阻不計(jì)的金屬框架上，導(dǎo)體棒的電阻R=IC,磁感

應(yīng)強(qiáng)度B=IT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)體框架所在平面。當(dāng)導(dǎo)體棒在電動(dòng)機(jī)牽引下上升力=3.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定速度，此過(guò)

程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量0.2J,電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V和1A,電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻尸1C。不計(jì)

一,切摩擦，g取10m∕s2,求：

(1)在導(dǎo)體棒上升過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向和受到的磁場(chǎng)力的方向；

(2)導(dǎo)體棒所能達(dá)到的穩(wěn)定速度是多少；

(3)導(dǎo)體棒從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間是多少？

28、(2020?上海市長(zhǎng)寧區(qū)高三下學(xué)期5月二模).圖(a),光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌PQ固定在同一水平

面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.2m,電阻R=O.4C,導(dǎo)軌上放一質(zhì)量〃?=O.lkg、電阻尸0.1C的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，

整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度8=0.5T0現(xiàn)用一外力尸沿水平方向拉金屬桿，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)

動(dòng)，理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間f變化的關(guān)系如圖(b)?

(l)5s末電阻R上消耗的電功率為多大？

(2)分析說(shuō)明金屬桿的運(yùn)動(dòng)情況；

(3)寫(xiě)出外力尸隨時(shí)間，變化的表達(dá)式。

29、(2020?上海市浦東外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三下學(xué)期月考)如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MMP。固定在

同一水平面上,兩導(dǎo)軌間距L=0.30m。導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),其間連接有固定電阻R=0.40Ω。導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量〃?=0.IOkg、

電阻尸0.20C的金屬桿整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0?50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下。用一外力F沿水

平方向拉金屬桿"，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時(shí)采集并輸入電腦，獲得電壓U隨

時(shí)間，變化的關(guān)系如圖乙所示。

(1)判斷運(yùn)動(dòng)后金屬桿中感應(yīng)電流方向以及其所受磁場(chǎng)力方向

(2)試證明金屬桿做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大??；

(3)求第2s末外力F的瞬時(shí)功率；

(4)如果水平外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿2s所做的功W=O.35J,求金屬桿上產(chǎn)生的焦耳熱。

[2020年一模】

1、（2020?上海市浦東新區(qū)高三一模）如圖所示，長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)中通有向右的電流/,金屬線(xiàn)圈①與直導(dǎo)線(xiàn)垂直放置于其

正下方，線(xiàn)圈②中心軸線(xiàn)與直導(dǎo)線(xiàn)重合，線(xiàn)圈③直徑與直導(dǎo)線(xiàn)重合，線(xiàn)圈④與直導(dǎo)線(xiàn)共面放置于其正下方。在電流

/均勻增大的過(guò)程中

A.從左向右看，線(xiàn)圈①中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较螂娏?/p>

B.從左向右看，線(xiàn)圈②中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较螂娏?/p>

C.正視線(xiàn)圈③中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较螂娏?/p>

D.正視線(xiàn)圈④中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较螂娏?/p>

2、（2020?上海市黃埔區(qū)高三一模）位于磁場(chǎng)中的甲、乙兩個(gè)矩形金屬線(xiàn)框可繞各自的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩根導(dǎo)線(xiàn)將兩個(gè)線(xiàn)框

按如圖方式連接?，F(xiàn)用外力使甲線(xiàn)框順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。某時(shí)刻甲、乙線(xiàn)框恰處于如圖所示的位置。設(shè)此時(shí)乙線(xiàn)框的

M邊受到的安培力為F,則（）

A.尸向上，乙線(xiàn)框表示電動(dòng)機(jī)的原理

B.F向上，乙線(xiàn)框表示發(fā)電機(jī)的原理

C.尸向下，乙線(xiàn)框表示電動(dòng)機(jī)的原理

D.F向下，乙線(xiàn)框表示發(fā)電機(jī)的原理

3、（2020?上海市松江區(qū)高三一模）“楞次定律”是下列哪個(gè)定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)（）

A.能量守恒定律B.歐姆定律

C.牛頓第一定律D.庫(kù)侖定律

4、（2020?上海市松江區(qū)高三一模）如圖。力、C三個(gè)圓環(huán)在同一平面內(nèi)，當(dāng)人環(huán)中的順時(shí)針?lè)较螂娏鳒p小時(shí)，則（)

