電磁感應(yīng)高考題大題綜合

1、電磁感應(yīng)電路問題一、平行導(dǎo)軌，勻強磁場(1990年全國)32參考解答:把PQ作為電源,內(nèi)阻為R,電動勢為=Blv 1評分標準:全題7分.正確列出1式得1分.正確得出2、3、4、5式各得1分.正確得出aP段中電流的大小和流向再各得1分.（2005年江蘇）34.(7分)如圖所示，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和 P之間接有阻值為R的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長0.5m，其電阻為r，與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B0.4T.現(xiàn)使ab以10ms的速度向右做勻速運動. (1)ab中的感應(yīng)電動勢多大? (2)ab中電流的方

2、向如何? (3)若定值電阻R3，O,導(dǎo)體棒的電阻r1.O,，則電路電流大?34.（共7分）（1）ab中的感應(yīng)電動勢為： 代入數(shù)據(jù)得：E=2.0V （2）ab中電流方向為ba（3）由閉合電路歐姆定律，回路中的電流 代入數(shù)據(jù)得：I0.5A 評分標準：本題7分，其中第（1）問2分，第二問2分，第三問3分。第（1）問中、各1分。第（2）問中，正確得出ab中電流的方向給2分。第（3）問中，式給2分，式給1分。（2008年全國2卷）24（19分）如圖，一直導(dǎo)體棒質(zhì)量為m、長為l、電阻為r，其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光滑平行導(dǎo)軌上，并與之密接；棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負載電阻（圖中未畫出）；導(dǎo)

3、軌置于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面。開始時，給導(dǎo)體棒一個平行于導(dǎo)軌的初速度v0。在棒的運動速度由v0減小至v1的過程中，通過控制負載電阻的阻值使棒中的電流強度I保持恒定。導(dǎo)體棒一直在磁場中運動。若不計導(dǎo)軌電阻，求此過程中導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的平均值和負載電阻上消耗的平均功率。24.（19分）導(dǎo)體棒所受的安培力為FIlB該力大小不變，棒做勻減速運動，因此在棒的速度v0從減小v1的過程中，平均速度為 當棒的速度為v時，感應(yīng)電動勢的大小為ElvB 棒中的平均感應(yīng)電動勢為由式得l(v0v1)B 導(dǎo)體棒中消耗的熱功率為P1I2r 負載電阻上消耗的平均功率為P1由式得l(v0

4、v1)BII2r 評分參考：式3分（未寫出式，但能正確論述導(dǎo)體棒做勻減速運動的也給這3分），式各3分，式各2分，式各2分。（2005年天津卷）24、兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌導(dǎo)軌MN、MN平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，電阻不計，M、M處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為l、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中。ab在外力作用下向右勻速運動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求：ab運動速度v的大??；電容器所帶的電荷量q。24、（18分）解：設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

5、為E，回路中電流為I，ab運動距離s所用的時間為t，則有：EBLv QI2(4R)t 由上述方程得：設(shè)電容器兩極板間的電勢差為U，則有：UIR 電容器所帶電荷量為：qCU 解得：二、平行導(dǎo)軌，非勻強磁場（2003年江蘇）18（13分）如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r00.10/m，導(dǎo)軌的端點P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l0.20m。有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面，已知磁感強度B與時間t的關(guān)系為Bkt，比例系數(shù)k0.020T/s，一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直，在t0時刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下

6、，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒樱笤趖6.0s時金屬桿所受的安培力。18（13分）以表示金屬桿運動的加速度，在時刻，金屬桿與初始位置的距離 此時桿的速度，這時，桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積，回路中的感應(yīng)電動勢回路的總電阻 回路中的感應(yīng)電流作用于桿的安培力 解得 ，代入數(shù)據(jù)為三、雙棒平行導(dǎo)軌，勻強磁場（2008年廣東卷）18（17分）如圖（a）所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.3m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B=0.6T的勻強磁場，磁場區(qū)域?qū)扗=0.2 m細金屬棒A1和A2用長為2D=0.4m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

