高考物理大题突破--电磁感应(附答案)

11、（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=0.75m，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0.1rQJ。(取210/gms)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/vms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-=2mWWmv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。23、（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。35、(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=6m/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=10m/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。abcdhB47、（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＝1T，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＝0.5m，现有一边长l＝0.2m、质量m＝0.1kg、电阻R＝0.1Ω的正方形线框MNOP以v0＝7m/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''MN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。BbPMaQN5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3Rr，因此30.3()RrQQJ∴=0.4()RrWQQQJ安（2）金属棒下滑时受重力和安培力22=BLFBILvRr安由牛顿第二定律22sin30BLmgvmaRr∴2222210.80.752sin30103.2(/)()20.2(1.50.5)BLagvmsmRr(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22sin30BLmgvmaRr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。21sin302mmgSQmv∴2120.42sin302101.152.74(/)20.2mQvgSmsm2、解析：（1）设电动势为E，橡胶带运动速率为v。由：BLvE，UE，得：BLUv（2）设电功率为P，RUP2（3）设电流强度为I，安培力为F，克服安培力做的功为W。RUI，BILF，FdW，得：RBLUdW3、（1）电流稳定后导体棒做匀速运动BIlmg①解得：B=mgIl②2）感应电动势EBlv③感应电流EIR④由②③④解得2IRvmg（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212mmvmgh感应电动势的最大值mmEBlv感应电流的最大值mmEIR解得：2mmgghIIR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RbbIRIR，abRIII，解得：12abII。6（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12vvv，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EBLv，当a棒沿斜面向上运动时，322bEIR，sinbbBILmg，向上匀速运动时，a棒中的电流为'aI，则'2aEIR，'sinaaBILmg由以上各式联立解得：32amm。（3）由题可知导体棒a沿斜面向上运动时，所受拉力7sinsin2amgFBILmg。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=m2a①代入数据，得Ff=0.2N②（2）设通过K杆的电流为I1，K杆受力平衡，有Ff=B1I1l③设回路总电流为I,总电阻为R总，有12II④，3=2RR总⑤设Q杆下滑速度大小为v，产生的感应电动势为E，有EIR总⑥，2EBLv⑦12sinFmgBIL.⑧，拉力的瞬时功率为PFv⑨联立以上方程得到2PW6、7、2222441cdv2gh2(2)332442(3),02BLvBLghIRcdUIRBLghBLghFBILRmgRmgFmaahBL===========788、9、解析：设某时刻MN和''MN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，MN所受安培力向上。某时刻MN的加速度132mgmgBILBILagmmm同时刻''MN的加速度22222mgBILBILagmmm因为任意时刻两加速之比总为1221aa，所以：122vv①（2）当MN和''MN的加速度为零时，速度最大。对''MN受力平衡：BIlmg②EIR③，12EBlvblv④，由①②③④得：12223mgRvBl、2223mgRvBl