高考物理大题突破电磁感应附答案

高考物理大题突破电磁感应附答案

1、（2011上海(14 分)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m，两导轨间距L=0.75 m，导轨倾角为30°，导轨上端 ab接一阻值R=1.5Ω的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5Ω，质量m=0.2kg的金属棒与 轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热 0.1rQ J 。(取 210 /g m s )求：(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安 ；(2)金属棒下滑速度 2 /v m s 时的加速度 a ．3)为求金 属棒下滑的最大速度 mv ，有同学解答如下由动能定理 21- = 2 mW W mv重 安 ，……。由此所得结果是否正确？若正确，说 明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。 2、(2011 重庆第).（16 分）有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如题 23 图所示，该机底面固定有间距为 L 、长 度为 d 的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为 B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻 R ,绝缘橡 胶带上镀有间距为 d 的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，若橡胶带匀 速运动时，电压表读数为U ,求： （1）橡胶带匀速运动的速率；（2）电阻 R 消耗的电功率；（3）一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。 3、（2010 年江苏）．（15 分）如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为 L， 一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为 m、有效电阻为 R 的导 体棒在距磁场上边界 h 处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最 终稳定为 I．整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电 阻．求： （1）磁感应强度的大小 B； （2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小 v； （3）流以电流表电流的最大值 Im． 4、（2010 福建）（19）如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为 的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻。 导体棒 a 和 b 放在导轨上，与导轨垂直并良好接触。斜面上水平虚线 PQ 以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强 磁场。现对 a 棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的 b 棒恰好静止。当 a 棒 运动到磁场的上边界 PQ 处时，撤去拉力，a 棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向选滑动，此时 b 棒已滑离导轨。 当 a 棒再次滑回到磁场边界 PQ 处时，又恰能沿导轨匀速向下运动。已知 a 棒、b 棒和定值电阻的阻值均为 R,b 棒的质 量为 m，重力加速度为 g，导轨电阻不计。求 （1） a 棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a 棒中的电流强度 I，与定值电阻 R 中的电流强度 IR 之比； （2） a 棒质量 ma; （3） a 棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力 F。 5、(2011 四川).如图所示，间距 l=0.3m 的平行金属导轨 a1b1c1 和 a2b2c2 分别固定在两个竖直面内，在水平面 a1b1b2a2 区 域内和倾角 = 37 的斜面 c1b1b2c2 区域内分别有磁感应强度 B1=0.4T、方向竖直向上和 B2=1T、方向垂直于斜面向上的 匀强磁场。电阻 R=0.3  、质量 m1=0.1kg、长为 l 的相同导体杆 K、S、Q 分别放置在导轨上，S 杆的两端固定在 b1、 b2 点，K、Q 杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于 K 杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂， 绳上穿有质量 m2=0.05kg 的小环。已知小环以 a=6 m/s2 的加速度沿绳下滑，K 杆保持静止，Q 杆在垂直于杆且沿斜面向 下的拉力 F 作用下匀速运动。不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取 g=10 m/s2，sin 37 =0.6，cos 37 =0.8。求 1） 小环所受摩擦力的大小；2）Q 杆所受拉力的瞬时功率。 6、（北京理综）（16 分）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 abcd，每边长为 L，总电阻为 R，总质量为 m。将其置于 磁感应强度为 B 的水平匀强磁场上方 h 处。如图所示，线框由静止起自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且 cd 边 始终与水平的磁场边界面平行。当 cd 边刚进入磁场时， （1）求线框中产生的感应电动势大小； （2）求 cd 两点间电势差的大小； （3）若此时线框的加速度刚好为零，求线框下落的高度 h 所应满足的条件。 