A.”環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，有收縮趨勢(shì)

B.4環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，有擴(kuò)張趨勢(shì)

C.c環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，有收縮趨勢(shì)

D.c環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，有擴(kuò)張趨勢(shì)

5、（2020?上海市靜安區(qū)高三一模）如圖，通電導(dǎo)線(xiàn)MN與單匝矩形線(xiàn)圈HCM共面，位置靠近"且相互絕緣。當(dāng)

MN中電流突然減小時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流/,線(xiàn)圈所受安培力的合力為R則/和尸的方向?yàn)椋ǎ?/p>

A/順時(shí)針,A向左B./順時(shí)針，F(xiàn)向右

C./逆時(shí)針，/向左D./逆時(shí)針，/向右

6、（2020?上海市徐匯區(qū)高三一模）如圖，金屬圓環(huán)”與均勻帶正電的絕緣圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)6在其所在平面

內(nèi)繞。點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，。中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，且具有擴(kuò)張趨勢(shì)，由此可知，圓環(huán)》（）

A.順時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)

B.順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)

C.逆時(shí)針加速旋轉(zhuǎn)

D.逆時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)

7、（2020?上海市閔行區(qū)高三一模）如圖為某手機(jī)無(wú)線(xiàn)充電情景。充電的主要部件為兩個(gè)線(xiàn)圈，分別安裝在手機(jī)和無(wú)

線(xiàn)充電器內(nèi)部，其工作原理是：；當(dāng)B線(xiàn)圈中電流沿順時(shí)針?lè)较蛑饾u增大時(shí)，A線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生方向的

電流。

8、（2020?上海市浦東新區(qū)高三一模）.如圖所示，固定的直角金屬軌道足夠長(zhǎng)，左側(cè)傾角仇=37。，右側(cè)傾角仇=53。，

軌道寬均為L(zhǎng)=LOm,整個(gè)裝置處于B=LOT勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于右側(cè)軌道平面向上。質(zhì)量分別為m=L0kg、

∕*2=0.4kg的導(dǎo)體棒ab、cd,水平放在左、右兩側(cè)軌道上并與軌道垂直。已知ab、Cd棒的電阻均為R=I.0C,其余電

阻不計(jì),兩棒與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為"=05最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度g取IOm∕s2,sin37o=0.6,

sin53o≈0.8,,由靜止同時(shí)釋放兩棒，在棒下滑過(guò)程中

（1）判斷Cd棒中感應(yīng)電流的方向；

（2）通過(guò)分析說(shuō)明Cd棒下滑過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況，并計(jì)算ab棒中電功率的最大值；

（3）通過(guò)分析、推理和計(jì)算，說(shuō)明ab棒在下滑過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況。

9、（2020?上海市崇明區(qū)高三一模）如圖所示，由10根長(zhǎng)度都是L的金屬桿連接成的一個(gè)“目''字型的矩形金屬框

Ctbcdefgh,放在紙面所在的平面內(nèi)。有一個(gè)寬度也為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)邊界跟de桿平行，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是B,

方向垂直于紙面向里，金屬桿附、如、cf.de的電阻都為r,其他各桿的電阻不計(jì)，各桿端點(diǎn)間接觸良好?，F(xiàn)用水

平向右的外力F,以速度歲勻速地把金屬框從磁場(chǎng)的左邊界水平向右拉，從de桿剛進(jìn)入磁場(chǎng)瞬間開(kāi)始計(jì)時(shí)，求：

⑴de剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)ah中的電流強(qiáng)度大小和方向。

（2）de進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，作用在de上的外力F大小。

（3）從開(kāi)始計(jì)時(shí)到M離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，電流在de桿上做的功。

（4）從開(kāi)始計(jì)時(shí)到M剛進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)M某一橫截面總的電荷量?jī)x

10、（2020?上海市黃埔區(qū)高三一模）如圖，質(zhì)量為〃?、阻值為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線(xiàn)框，從位置A由靜止下落,

恰能豎直且勻速進(jìn)入下方磁感應(yīng)強(qiáng)度為8的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)（不計(jì)空氣阻力）。求：

