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2019-2020年高考物理 6年高考母題精解精析專題09 電磁感應(yīng)
【xx高考】
5. （xx海南）如圖，一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細線懸掛在天花板上，細線從一水平金屬環(huán)中穿過。現(xiàn)將環(huán)從位置I釋放，環(huán)經(jīng)過磁鐵到達位置II。設(shè)環(huán)經(jīng)過磁鐵上端和下端附近時細線的張力分別為T1和T2，重力加速度大小為g，則
A．T1>mg，T2>mg B．T1
mg，T2mg
（xx福建）18、【原題】：如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸始終保持重合。若取磁鐵中心O為坐標原點，建立豎直向下正方向的x軸，則圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標x變化的關(guān)系圖像是
（xx浙江）20、為了測量儲罐中不導(dǎo)電液體的高度，將與儲罐外面殼絕緣的兩塊平行金屬板構(gòu)成的電容C置于儲罐中，電容器可通過開關(guān)S與線圈L或電源相連，如圖所示。當開關(guān)從a撥到b時，由L與C構(gòu)成的回路中產(chǎn)生周期的振蕩電流。當罐中的液面上升時
A.電容器的電容減小
B. 電容器的電容增大
C. LC回路的振蕩頻率減小
D. LC回路的振蕩頻率增大
【答案】：BC
【解析】：由電容器決定式知，當液面上升的時候，相當于介電常數(shù)在變大，所以A錯誤，B正確，所以振蕩周期變大，振蕩頻率在減小。C正確
【考點定位】電磁波、電容器
（xx四川）16．如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個線圈a和b，則
A．繞圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流
B．繞圈a輸入恒定電流，穿過線圈b的磁通量一定為零
C．繞圈b輸出的交變電流不對線圈a的磁場造成影響
D．繞圈a的磁場變化時，線圈b中一定有電場
【答案】：D
【解析】：繞圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出同頻率的交變電流，A錯誤。繞圈a
輸入恒定電流，產(chǎn)生的磁場穿過線圈b，穿過線圈b的磁通量不為零，B錯誤。根據(jù)互感現(xiàn)象，繞圈b輸出的交變電流，對線圈a的磁場會造成影響，C錯誤。根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場產(chǎn)生電場，繞圈a的磁場變化時，線圈b中會產(chǎn)生電場，D正確。
【考點定位】本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象，互感現(xiàn)象，麥克斯韋電磁場理論。
（xx北京）19．物理課上，老師做了一個奇妙的“跳環(huán)實驗”。如圖， 她把一個帶鐵芯的線圈L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后。將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)。閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起。
某同學(xué)另找來器材再探究此實驗。他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗，線圈上的套環(huán)均未動。對比老師演示的實驗，下列四個選項中，導(dǎo)致套環(huán)未動的原因可能是
A．線圈接在了直流電源上 B．電源電壓過高
C．所選線圈的匝數(shù)過多 D．所用套環(huán)的材料與老師的不同
（xx北京）15．一個小型電熱器若接在輸出電壓為10v的直流電源上，消耗電功率為P；若把它接在某個正弦交流電源上，其消耗的電功率為。如果電熱器電阻不變，則此交流電源輸出電壓的最大值為
A．5V B．5V C．5V D．10V
【答案】：C
【解析】： ，，解得Um=10V
【考點定位】本題考查了交流電的有效值的計算，屬于簡單題。
（xx全國新課標卷）17.自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分，一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上。當變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負載R上的功率為2.0kW。設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1，負載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為
A.380V和5.3A
B.380V和9.1A
C.240V和5.3A
D.240V和9.1A
【答案】 B
【解析】根據(jù)電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系：U1/U2=n1/n2可知：U2=380V，排除選項C、D；根據(jù)I1/I2= n2/ n1可知I1=9.1A，排除選項A，綜上所述，選項B正確。
【考點定位】本考點主要考查變壓器的基本原理。
（xx全國新課標卷）19.如圖，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應(yīng)強度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強度隨時間的變化率的大小應(yīng)為
