2018年高考物理二輪復習 專題11 電磁感應(yīng)綜合問題學案

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1、 專題11 電磁感應(yīng)綜合問題 構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)： 考情分析： 楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學部分的重點，也是高考的重要考點。高考常以選擇題的形式考查電磁感應(yīng)中的圖像問題和能量轉(zhuǎn)化問題，以計算題形式考查導體棒、導線框在磁場中的運動、電路知識的相關(guān)應(yīng)用、牛頓運動定律和能量守恒定律在導體運動過程中的應(yīng)用等。備考時我們需要重點關(guān)注，特別是導體棒的運動過程分析和能量轉(zhuǎn)化分析。 重點知識梳理： 一、感應(yīng)電流 1．產(chǎn)生條件 2．方向判斷 3．“阻礙”的表現(xiàn) 二、電動勢大小的計算 適用過程 表達公式 備注 n匝線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化 E＝n (1)當S不變時，E＝nS；

2、 (2)當B不變時，E＝nB 導體做切割磁感線的運動 E＝Blv (1)E＝Blv的適用條件： v⊥l，v⊥B； (2)當v與B平行時：E＝0 導體棒在磁場中以其中一端為圓心轉(zhuǎn)動垂直切割磁感線 三、電磁感應(yīng)問題中安培力、電荷量、熱量的計算 1．導體切割磁感線運動，導體棒中有感應(yīng)電流，受安培力作用，根據(jù)E＝Blv，I＝，F(xiàn)＝BIl，可得F＝B2l2v/R. 2．閉合電路中磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電荷量的計算方法是根據(jù)E＝，I＝，q＝IΔt則q＝ΔΦ/R，若線圈匝數(shù)為n，則q＝nΔΦ/R. 3．電磁感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱，當電路中電流恒定時，可以用焦耳定律計算

3、，當電路中電流發(fā)生變化時，則應(yīng)用功能關(guān)系或能量守恒定律計算． 四、自感現(xiàn)象與渦流 自感電動勢與導體中的電流變化率成正比，比例系數(shù)稱為導體的自感系數(shù)L。線圈的自感系數(shù)L與線圈的形狀、長短、匝數(shù)等因數(shù)有關(guān)系。線圈的橫截面積越大，匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)就越大。帶有鐵芯的線圈其自感系數(shù)比沒有鐵芯的大得多。 【名師提醒】 典型例題剖析： 考點一：楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律 【典型例題1】 (2016·浙江高考)如圖所示，a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長la＝3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大，不考慮線圈之間的相互

4、影響，則(　　) A．兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 B．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為9∶1 C．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4 D．a(chǎn)、b線圈中電功率之比為3∶1 【答案】B 【變式訓練1】（2015·江蘇高考）做磁共振(MRI)檢查時，對人體施加的磁場發(fā)生變化時會在肌肉組織中產(chǎn)生感應(yīng)電流．某同學為了估算該感應(yīng)電流對肌肉組織的影響，將包裹在骨骼上的一圈肌肉組織等效成單匝線圈，線圈的半徑r＝5.0 cm，線圈導線的截面積A＝0.80 cm2，電阻率ρ＝1.5 Ω·m.如圖所示，勻強磁場方向與線圈平面垂直，若磁感應(yīng)強度B在0.3 s內(nèi)從1.5 T均勻地減為零，求：(計算結(jié)

5、果保留一位有效數(shù)字) (1)該圈肌肉組織的電阻R； (2)該圈肌肉組織中的感應(yīng)電動勢E； (3)0.3 s內(nèi)該圈肌肉組織中產(chǎn)生的熱量Q. 【答案】：(1)6×103 Ω　(2)4×10－2 V　(3)8×10－8 J 【解析】：(1)由電阻定律R＝ρ，代入數(shù)據(jù)解得R＝6×103 Ω (2)感應(yīng)電動勢E＝πr2，代入數(shù)據(jù)解得E＝4×10－2 V (3)由焦耳定律得Q＝Δt，代入數(shù)據(jù)解得Q＝8×10－8 J 【名師提醒】 1.靈活應(yīng)用楞次定律中“阻礙”的推廣含義： (1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”； (2)阻礙相對運動——“來拒去留”； (3)阻礙原電流的變化(