（1）在A位置時(shí)線(xiàn)框的下邊到磁場(chǎng)上邊界的距離也

（2）線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)截面的電量q和線(xiàn)框上產(chǎn)生的熱量Q

（3）分析并說(shuō)明從開(kāi)始下落到線(xiàn)框下邊到達(dá)磁場(chǎng)下邊界的過(guò)程中，線(xiàn)框機(jī)械能的變化情況。

B×××××××

×××x×××

11、（2020?上海市閔行區(qū)高三一模）如圖所示，平行導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)、傾角為仇處在垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，

磁感強(qiáng)度為SCZ）為磁場(chǎng)的邊界，導(dǎo)軌左端接一電流傳感器，CD右邊平滑連一足夠長(zhǎng)的導(dǎo)軌?電阻為R的導(dǎo)體棒

ab長(zhǎng)也為L(zhǎng)兩端與導(dǎo)軌接觸良好，自導(dǎo)軌上某處由靜止滑下，全過(guò)程中電流傳感器指示的最大電流為∕o,除棒ab

外，其余電阻不計(jì)，一切摩擦和空氣阻力都不計(jì)，重力加速度為g。

(1)棒ab上的感應(yīng)電流方向如何？

(2)棒ab在磁場(chǎng)內(nèi)下滑過(guò)程中，速度為V時(shí)加速度為多大？加速度大小如何變化？

(3)求棒ab相對(duì)于CD能上升的最大高度。

12、(2020?上海市青埔區(qū)高三一模)如圖所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1m,

導(dǎo)軌平面與水平面成6=37。角，下端連接阻值為R的電阻。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為0.2kg、電阻不

計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25。

(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大小；

(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電阻R消耗的功率為8W,求該速度的大小；

(3)在上問(wèn)中，若R=2Q,金屬棒中的電流方向由α到近求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向；

(4)若必棒從靜止到速度穩(wěn)定下滑的距離為20m,求此過(guò)程R產(chǎn)生的熱量。(sin37o=0.6,cos37o=0.8)

13、(2020?上海市松江區(qū)高三一模)如圖甲所示，abed是一粗細(xì)均勻、電阻為R、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)框，放在傾

角為。、足夠長(zhǎng)的光滑斜面頂端，有界磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上，寬度為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2,*g/7為其上、

下邊界，上邊界4與Cd邊相距為曲，ab、cd、ef,均與斜面的底邊平行?，F(xiàn)將正方形線(xiàn)框從圖示位置由靜止釋

放，必邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線(xiàn)框剛好勻速運(yùn)動(dòng)。求：

(1)"邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線(xiàn)框的速度大小；

(2)在線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，通過(guò)線(xiàn)框某一橫截面的電荷量；

(3)在線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，cd邊中產(chǎn)生的電能；

(4)若線(xiàn)框釋放的初始位置稍稍降低，請(qǐng)?jiān)趫D乙中定性畫(huà)出線(xiàn)框在斜面上運(yùn)動(dòng)的v=r圖像，并作簡(jiǎn)要說(shuō)明。

14、(2020?上海市徐匯區(qū)高三一模)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)具有裝置上的類(lèi)似性，源于它們機(jī)理上的類(lèi)似性。直流發(fā)電機(jī)

和直流電動(dòng)機(jī)的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖1、圖2所示的情景。在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩根

光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L(zhǎng),電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放

在軌道上，與軌道接觸良好，以速度Vc平行于MN）向右做勻速運(yùn)動(dòng)。圖1軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，

導(dǎo)體棒油受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒用通過(guò)滑輪勻速提升重物，電路

中的電流為/。求：

（1）圖1、2中棒團(tuán)受到的安培力Q、F2;

（2）在加時(shí)間內(nèi)，圖1“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖2“電動(dòng)機(jī)”輸出的機(jī)械能；

（3）請(qǐng)簡(jiǎn)述圖1中，做功與能量變化的情況。

圖1圖2

15、（2020?上海市靜安區(qū)高三一模）如圖，兩固定的光滑絕緣斜面傾角均為。，上沿相連。兩細(xì)金屬棒M（僅標(biāo)出

〃端）和W（僅標(biāo)出C端）長(zhǎng)度均為質(zhì)量分別為2帆和加；用兩根不可伸長(zhǎng)的柔軟輕導(dǎo)線(xiàn)將它們連成閉合回路

abdca,并通過(guò)固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平，金屬棒Cd到斜面上沿的距