7、，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為t=0.3 ,導(dǎo)軌電阻不計，使金屬棒以恒定速度r=1.0 m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場，計算從金屬棒A1進入磁場（t=0）到A2離開磁場的時間內(nèi)，不同時間段通過電阻R的電流強度，并在圖（b）中畫出18解析：0t1（00.2s）A1產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：電阻R與A2并聯(lián)阻值：所以電阻R兩端電壓通過電阻R的電流：t1t2（0.20.4s）E=0, I2=0t2t3（0.40.6s） 同理：I3=0.12A四、豎直平行導(dǎo)軌，勻強磁場（2005年天津卷）23（16分）圖中MN和PQ為豎直方向的兩平行長直金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)為0.40m，電阻不計。導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度B為0.50T

8、的勻強磁場垂直。質(zhì)量m為6.010-3kg、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變阻器和阻值為3.0的電阻R1。當桿ab達到穩(wěn)定狀態(tài)時以速率v勻速下滑，整個電路消耗的電功率P為0.27W，重力加速度取10m/s2，試求速率v和滑動變阻器接入電路部分的阻值R2。R1R2labMNPQBv23.由能量守恒定律得：mgv=P 代入數(shù)據(jù)得：v=4.5m/s 又EBLv 設(shè)電阻R與R的并聯(lián)電阻為R，ab棒的電阻為r，有 P=IE 代入數(shù)據(jù)得：6.0（2011年全國大綱卷）24（15分）如圖，兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L，電阻不計。在導(dǎo)

9、軌上端并接兩個額定功率均為P、電阻均為R的小燈泡。整個系統(tǒng)置于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度方向與導(dǎo)軌所在平面垂直?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、電阻可以忽略的金屬棒MN從圖示位置由靜止開始釋放。金屬棒下落過程中保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好。已知某時刻后兩燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g。求：磁感應(yīng)強度的大?。簾襞菡０l(fā)光時導(dǎo)體棒的運動速率。acMNbdL答案： 解析：（1）設(shè)小燈泡的額定電流為I0，有 P=I02R 由題意，在金屬棒沿導(dǎo)軌豎直下落的某時刻，小燈泡保持正常發(fā)光，流經(jīng)MN電流為 I=2I0 此時金屬棒MN所受的重力和安培力相等，下落的速度達到最大值，有 mg=BIL 聯(lián)立式得 （2）設(shè)燈泡正常發(fā)光時，導(dǎo)

10、體棒的速率為v，由電磁感應(yīng)定律和歐姆定律得 E=BLv E=RI0 聯(lián)立式得 五、單軌圓形環(huán)問題，勻強磁場（2002年全國）15（12分）如圖所示，半徑為、單位長度電阻為的均勻?qū)w圓環(huán)固定在水平面上，圓環(huán)中心為勻強磁場垂直水平面方向向下，磁感強度為平行于直徑的導(dǎo)體桿，沿垂直于桿的方向向右運動桿的電阻可以忽略不計，桿與圓環(huán)接觸良好，某時刻，桿的位置如圖，2，速度為，求此時刻作用在桿上安培力的大小 15如圖所示，桿切割磁力線時，部分產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 （2），此時弧和弧的電阻分別為2（）和2，它們并聯(lián)后的電阻為2（），桿中的電流為，作用在桿上的安培力為（2），由以上各式解得（2）（）（2001年上海

11、）22（3分）半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感強度為B0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置，磁場與環(huán)面垂直，其中a0.4m，b0.6m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R02，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計（1）若棒以v05m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑OO的瞬時（如圖所示）MN中的電動勢和流過燈L1的電流。（2）撤去中間的金屬棒MN將右面的半圓環(huán)OL2O以O(shè)O為軸向上翻轉(zhuǎn)90o，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為B/t（4 /3.14）T/s，求L1的功率。 無字母22解：（1）1B2av0.20.850

12、.8V I11/R0.8/20.4A （2）2/t0.5a2B/t0.32V P1(2/2)2/R1.28102W 1，28 *10-2評分標準：全題13分第（1小題6分，第（2）小題7分。其中（1）正確得出式得3分，得出式得3分；（2）得出式4分，得出式得3分。六、其他形狀導(dǎo)軌，勻強磁場（2003上海）22（14分）如圖所示，OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌，O、C處分別接有短電阻絲（圖中用粗線表示），R1=4、R2=8（導(dǎo)軌其它部分電阻不計）。導(dǎo)軌OAC的形狀滿足 （單位：m）。磁感應(yīng)強度B=0.2T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面。一足夠長的金屬棒在水平外力F作用下，以恒定的速率v=