6、自感現(xiàn)象)——“增反減同”； (4)使線圈平面有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”。 2.解答電磁感應(yīng)中電路問題的三個步驟 （1）確定電源：利用E＝n或E＝Blvsin θ求感應(yīng)電動勢的大小，利用右手定則或楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向．如果在一個電路中切割磁感線的部分有多個并相互聯(lián)系，可等效成電源的串、并聯(lián)． （2）分析電路結(jié)構(gòu)：分析內(nèi)、外電路，以及外電路的串并聯(lián)關(guān)系，畫出等效電路圖． （3）利用電路規(guī)律求解：應(yīng)用閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)電路的基本性質(zhì)等列方程求解． 考點二：電磁感應(yīng)中的圖像問題 【典型例題2】如圖甲所示，足夠長的光滑平行導軌MN、PQ傾斜放置，兩導軌間距離為L＝1

7、.0 m，導軌平面與水平面間的夾角為θ＝30°，磁感應(yīng)強度為B＝ T的勻強磁場垂直于導軌平面向上，導軌的M、P兩端連接阻值為R＝3.0 Ω的電阻，金屬棒ab垂直于導軌放置并用細線通過光滑定滑輪與重物M相連，金屬棒ab的質(zhì)量m＝0.20 kg，電阻r＝0. 50 Ω.如果將金屬棒和重物由靜止釋放，金屬棒沿斜面上滑的速度與時間的關(guān)系圖象如圖乙所示，不計導軌電阻，在0.6 s內(nèi)ab上滑1.4 m，g＝10 m/s2.求： (1)重物M的質(zhì)量； (2)在0.6 s內(nèi)通過電阻R的電荷量． 【答案】：(1)0.6 kg　(2) C (2)在0.6 s內(nèi)ab棒上滑的距離s＝1.40 m，ab

8、棒與導軌構(gòu)成的回路內(nèi)磁通量變化ΔΦ＝BLs， 由電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢E＝，平均感應(yīng)電流：I＝E/(r＋R) 通過電阻R的電荷量q＝IΔt＝ 代入數(shù)據(jù)解得：q＝ C 【變式訓練2】如圖所示，在虛線MN的右側(cè)存在著垂直紙面向里的勻強磁場，邊長為a的正三角形金屬線框平行紙面放置，t＝0時刻，頂點恰好在磁場的左邊界上，一邊平行磁場邊界MN.現(xiàn)令該金屬線框勻速進入磁場區(qū)域，則線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E、電流I、所施加的外力F、安培力做功的功率P隨時間t的變化關(guān)系的圖象中正確的是(　　) 【答案】B 【變式訓練3】.(多選) 如圖甲，固

9、定在光滑水平面上的正三角形金屬線框，匝數(shù)n＝20，總電阻R＝2.5 Ω，邊長L＝0.3 m，處在兩個半徑均為r＝L/3的圓形勻強磁場區(qū)域中。線框頂點與右側(cè)磁場區(qū)域圓心重合，線框底邊中點與左側(cè)磁場區(qū)域圓心重合。磁感應(yīng)強度B1垂直水平面向上，大小不變；B2垂直水平面向下，大小隨時間變化，B1、B2的值和變化規(guī)律如圖乙所示。則下列說法中正確的是(π取3)(　　) A.通過線框中的感應(yīng)電流方向為逆時針方向 B.t＝0時刻穿過線框的磁通量為0.1 Wb C.在0～0.6 s內(nèi)通過線框中的電荷量為0.006 C D.0～0.6 s時間內(nèi)線框中產(chǎn)生的熱量為0.06 J 【答案】AD