離為L(zhǎng)/2。右斜面上存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3,方向垂直于斜面向上。已知兩根軟導(dǎo)線(xiàn)剛好不在磁場(chǎng)中，

回路電阻為R,重力加速度大小為g。已知金屬棒出?勻速下滑，在Cd運(yùn)動(dòng)到斜面上沿的過(guò)程中，求：

（1）作用在金屬棒αb上的安培力的大小；

（2）通過(guò)導(dǎo)體棒的電流/和通過(guò)的電荷量g

上海市6年高考4年模擬物理試卷分項(xiàng)匯編

專(zhuān)題23電磁感應(yīng)(四)

六年高考2023一模2022二模2022一模2021二模2021一模2020二模2020一模

題量IO4281616122915

16、(2020?上海市奉賢區(qū)高三下學(xué)期5月二模)據(jù)報(bào)道，一法國(guó)攝影師拍至廣天宮一號(hào)’'空間站飛過(guò)太陽(yáng)的瞬間.照

片中，“天宮一號(hào)”的太陽(yáng)帆板輪廓清晰可見(jiàn).如圖所示，假設(shè)“天宮一號(hào)''正以速度v=7.7km∕s繞地球做勻速圓周運(yùn)

動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向與太陽(yáng)帆板兩端例、N的連線(xiàn)垂直，何、N間的距離L=20m,地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于u,MN所

在平面的分量B=LoXI將太陽(yáng)帆板視為導(dǎo)體.

(1)求M、N間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E：

(2)在太陽(yáng)帆板上將一只“1.5V、0.3W”的小燈泡與M、N相連構(gòu)成閉合電路，不計(jì)太陽(yáng)帆板和導(dǎo)線(xiàn)的電阻.試判

斷小燈泡能否發(fā)光，并說(shuō)明理由；

(3)取地球半徑R=6.4xl()3km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,試估算“天宮一號(hào)”距離地球表面的高度(計(jì)

算結(jié)果保留一位有效數(shù)字).

【答案】(I)1.54V(2)不能(3)4×105m

【解析】

(1)法拉第電磁感應(yīng)定律

E=BLv

代入數(shù)據(jù)得

E=1.54V

(2)不能，因?yàn)榇┻^(guò)閉合回路的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流.

(3)在地球表面有

_Mm

G-^mg

勻速圓周運(yùn)動(dòng)

—MmV2

G----------------r?m--------

(/?+h)2R+〃

解得

h=華.R

v

代入數(shù)據(jù)得

Λ≈4×105m

17、(2020?上海市虹口區(qū)高三下學(xué)期5月二模)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形導(dǎo)線(xiàn)框位于光滑水平面內(nèi)，線(xiàn)框的

右側(cè)區(qū)域I內(nèi)存在寬度為L(zhǎng)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于水平面。線(xiàn)框在功率恒為P的外力作用

下，曲邊恰好向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)。必邊進(jìn)入?yún)^(qū)域II后，立即受到與速度成正比的阻力作用，即居=H,火為恒量。

求：

(1)必邊在區(qū)域I內(nèi)運(yùn)動(dòng)的速度即；

(2)分析說(shuō)明線(xiàn)框加邊在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況；

(3)若〃邊在穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線(xiàn)框克服阻力做功為W,求線(xiàn)框中產(chǎn)生的焦耳熱。

BMlMitii

MMX

【答案】(I)VO=J；(2)見(jiàn)解析；(3)Q=鷺W

VBLkR

【解析】

(1)電動(dòng)勢(shì)

Eo=BLvo

電流強(qiáng)度

∕0=?

R

安培力

FA=BlOL="A

R

M邊在磁場(chǎng)內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，平衡

F=FA=^?