13、5.0m/s水平向右在導(dǎo)軌上從O點滑動到C點，棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直，不計棒的電阻。求：外力F的最大值；金屬棒在導(dǎo)軌上運動時電阻絲R1上消耗的最大功率；在滑動過程中通過金屬棒的電流I與時間t的關(guān)系。 yxR1R2AoCv金屬棒勻速運動，F(xiàn)外=F安，E=BLv，I=E/R總，F(xiàn)外=BIL=B2L2v/R總，Lmax=2sin90=2m，R總=8/3，故Fmax=0.3N P1=E2/R1=1W金屬棒與導(dǎo)軌接觸點間的長度隨時間變化，且x=vt，E=BLv，故 22（14分）.解：（1）金屬棒勻速運動F外F安BLv I=/R總 F外BIL Lmax=2sin=2(m) R總8/3(

14、) Fmax=0.22225.03/8=0.3(N) （2）P12/R1B2L2v2/R1=0.22225.02/4=1(W) （3）金屬棒與導(dǎo)軌接觸點的長度隨時間變化L2sin(x) (m) 且x=vt, =BLv, I=（A） （2010重慶卷）23（16分）法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進行了實驗研究實驗裝置的示意圖可用題23圖表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為d水流速度處處相同，大小為v，方向水平金屬板與水流方向平行，地磁場磁感應(yīng)強度的豎直分別為B，說的電阻率為，水面上方有一阻值為R的電阻通過絕緣導(dǎo)線和電鍵K連接到兩個金屬板上忽略邊緣效應(yīng)

15、，求：（1）該發(fā)電裝置的電動勢；（2）通過電阻R的電流強度；（3）電阻R消耗的電功率23.（16分）解：（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律，有EBdv（2）兩板間河水的電阻r=由閉合電路歐姆定律，有I=（3）由電功率公式，P=I2R得P=六、非勻強磁場問題（2000年上海）23（13分）如圖所示，固定水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦滑動，此時adeb構(gòu)成一個邊長為的正方形，棒的電阻為，其余部分電阻不計，開始時磁感強度為。（1）若從時刻起，磁感強度均勻增加，每秒增量為，同時保持棒靜止，求棒中的感應(yīng)電流，在圖上標出感應(yīng)電流的方向。（2）在上述（1）情況

16、中，始終保持棒靜止，當秒末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大？（3）若從時刻起，磁感強度逐漸減小，當棒以恒定速度向右作勻速運動時，可使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則磁感強度應(yīng)怎樣隨時間變化（寫出B與的關(guān)系式）？23（1）感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電流 方向：逆時針（見右圖）（2）秒時， （3）總磁通量不變 評分標準：全題13分。（1）5分，正確得出式，得4分，僅得出式得2分，方向正確，得1分。（2）4分，正確得出式，得4分，僅得出式，得1分，僅寫出式，得2分。（3）4分，正確得出式，得4分，僅得出式，得2分。（2015年廣東卷）35.（18分）如圖17（a）所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L=0.4m。導(dǎo)軌右

17、端接有阻值R=1的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好。導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為L從0時刻開始，磁感應(yīng)強度B的大小隨時間t變化，規(guī)律如圖17（b）所示；同一時刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運動，1s后剛好進入磁場。若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v=1m/s做直線運動，求：（1） 棒進入磁場前，回路中的電動勢E；（2） 棒在運動過程中受到的最大安培力F，以及棒通過三角形abd區(qū)域時電流i與時間t的關(guān)系式。35.（18分）（1）棒在進入磁場前，棒沒有做切割磁感線，但磁場的強弱發(fā)生變化，導(dǎo)致磁通量發(fā)生變化。abcd的面積由