10、 【名師提醒】 (1)解決電磁感應(yīng)圖象問題的“三點關(guān)注”： ①關(guān)注初始時刻，如初始時刻感應(yīng)電流是否為零，是正方向還是負方向. ②關(guān)注變化過程，看電磁感應(yīng)發(fā)生的過程分為幾個階段，這幾個階段是否和圖象變化相對應(yīng). ③關(guān)注大小、方向的變化趨勢，看圖線斜率的大小、圖線的曲、直是否和物理過程對應(yīng). (2)解決電磁感應(yīng)圖象問題的一般步驟： ①明確圖象的種類，即是B－t圖還是Φ－t圖，或者E－t圖、I－t圖等. ②分析電磁感應(yīng)的具體過程. ③用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系. ④結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運動定律等規(guī)律寫出函數(shù)關(guān)系式. ⑤根據(jù)函數(shù)關(guān)系式

11、，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等. ⑥畫圖象或判斷圖象. (3)圖象選擇技巧：求解物理圖象的選擇題時可用“排除法”，即排除與題目要求相違背的圖象，留下正確圖象. 考點三：電磁感應(yīng)中的動力學和能量問題 【典型例題3】(2017·蘇中三市二模)如圖所示，質(zhì)量為m、電阻為R的單匝矩形線框置于光滑水平面上，線框邊長ab＝L、ad＝2L。虛線MN過ad、bc邊中點。一根能承受最大拉力F0的細線沿水平方向拴住ab邊中點O。從某時刻起，在MN右側(cè)加一方向豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小按B＝kt的規(guī)律均勻變化。一段時間后，細線被拉斷，線框向左運動，ab邊穿出磁場時的速度為v。求：

12、 (1)細線斷裂前線框中的電功率P； (2)細線斷裂后瞬間線框的加速度大小a及線框離開磁場的過程中安培力所做的功W； (3)線框穿出磁場過程中通過導線截面的電量q。 【答案】：(1)　(2)　mv2　(3) 【變式訓練4】(2017·連云港一模)如圖所示，電阻不計且足夠長的U型金屬框架放置在傾角θ＝37°的絕緣斜面上，該裝置處于垂直斜面向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小B＝0.5 T。質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻R＝0.4 Ω的導體棒ab垂直放在框架上，從靜止開始沿框架無摩擦下滑，與框架接觸良好?？蚣艿馁|(zhì)量M＝0.2 kg、寬度l＝0.4 m，框架與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.6，

13、與斜面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)若框架固定，求導體棒的最大速度vm； (2)若框架固定，棒從靜止開始下滑5.75 m時速度v＝5 m/s，求此過程回路中產(chǎn)生的熱量Q及流過ab棒的電量q； (3)若框架不固定，求當框架剛開始運動時棒的速度v1。 【答案】：(1)6 m/s　(2)2.2 J　2.875 C　(3)2.4 m/s (3)回路中感應(yīng)電流I1＝ 框架上邊所受安培力F1＝BI1l 對框架Mgsin 37°＋BI1l＝μ(m＋M)gcos 37° 代入數(shù)據(jù)解得v1＝2.4 m/s。

14、 【名師提醒】 1.電磁感應(yīng)與動力學綜合題的解題策略 2.電磁感應(yīng)中能量的三種求解方法 (1)利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功. (2)利用能量守恒定律求解：若只有電能與機械能參與轉(zhuǎn)化，則機械能的減少量等于產(chǎn)生的電能. (3)利用電路的相關(guān)公式——電功公式或電熱公式求解：若通過電阻的電流是恒定的，則可直接利用電功公式或焦耳定律求解焦耳熱. 特別提醒：回路中某個元件的焦耳熱和回路總焦耳熱之間的關(guān)系，不能混淆. 考點四：自感、渦流 【典型例題4】(2017·無錫模擬)如圖所示，三個燈泡L1、L2、L3的電阻關(guān)系為R1＜R2＜R3