R

拉力功率

P=Fv0=

R

解出

.ΓPR~

vo^vFF

(2)Cd邊在磁場(chǎng)中，線(xiàn)框受力如圖增加阻力后，合力向左，選向左為正方向，根據(jù)牛頓第二定律

FA+Ff-F=nuι

求出加速度大小

B2L2VkvP

a=-------+----------

mRmmv

因丫與。反方向，應(yīng)減速運(yùn)動(dòng)，加速度隨之也減小，故Cd邊在磁場(chǎng)內(nèi)的過(guò)程中，線(xiàn)框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)(最

后可能勻速)

(3)線(xiàn)框速度為V時(shí)

FA=BIL=巴S

R

因8、L、R均為恒量，故安培力與速度V成正比，而Ff也與速度V成正比，故兩者的變化規(guī)律相同，必有

WA'FA~B^

線(xiàn)框克服安培力做功

WA=普W

線(xiàn)框中焦耳熱

0272

Q=WA--W

KI?

18、(2020?上海市虹口區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖，絕緣、光滑斜面傾角G37。，在寬度均為d=0.4m的區(qū)域I、

∏內(nèi)分別有垂直于斜面向上、向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度大小均為B=IT,MN為兩磁場(chǎng)的分界線(xiàn)。質(zhì)量〃?=0.06kg、

總電阻R=0.5Ω的矩形線(xiàn)框"4,邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)=0.6m和d=0.4m.現(xiàn)使線(xiàn)框外邊與磁場(chǎng)邊界平行，自斜面上端某處

靜止釋放，線(xiàn)框恰能勻速進(jìn)入?yún)^(qū)域I。(g取IOm/S?)

(1)求她邊在區(qū)域I內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線(xiàn)框的速度大小W和發(fā)熱功率P；

(2)求當(dāng)必邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域H時(shí)，線(xiàn)框的加速度G

(3)通過(guò)分析，描述外邊從MN運(yùn)動(dòng)到區(qū)域II下邊界的過(guò)程中，線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)的速度、加速度變化情況。

2

【答案】(1)0.5m∕siO.I8W(2)18m∕s,方向沿斜面向上；(3)見(jiàn)解析

【解析】

(1)線(xiàn)框勻速進(jìn)入?yún)^(qū)域I,所受安培力與重力沿斜面向下的分力相等，即

F?=BIL=mgsinθ

E

又根據(jù)E=BLu,/=一可得

R

mgRSine0.06×10×0.6×0.5

Vo=----——=--------z-----z-----m∕s=O.5m∕s

B2I?l2×0.62

mgsinθ0.06×10×0.6

1=-----=--------------A=0.6A

BL1x0.6

P=?R=0.62×0.5W=0.I8W

(2)外邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域∏時(shí)，線(xiàn)框速度仍為Vo=O.5m/s。ab、ɑ/兩條邊同時(shí)切割磁感線(xiàn)，線(xiàn)框中的感應(yīng)

電動(dòng)勢(shì)為E'=2B小，"、cd兩條邊同時(shí)受到向上的安培力。線(xiàn)框一條邊受到的安培力為

FA'=BI'L=2mgsinQ

根據(jù)牛頓第二定律有

ma-rλFZ'-mgsinθ=3mgsinθ

所以，此時(shí)線(xiàn)框的加速度

a=3gsin6=18m∕s2

方向沿斜面向上

(3)外邊從MN運(yùn)動(dòng)到區(qū)域∏下邊界的過(guò)程中

ma-2FA'r*gsinθ=BL"-mgsinθ

R

加速度與運(yùn)動(dòng)方向相反，棒做減速運(yùn)動(dòng)，隨著速度的減小，加速度也逐漸減小

19、(2020?上海市嘉定區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖(a)所示，兩光滑平行金屬導(dǎo)軌由水平、傾斜兩部分連接而

成，間距L=Im。傾斜導(dǎo)軌與水平面夾角。=30。，下段處于B=0.5T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I中。水平

導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，左端連接電流傳感器和阻值為3C的定值電阻R,導(dǎo)軌左側(cè)處于&=1T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)H

中。將一質(zhì)量〃7=O.O5kg,電阻r=2C的金屬棒必放在磁場(chǎng)I上方的某處，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。某時(shí)刻

靜止釋放油棒，發(fā)現(xiàn)棒在磁場(chǎng)I中下滑時(shí)，電流傳感器的示數(shù)始終不變。棒滑至水平軌道后經(jīng)過(guò)一段距離進(jìn)入磁