18、聯(lián)立得：(2) 棒進入磁場中后，做切割磁感線運動，當棒到達bd時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，同時切割長度最大，到達bd時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的感應(yīng)電流所受最大安培力由聯(lián)立得：棒通過三角形abd區(qū)域時，切割的長度產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流由聯(lián)立感應(yīng)電流為： （2009年全國2卷）24.(15分)如圖，勻強磁場的磁感應(yīng)強度方向垂直于紙面向里，大小隨時間的變化率， 為負的常量。用電阻率為、橫截面積為的硬導(dǎo)線做成一邊長為的方框。將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場區(qū)域中。求 （1） 導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大??；（2） 磁場對方框作用力的大小隨時間的變化答案（1）（2）【解析】本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象.(1)線框中產(chǎn)生

19、的感應(yīng)電動勢 在線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流,聯(lián)立得(2) 導(dǎo)線框所受磁場力的大小為,它隨時間的變化率為,由以上式聯(lián)立可得.（2013江蘇物理）13（15分）如圖所示，勻強磁場中有一矩形閉合線圈abcd，線圈平面與磁場垂直。已知線圈的匝數(shù)N=100，邊長ab =1。 0m、bc=0。 5m，電阻r=2。 磁感應(yīng)強度B在01s內(nèi)從零均勻變化到0.2T。 在15s內(nèi)從0。 2T均勻變化到-0。 2T，取垂直紙面向里為磁場的正方向。求: （1）0. 5s時線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小E和感應(yīng)電流的方向；（2）在15s內(nèi)通過線圈的電荷量q；（3）在05s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q。13. (1)感應(yīng)電動勢E1=N,磁通量的

20、變化1=B1S解得E1=N代入數(shù)據(jù)得E1=10V感應(yīng)電流的方向為adcba(2)同理可得E2=N感應(yīng)電流I2=電荷量q=I2t2解得q=N代入數(shù)據(jù)得q=10C(3)01s內(nèi)的焦耳熱Q1=rt1且I1=15s內(nèi)的焦耳熱Q2=rt2由Q=Q1+Q2,代入數(shù)據(jù)得Q=100J答案:(1)10Vadcba(2)10C(3)100 J（2009年廣東卷）18（15分）如圖18（a）所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖18（b）所示，圖線與橫、

21、縱軸的截距分別為t0和B0導(dǎo)線的電阻不計，求0至t1時間內(nèi)（1）通過電阻R1上的電流大小和方向；（2）通過電阻R1上的電量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量 R1ab（a）BB0tt0t1O（b）圖1818（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律知 由閉合電路歐姆定律知 ，方向由ba（2）通過電阻R1上的電量為電阻R1上產(chǎn)生的熱量為六、法拉第圓盤問題（2013年廣東卷）36.如圖甲所示,在垂直于勻強磁場B的平面內(nèi),半徑為r的金屬圓盤繞過圓心O的軸轉(zhuǎn)動,圓心O和邊緣K通過電刷與一個電路連接。電路中的P是加上一定正向電壓才能導(dǎo)通的電子元件。流過電流表的電流I與圓盤角速度的關(guān)系如圖乙所示,其中ab段和bc段均為直線,且ab

22、段過坐標原點。0代表圓盤逆時針轉(zhuǎn)動。已知:R=3.0,B=1.0T,r=0.2m。忽略圓盤、電流表和導(dǎo)線的電阻。(1)根據(jù)圖乙寫出ab、bc段對應(yīng)的I與的關(guān)系式;(2)求出圖乙中b、c兩點對應(yīng)的P兩端的電壓Ub、Uc;(3)分別求出ab、bc段流過P的電流IP與其兩端電壓UP的關(guān)系式。16.D36. (1)根據(jù)題圖乙可求得ab段斜率kab=故ab段:I=A(-45rad/s15rad/s)bc段斜率kbc=故bc段:I=I0+,把b點的坐標=15rad/s,I=0.1A代入可求得I0=-0.05A故bc段有:I=(-0.05+)A(15rad/s45rad/s)(2)圓盤逆時針轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=Br2,得E=0.02當=15rad/s時,E=0.3V;當=45rad/s時,E=0.9V。由于圓盤電阻忽略不計,故Ub=0.3V,Uc=0.9V。(3)ab段:由右手定則