15、，電感線圈L的電阻可忽略，D為理想二極管，開關(guān)K從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的是(　　) A．L1逐漸變暗，L2、L3均先變亮，然后逐漸變暗 B．L1逐漸變暗，L2立即熄滅，L3先變亮，然后逐漸變暗 C．L1立即熄滅，L2、L3均逐漸變暗 D．L1、L2、L3均先變亮，然后逐漸變暗 【答案】B 【解析】　開關(guān)K處于閉合狀態(tài)時，由于R1＜R2＜R3，則I1＞I2＞I3，開關(guān)K從閉合狀態(tài)突然斷開時，電感線圈、L1、L3組成閉合回路，L1逐漸變暗，通過L3的電流由I3變?yōu)镮1，再逐漸減小，故L3先變亮，然后逐漸變暗，而由于二極管的反向截止作用，L2立即熄滅，選項B正確。 【變

16、式訓練5】(2017·北京西城區(qū)期末)如圖所示，線圈L與小燈泡A并聯(lián)后接到電源上。先閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后，通過線圈的電流為I1，通過小燈泡的電流為I2。斷開開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)小燈泡閃亮一下再熄滅。則下列說法正確的是(　　) A．I1

17、漸變亮，最終一樣亮 開關(guān)S斷開時，燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅 2．三點注意、三個技巧 考點五：電磁感應(yīng)中的“桿+導軌”模型 【典型例題5】(多選)如圖所示，相距為l的光滑平行金屬導軌ab、cd放置在水平桌面上，阻值為R的電阻與導軌的兩端a、c相連，滑桿MN質(zhì)量為m，垂直于導軌并可在導軌上自由滑動，不計導軌、滑桿以及導線的電阻，整個裝置放于豎直方向的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為B，滑桿的中點系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與另一質(zhì)量也為m的物塊相連，繩處于拉直狀態(tài)，現(xiàn)將物塊由靜止釋放，當物塊達到最大速度時，物塊的下落高度h＝，用g表示重力加速度，則在物塊由靜止

18、開始下落至速度最大的過程中 (　　) A．物塊達到的最大速度是 B．電阻R產(chǎn)生的熱量為 C．通過電阻R的電荷量是 D．滑桿MN產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為 【答案】ACD 【解析】 對滑桿MN，當FA＝mg時，速度最大，則：＝mg，則最大速度v＝，故A正確；根據(jù)能量守恒得，mgh＝2·mv2＋Q，解得Q＝mgh－mv2＝，故B錯誤；通過電阻R的電荷量q＝＝＝·＝，故C正確；物塊速度最大時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝Blv＝，故D正確。 【變式訓練6】如圖所示，在勻強磁場中有一足夠長的光滑平行金屬導軌，與水平面間的夾角θ＝30°，間距L＝0．5 m，上端接有阻

19、值R＝0．3 Ω的電阻，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B＝0．4 T，磁場方向垂直導軌平面向上。一質(zhì)量m＝0．2 kg，電阻r＝0．1 Ω的導體棒MN在平行于導軌的外力F作用下，由靜止開始向上做勻加速運動，運動過程中導體棒始終與導軌垂直，且接觸良好，當棒的位移d＝9 m時電阻R上的消耗的功率為P＝2．7 W。其他電阻不計，g取10 m/s2。求： (1)此時通過電阻R上的電流； (2)這一過程通過電阻R上電荷量q； (3)此時作用于導體棒上的外力F的大小。 【答案】：(1)3 A　(2)4．5 C　(3)2 N (3)由(1)知此時感應(yīng)電流I＝3 A， 由I＝＝， 解得此時速度