場(chǎng)H,在進(jìn)入磁場(chǎng)∏瞬間立即施加一垂直于棒的水平外力凡設(shè)棒從斜軌滑至水平軌道無(wú)機(jī)械能損失，導(dǎo)軌的電阻

不計(jì)，g取∣0m∕s2?,求：

(1)進(jìn)入磁場(chǎng)I前必棒的加速度S及進(jìn)入磁場(chǎng)I瞬間的速度V.;

(2)外棒進(jìn)入磁場(chǎng)∏瞬間，電流傳感器示數(shù)為/°,求/o;

(3)若"棒進(jìn)入磁場(chǎng)∏后，電流傳感器示數(shù)/隨時(shí)間f變化的關(guān)系如圖(b)所示，試分析它在磁場(chǎng)II中的運(yùn)動(dòng)情況；

(4)通過(guò)分析、計(jì)算，請(qǐng)?jiān)趫D(C)中畫(huà)出外力F隨時(shí)間，的變化圖像。

【答案】(D5m∕s2;5m∕s；(2)IA;(3)仍棒在磁場(chǎng)∏中做初速度為5m∕s,加速度為5m∕s2勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng);

【解析】

(1)進(jìn)入磁場(chǎng)I前用棒根據(jù)牛頓第二定律可知

mgsm30°_,

a=---------=5?n/s2

[m

當(dāng)H棒進(jìn)入磁場(chǎng)I后，電流傳感器示數(shù)不變。因?yàn)?=2@,所以V不變，必棒在磁場(chǎng)I中做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),

R+r

油棒進(jìn)入磁場(chǎng)I后受力如圖所示

根據(jù)勻速平衡

B∣N9

nιgsinθ=

R+r

解得:

vl=5m∕s

⑵進(jìn)入磁場(chǎng)∏瞬間

，。=鬻=IA

(3)根據(jù)從圖像可得:

∕=r+l

又因?yàn)?/p>

I=膽

R+r

則

V-5+5t

ab棒在磁場(chǎng)II中做初速度為5m∕s,加速度為5m∕s2的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

(4)此時(shí)，帥棒受力如圖所示

2

F-B2IL=ma2,aι=5m∕s

代入數(shù)據(jù)解得:

F=r+1.25

圖像如下

20、(2020?上海市靜安區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如甲圖所示，U形光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)左端電

阻的阻值為凡質(zhì)量為〃?的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌良好接觸，導(dǎo)軌及金屬棒的電阻均不計(jì)，整個(gè)

裝置放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面，現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一水平向右的拉力，使棒由靜止

開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，保持拉力的功率恒為P,經(jīng)時(shí)間3棒的速度為外

(1)此時(shí)棒的加速度多大？

(2)時(shí)間/內(nèi)電路產(chǎn)生了多少內(nèi)能？

(3)某同學(xué)進(jìn)一步研究了電路產(chǎn)生的內(nèi)能Q隨時(shí)間t變化的關(guān)系，畫(huà)出了Q—/大致圖像，如乙圖所示，請(qǐng)判斷這個(gè)

圖像是否合理，并說(shuō)明理由。

Q

（甲）（乙）

pR2T21

【答案】（1）-----------------：（2）Pf-；加聲；（3）該圖像是合理的，理由見(jiàn)解析

mvmR2

【解析】

⑴設(shè)棒的速度為U時(shí)，拉力為F，則有

F-BIL-tna

則拉力功率為

P=Fv

由歐姆定律可得

）

R

則有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

E=BLv

聯(lián)立以上等式解得

PB2IJv

a=-----------

mvmR

（2）根據(jù)功能關(guān)系可得

Pt-Q+^mv2

由此變形可得

Q-Pt-^mv2

（3）該圖像是合理的。經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)體的速度達(dá)到最大%,加速度為零，導(dǎo)體作勻速運(yùn)動(dòng)，所以Q隨f變化的

圖線(xiàn)應(yīng)以直線(xiàn)

1,

Q=PFmV:

為漸近線(xiàn)的曲線(xiàn)。

21、（2020?上海市南洋模范中學(xué)高三下學(xué)期月考）如圖（a）所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MMPQ固定

在同一平面內(nèi)，與水平面的夾角。為37°,兩導(dǎo)軌間距L=0.3m°導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，其間連接有固定電阻R=LOΩ0