7、（2007 江苏物理）（16 分）如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁 感应强度 B＝1 T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为 d＝0.5 m，现有一边长 l＝0.2 m、质量 m ＝0.1 kg、电阻 R＝0.1 Ω的正方形线框 MNOP 以 v0＝7 m/s 的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求： ⑴线框 MN 边刚进入磁场时受到安培力的大小 F； ⑵线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热 Q； ⑶线框能穿过的完整条形磁场区域的个数 n。 8、如图所示，平行导轨 MN 和 PQ 相距 0.5m，电阻可忽略．其水平部分是粗糙的，置于 0.60T 竖直向上的匀强磁场中， 倾斜部分是光滑的，该处没有磁场．导线 a 和 b 质量均为 0.20kg，电阻均为 0.15  ，a、b 相距足够远，b 放在水平导 轨上．a 从斜轨上高 0.050m 处无初速释放．求： （1）回路的最大感应电流是多少？（2）如果导线与导轨间的动摩擦因数  =0.10，当导线 b 的速率达到最大值时，导 线 a 的加速度是多少？ 9、（2011 海南第 16 题）.如图，ab 和 cd 是两条竖直放置的长直光 滑金属导轨，MN 和 ' 'M N 是两根用细线连接 的 金属杆，其质 量分别为 m 和 2m。竖直向上的外力 F 作用在杆 MN 上，使两杆水平静止， 并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为 R，导轨间距为l 。整个装置处在磁感应强度为 B 的匀 强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为 g。在 t=0 时刻 将细线烧断，保持 F 不变，金属杆和导轨始终接触良好。求（1）细线少断后，任意时刻两 杆运动的速度之比；（2）两杆分别达到的最大速度。 答 案 1、解析：（1）下滑过程中安培力的功即为在金属棒和电阻上产生的焦耳热，由于 3R r ，因此 3 0.3( )R rQ Q J  ∴ = 0.4( )R rW Q Q Q J  安 （ 2 ） 金 属 棒 下 滑 时 受 重 力 和 安 培 力 2 2 = B LF BIL vR r  安 由 牛 顿 第 二 定 律 2 2 sin30 B Lmg v maR r   ∴ 2 2 2 2 21 0.8 0.75 2sin30 10 3.2( / )( ) 2 0.2 (1.5 0.5) B La g v m sm R r          (3)此解法正确。金属棒下滑时重力和安培力作用，其运动满足 2 2 sin30 B Lmg v maR r   上式表明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速，当棒到达 B b P MaQ N 斜 面 底 端 时 速 度 一 定 为 最 大 。 由 动 能 定 理 可 以 得 到 棒 的 末 速 度 ， 因 此 上 述 解 法 正 确 。 21sin30 2 mmgS Q mv  ∴ 2 1 2 0.42 sin30 2 10 1.15 2.74( / )2 0.2m Qv gS m sm         2、解析：（1）设电动势为 E，橡胶带运动速率为 v。由： BLvE  ， UE  ，得： BL Uv  （2）设电功率为 P， R UP 2  （3）设电流强度为 I，安培力为 F，克服安培力做的功为 W。 R UI  ， BILF  ， FdW  ，得： R BLUdW  3、（1）电流稳定后导体棒做匀速运动 BIl mg ①解得：B= mg Il ② 2）感应电动势 E Blv ③ 感应电流 EI R  ④ 由②③④解得 2I Rv mg  （3）由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为 vm 机械能守恒 21 2 mmv mgh 感应电动势的最大值 m mE Blv 感应电流的最大值 m m EI R  解得： 2 m mg ghI IR  4、（1）a 棒沿导轨向上运动时，a 棒、b 棒及电阻 R 中放入电流分别为 Ia、Ib、Ic，有 R b bI R I R ， a b RI I I  ，解得： 1 2 a b I I  。 （2）由于 a 棒在上方滑动过程中机械能守恒，因而 a 棒在磁场中向上滑动的速度大小 v1 与在磁场 中向下滑动的速度大小 v2 相等，即 1 2v v v  ，设磁场的磁感应强度为 B，导体棒长为 L，在磁场中运动 时产生的感应电动势为 E BLv ， 当 a 棒沿斜面向上运动时， 32 2 b EI R  ， sinb bBI L m g  ， 向上匀速运动时，a 棒中的电流为 'aI ，则 ' 2a EI R  ， ' sina aBI L m g  由以上各式联立解得： 3 2a mm  。 （3）由题可知导体棒 a 沿斜面向上运动时，所受拉力 7 sinsin 2a mgF BI L mg    。 5、解析：（1）设小环受到的摩擦力大小为 Ff，由牛顿第二定律，有 m2g－Ff=m2a ① 代入数据，得 Ff=0.2N ② （2）设通过 K 杆的电流为 I1，K 杆受力平衡，有 Ff=B1I1l ③ 设回路总电流为 I,总电阻为 R 总，有 12I I ④， 3= 2R R总 ⑤ 设 Q 杆下滑速度大小为 v，产生的感应电动势为 E，有 EI R  总 ⑥， 2E B Lv ⑦ 1 2sinF m g B IL  . ⑧，拉力的瞬时功率为 P Fv ⑨联立以上方程得到 2P W 6、 7 、 2 2 2 2 4 4 1 cd v 2gh 2 (2) 3 3 24 4 2(3) , 0 2 BLv BL gh I R cd U I R BL gh B L ghF BIL R m gRmg F ma a h B L = = = = = = = = = = =            8、 9、解析：设某时刻 MN 和 ' 'M N 速度分别为 v1、v2。 （1）两金属杆所受的安培力大小相同，方向相反，MN 受安培力向下， M N 所受安培力向上。 某时刻 MN 的加速度 1 3 2mg mg BIL BILa gm m m     同时刻 ' 'M N 的加速度 2 2 2 2 2 mg BIL BILa gm m m     因为任意时刻两加速之比总为 1 2 2 1 a a  ，所以： 1 2 2v v  ① （2）当 MN 和 ' 'M N 的加速度为零时，速度最大。对 ' 'M N 受力平衡： BIl mg ② EI R  ③ ， 1 2E Blv blv  ④，由①②③④得： 1 2 2 2 3 mgRv B l  、 2 2 23 mgRv B l 