20、：v＝＝ m/s＝6 m/s， 由勻變速運動公式：v2＝2ax， 解得：a＝＝ m/s2＝2 m/s2， 對導體棒由牛頓第二定律得：F－F安－mgsin 30°＝ma，即：F－BIL－mgsin 30°＝ma， 解得：F＝ma＋BIL＋mgsin 30°＝0．2×2 N＋0．4×0．5×3 N＋0．2×10× N＝2 N。 【名師提醒】 1．單桿水平式 物理模型 勻強磁場與導軌垂直，磁感應(yīng)強度為B，棒ab 長為L，質(zhì)量為m，初速度為零，拉力恒為F，水平導軌光滑，除電阻R外，其他電阻不計 動態(tài)分析 設(shè)運動過程中某時測得的速度為v，由牛頓第二定律知棒ab的加速度為a＝－，a、

21、v同向，隨速度的增加，棒的加速度a減小，當a＝0時，v最大，I＝不再變化 收尾狀態(tài) 運動形式 勻速直線運動 力學特征 受力平衡，a=0 電學特征 I不再變化 2．單桿傾斜式 物理模型 勻強磁場與導軌垂直，磁感應(yīng)強度為B，導軌間距為L，導體棒質(zhì)量為m，電阻為R，導軌光滑，電阻不計 動態(tài)分析 棒ab剛釋放時a＝gsin α，棒ab的速度v↑→感應(yīng)電動勢E＝BLv↑→電流I＝↑→安培力F＝BIL↑→加速度a↓，當安培力F＝mgsin α時，a＝0，速度達到最大vm＝ 收尾狀態(tài) 運動形式 勻速直線運動 力學特征 受力平衡，a=0 電學特征 I達到最大后不再變

22、化 專題十一 課時跟蹤訓練 一、單項選擇題 1.如圖所示，金屬棒ab、金屬導軌和螺線管組成閉合回路，金屬棒ab在勻強磁場B中沿導軌向右運動，則(　　) A．a(chǎn)b棒不受安培力作用 B．a(chǎn)b棒所受安培力的方向向右 C．a(chǎn)b棒向右運動速度v越大，所受安培力越大 D．螺線管產(chǎn)生的磁場，A端為N極 【答案】C 2.(2015·重慶高考)如圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S。若在t1到t2時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差φa－φb(　　)

23、 A．恒為 B．從0均勻變化到 C．恒為－ D．從0均勻變化到－ 【答案】C 【解析】　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，感應(yīng)電動勢E＝n＝，由楞次定律和右手螺旋定則可判斷b點電勢高于a點電勢，因磁場均勻變化，所以感應(yīng)電動勢恒定，因此a、b兩點電勢差恒為φa－φb＝－，選項C正確。 3.(2017·山西忻州四校聯(lián)考)如圖所示的勻強磁場中有一根彎成45°的金屬線POQ，其所在平面與磁場垂直，長直導線MN與金屬線緊密接觸，起始時OA＝l0，且MN⊥OQ，所有導線單位長度的電阻均為r，MN運動的速度為v，使MN勻速運動的外力為F，則外力F隨時間變化的圖像是(　　)

24、 【答案】C 4.(2017·泰州一模)半徑為a、右端開小口的導體圓環(huán)和長為2a的導體直桿，單位長度電阻均為R0。圓環(huán)水平固定放置，整個內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動，桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，桿的位置由θ確定，如圖所示。則(　　) A．θ＝0時，桿產(chǎn)生的電動勢為2Bav B．θ＝時，桿產(chǎn)生的電動勢為Bav C．θ＝0時，桿受的安培力大小為 D．θ＝時，桿受的安培力大小為 【答案】A 【解析】　θ＝0時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1＝2Bav，A正確；感應(yīng)電流為I1＝＝，所以安培力

25、為F1＝BI1·2a＝，C錯誤；同理，θ＝時，E2＝Bav，F(xiàn)2＝，B、D均錯誤。 5.(2017·蘇州模擬)如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩個閉合線圈Ⅰ、Ⅱ分別用同種導線繞制而成，其中Ⅰ為邊長為L的正方形，Ⅱ是長2L、寬為L的矩形，將兩個線圈同時從圖示位置由靜止釋放。線圈下邊進入磁場時，Ⅰ立即做了一段時間的勻速運動，已知兩線圈在整個下落過程中，下邊始終平行于磁場上邊界，不計空氣阻力，則(　　) A．下邊進入磁場時，Ⅱ也立即做勻速運動 B．從下邊進入磁場開始的一段時間內(nèi)，線圈Ⅱ做加速度不斷減小的加速運動 C．從下邊進入磁場開始的一段時間內(nèi)，線圈Ⅱ做加速