導(dǎo)軌上有一質(zhì)量M=O.2kg、電阻尸0.2C的金屬桿ab,整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向

垂直斜面向下。利用沿斜面方向外力F拉金屬桿43,使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即

時(shí)采集并輸入計(jì)算機(jī)，獲得電壓U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖小)所示：(g取IOm∕s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)證明金屬桿做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并計(jì)算加速度的大?。?/p>

(2)求第4s末外力F的瞬時(shí)功率；

(3)如果外力從靜止開(kāi)始拉動(dòng)桿4s所做的功為4.2J,求回路中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

【答案】(1)證明過(guò)程見(jiàn)解析，0.4m∕s2;(2)2.096W;(3)0.087J

【解析】

(1)假設(shè)導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

E=BLv

根據(jù)分壓規(guī)律可知電壓傳感器的示數(shù)

=—^-9U=-血α?f

R+rR+rR+r

根據(jù)圖像可知斜率大小為

k=~^-BLa^-1

R+r420

解得

R+r1+0.2

m∕s2=0.4m∕s2

208LR-20χ0.5χ0.3χl

加速度恒定為0.4m∕s2,假設(shè)成立。

(2)導(dǎo)體棒4s末的安培力大小

…鵬=。"WX4N=0Q3N

對(duì)導(dǎo)體棒應(yīng)用牛頓第二定律

Fx—mgsinθ-F-ma

解得

Fi^mgsinθ+ma+F...=0.2×IO×∣N+0.2×0.4N+0.03N?1.3IN

則瞬時(shí)功率

P=耳匕=可必=1.31x0.4×4W=2.096W

(3)應(yīng)用動(dòng)能定理

12

WF-Q-mgh=-mvi

物體上升高度

h=?sin6

導(dǎo)體棒和電阻串聯(lián)，根據(jù)焦耳定律可知

Q=R+r

@一下

解得

QR=0.087J

22、(2020?上海市浦東新區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖所示，一對(duì)平行光滑導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為3左端

接有一阻值為R的電阻，有一質(zhì)量為，〃的金屬棒平放在導(dǎo)軌上，金屬棒電阻為r,與兩導(dǎo)軌垂直，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，

整個(gè)裝置處于垂直導(dǎo)軌平面豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,現(xiàn)用一水平向右的拉力沿導(dǎo)軌方向拉動(dòng)金屬

棒，使金屬棒從靜止開(kāi)始做加速度為。的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間后撤去拉力。

(1)在圖中標(biāo)出撤去拉力時(shí)通過(guò)金屬棒的感應(yīng)電流方向。

(2)求拉力大小為產(chǎn)時(shí)，金屬棒兩端的電壓。

(3)若撤去拉力后，棒的速度V隨運(yùn)動(dòng)距離d的變化規(guī)律滿(mǎn)足V=Vo-W(C為已知的常數(shù))，撤去拉力后棒在磁場(chǎng)中運(yùn)

動(dòng)距離曲時(shí)恰好停下，求拉力作用的時(shí)間，并請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始到停止全過(guò)程中的合外力F-與位移

S圖像。

,,(F-ma)Rcd..

【答案】(1尸⑵U=I__-?.(3)"j

BLa

【解析】

(1)根據(jù)右手定則，可以判斷金屬桿上電流方向如圖所示

展斗→F

(2)對(duì)金屬棒，水平方向受力如圖所示

由牛頓第二定律得

F-Fs=ma

由安培力公式

F,.=BIL

金屬棒兩端電壓，即電阻R兩端電壓

U=IR

聯(lián)立以上可得

.1(F-Ina)R

BL

⑶設(shè)拉力作用的時(shí)間為八則當(dāng)運(yùn)動(dòng)距離為曲時(shí)恰好停下，即公而時(shí)，速度

v=0

由棒的速度U隨運(yùn)動(dòng)距離d的變化規(guī)律

v=vθ-cd

可得

VO=Cd（）

由

Vo=4/

可得

%_Cdo

I——

aa

以沿軌道向右為正方向，拉力作用在金屬棒上時(shí)，由牛頓第二定律得

F?1-ma

金屬棒的位移

拉力撤去后，由安培力、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及閉合電路歐姆定律公式