26、度不斷減小的減速運動 D．線圈Ⅱ先到達地面 【答案】C 二、多項選擇題 6.(2017·徐州模擬)磁懸浮高速列車在我國上海已投入運行數(shù)年。如圖所示就是磁懸浮的原理，圖中A是圓柱形磁鐵，B是用高溫超導材料制成的超導圓環(huán)。將超導圓環(huán)B水平放在磁鐵A上，它就能在磁力的作用下懸浮在磁鐵A的上方空中，則(　　) A．在B放入磁場的過程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流；當穩(wěn)定后，感應(yīng)電流消失 B．在B放入磁場的過程中，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流；當穩(wěn)定后，感應(yīng)電流仍存在 C．若A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向為順時針方向(從上往下看) D．若A的N極朝上，B中感應(yīng)電流的方向為逆時針方向(從上往下看)

27、 【答案】BC 【解析】　在B放入磁場的過程中，穿過B的磁通量增加，B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，因為B是超導體，沒有電阻，所以感應(yīng)電流不會消失，故A錯誤，B正確；若A的N極朝上，在B放入磁場的過程中，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷B中感應(yīng)電流的方向為順時針，C正確，D錯誤。 7.(2017·鎮(zhèn)江模擬)航母上飛機彈射起飛所利用的電磁驅(qū)動原理如圖所示。當固定線圈上突然通過直流電時，線圈左側(cè)的金屬環(huán)被彈射出去。現(xiàn)在線圈左側(cè)同一位置，先后放上用橫截面積相等的銅和鋁導線制成的形狀、大小相同的兩個閉合環(huán)，電阻率ρ銅<ρ鋁。則合上開關(guān)S的瞬間(　　) A．從右側(cè)看，環(huán)中產(chǎn)生沿逆時針方向的感應(yīng)電流 B．

28、銅環(huán)受到的安培力大于鋁環(huán)受到的安培力 C．若將金屬環(huán)置于線圈右側(cè)，環(huán)將向右彈射 D．電池正、負極調(diào)換后，金屬環(huán)仍能向左彈射 【答案】BCD 8.(2017·蘇州高三調(diào)研)如圖所示是研究通電自感實驗的電路圖，A1、A2是兩個規(guī)格相同的小燈泡，閉合開關(guān)調(diào)節(jié)電阻R，使兩燈泡的亮度相同。調(diào)節(jié)可變電阻R1，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新閉合開關(guān)S，則(　　) A．閉合瞬間，A1立刻變亮，A2逐漸變亮 B．閉合瞬間，A2立刻變亮，A1逐漸變亮 C．穩(wěn)定后，L和R兩端電勢差一定相同 D．穩(wěn)定后，A1和A2兩端電勢差不相同 【答案】BC 9.(2017·蘇錫常鎮(zhèn)第二次大

29、聯(lián)考)如圖所示，固定的豎直光滑U型金屬導軌，間距為L，上端接有阻值為R的電阻，處在方向水平且垂直于導軌平面、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，質(zhì)量為m、電阻為r的導體棒與勁度系數(shù)為k的固定輕彈簧相連放在導軌上，導軌的電阻忽略不計。初始時刻，彈簧處于伸長狀態(tài)，其伸長量為x1＝，此時導體棒具有豎直向上的初速度v0。在沿導軌往復運動的過程中，導體棒始終與導軌垂直并保持良好接觸。則下列說法正確的是(　　) A．初始時刻導體棒受到的安培力大小F＝ B．初始時刻導體棒加速度的大小a＝2g＋ C．導體棒往復運動，最終將靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài) D．導體棒開始運動直到最終靜止的過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱

30、Q＝mv02＋ 【答案】BC 【解析】　由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝Blv0，由閉合電路的歐姆定律得：I＝，由安培力公式得：F＝，故A錯誤；初始時刻，F(xiàn)＋mg＋kx1＝ma，得a＝2g＋，故B正確；因為導體棒靜止時沒有安培力，只有重力和彈簧的彈力，故彈簧處于壓縮狀態(tài)，故C正確；根據(jù)能量守恒，減小的動能和重力勢能全都轉(zhuǎn)化為焦耳熱，但R上的只是一部分，故D錯誤。 10.(2017·青島模擬)如圖甲所示，豎直向上的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0＝0.5 T，并且以＝0.1 T/s的變化率均勻增大，圖像如圖乙所示，水平放置的導軌不計電阻，不計摩擦阻力，寬度L＝0.5 m，在導軌上放著一金屬棒MN，電阻

31、R0＝0.1 Ω，并且水平細線通過定滑輪懸吊著質(zhì)量M＝0.2 kg 的重物。導軌上的定值電阻R＝0.4 Ω，與P、Q端點相連組成回路。又知PN長d＝0.8 m。在重物被拉起的過程中，下列說法中正確的是(g取10 N/kg)(　　) A．電流的方向由P到Q B．電流的大小為0.1 A C．從磁感應(yīng)強度為B0開始計時，經(jīng)過495 s的時間，金屬棒MN恰能將重物拉起 D．電阻R上產(chǎn)生的熱量約為16 J 【答案】AC 三、計算題 11.(2017·徐州高三上學期期末質(zhì)檢)如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導軌平行固定放置，間距d＝0.5 m，電阻不計，左端通過導線與阻值R＝2 Ω的

32、電阻連接，右端通過導線與阻值RL＝4 Ω的小燈泡L連接。在CDFE矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，CE長l＝2 m，有一阻值r＝2 Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處(恰好不在磁場中)。CDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化如圖乙所示。在t＝0至t＝4 s 內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4 s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動。已知從t＝0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化。求： (1)通過小燈泡的電流； (2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小。 【答案】：(1)0.1 A　(2)1 m/s (2)當棒在磁場區(qū)域中

33、運動時，由導體棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢，電路為R與RL并聯(lián)，再與r串聯(lián)，此時電路的總電阻R總′＝r＋＝ Ω＝ Ω 由于燈泡中電流不變，所以燈泡的電流IL＝I＝0.1 A，則流過金屬棒的電流為 I′＝IL＋IR＝IL＋ ＝0.3 A 電動勢E′＝I′R總′＝Bdv 解得棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小v＝1 m/s。 12.如圖所示，光滑的金屬導軌間距為L，導軌平面與水平面成α角，導軌下端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的金屬細桿ab與絕緣輕質(zhì)彈簧相連并靜止在導軌上，彈簧勁度系數(shù)為k，上端固定，彈簧與導軌平面平行，整個裝置處在垂直于導軌平面斜向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B?，F(xiàn)給桿一沿軌道向下的初速度v0，桿向下運動至速度為零后，再沿軌道平面向上運動達最大速度，大小為v1，然后減速為零，再沿軌道平面向下運動……一直往復運動到靜止(導軌與金屬桿的電阻忽略不計)。試求： (1)細桿獲得初速度瞬間，通過R的電流大?。? (2)當桿速度為v1時離最初靜止時位置的距離L1； (3)桿由初速度v0開始運動直到最后靜止，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。 【答案】：(1)　(2)　(3)mv02 (3)桿最后靜止時，桿受到重力、導軌的支持力和彈簧的拉力，根據(jù)平衡條件和胡克定律可知，彈簧伸長的長度與原來靜止時相同，所以桿靜止在初始位置，由能量守恒得：Q＝mv02。 21