A. B. C. D.
（xx全國新課標卷）20.如圖，一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行。已知在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中感應(yīng)電流總是沿順時針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。設(shè)電流i正方向與圖中箭頭方向相同，則i隨時間t變化的圖線可能是
（xx浙江）25、（22分）為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計了一種“閃爍”裝置，如圖所示，自行車后輪由半徑r1=5.0╳10-2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.40m的金屬內(nèi)圈和絕緣輻條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強度B=0.10T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ=π/6。后輪以角速度ω=2π rad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。若不計其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)。
（1）當金屬條ab進入“扇形” 磁場時，求感應(yīng)電動勢E，并指出ab上的電流方向；
（2）當金屬條ab進入“扇形” 磁場時，畫出“閃爍”裝置的電路圖；
（3）從金屬條ab進入“扇形” 磁場開始，經(jīng)計算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差Uab-t圖象；
（4）若選擇的是“1.5V、0.3A”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)強度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和張角θ等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計方案，請給出你的評價。
設(shè) ab離開磁場區(qū)域的時刻為，下一條金屬條進入磁場區(qū)域的時刻為
⑦
⑧
設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的周期為T，則
T=1s⑨
在T=1s內(nèi)，金屬條四次進出磁場，后三次與第一次一樣。
由上面4式可畫出如下圖圖像
(4)“閃爍“裝置不能正常工作。（金屬條的電動勢遠小于小燈泡的額定電壓，因此無法正常工作）
B增大，E增大，但有限度
r2增大，E增大，但有限度
ω增大，E增大，但有限度
θ增大，E不變。
【考點定位】電磁感應(yīng)、電路、此題最后一問為開放性試題。
（xx江蘇）13. (15 分)某興趣小組設(shè)計了一種發(fā)電裝置,如圖所示. 在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場區(qū)域的圓心角琢均為49仔,磁場均沿半徑方向. 匝數(shù)為N 的矩形線圈abcd 的邊長ab =cd =、bc =ad =2. 線圈以角速度棕繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動,bc和ad 邊同時進入磁場. 在磁場中,兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強度大小均為B、方向始終與兩邊的運動方向垂直. 線圈的總電阻為r,外接電阻為R. 求:
(1)線圈切割磁感線時,感應(yīng)電動勢的大小Em;
(2)線圈切割磁感線時,bc 邊所受安培力的大小F;
(3)外接電阻上電流的有效值I.
（xx安徽）23.（16分）圖1是交流發(fā)電機模型示意圖。在磁感應(yīng)強度為的勻強磁場中，有一矩形線圖可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸轉(zhuǎn)動，由線圈引起的導(dǎo)線和分別與兩個跟線圈一起繞轉(zhuǎn)動的金屬圈環(huán)相連接，金屬圈環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電話電阻形成閉合電路。圖2是線圈的住視圖，導(dǎo)線和分別用它們的橫截面來表示。已知長度為, 長度為,線圈以恒定角速度逆時針轉(zhuǎn)動。（只考慮單匝線圈）
（1）線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導(dǎo)t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢的表達式；
（2）線圈平面處于與中性面成夾角位置時開始計時，如圖3所示，試寫出t時刻整個線圈中的感應(yīng)電動勢的表達式；
（3）若線圈電阻為r，求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。（其它電阻均不計）
有效電流R上的功率： 轉(zhuǎn)動一周電流在R上做功：
【考點定位】功、電磁感應(yīng)
（xx上海）33．（14分）如圖，質(zhì)量為M的足夠長金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒PQ放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，PQbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ，棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長為L，開始時PQ左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為R，右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為R0。以ef為界，其左側(cè)勻強磁場方向豎直向上，右側(cè)勻強磁場水平向左，磁感應(yīng)強度大小均為B。在t=0時，一水平向左的拉力F垂直作用在導(dǎo)軌的bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運動，加速度為a。
（1）求回路中感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流隨時間變化的表達式；
（2）經(jīng)過多長時間拉力F達到最大值，拉力F的最大值為多少？
（3）某過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q，導(dǎo)軌克服摩擦力做功為W，求導(dǎo)軌動能的增加量。
（2）導(dǎo)軌受外力F，安培力FA摩擦力f。其中
FA＝BIL＝
Ff＝mFN＝m（mg＋BIL）＝m（mg＋）
由牛頓定律F－FA－Ff＝Ma，
F＝Ma＋FA＋Ff＝Ma＋mmg＋（1＋m）
上式中當＝R0at
即t＝時外力F取最大值，
F max＝Ma＋mmg＋（1＋m）B2L2，
（xx上海）26．（4分）為判斷線圈繞向，可將靈敏電流計G與線圈L連接，如圖所示。己知線圈由a端開始繞至b端：當電流從電流計G左端流入時，指針向左偏轉(zhuǎn)。
（1）將磁鐵N極向下從線圈上方豎直插入L時，發(fā)現(xiàn)指針向左偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向為____________（填：“順時針”或“逆時針”）。
（2）當條形磁鐵從圖中的虛線位置向右遠離L時，指針向右偏轉(zhuǎn)。俯視線圈，其繞向為____________（填：“順時針”或“逆時針”）。
【答案】（1）順時針，（2）逆時針，
【解析】（1）由題可知在螺線管內(nèi)電流從b流向a，而根據(jù)楞次定律（增反減同）螺線管中產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反（向上）再根據(jù)右手螺旋定則可知電流方向為逆時針方向（俯視線圈），因此從a向b看導(dǎo)線繞向為順時針方向
（2）由題可知在螺線管內(nèi)電流從a流向b，而根據(jù)楞次定律（增反減同）螺線管中產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相同（向上）再根據(jù)右手螺旋定則可知感應(yīng)電流方向與（1）相同，而電流的流向與（1）相反，因此繞向一定與此（1）相反為逆時針方向（俯視線圈）。
【考點定位】電磁感應(yīng)
【xx高考】
1 (廣東卷第15題).將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是
A.感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)
B.穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大
C.穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大
D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同
2(xx江蘇卷第2題)．如圖所示，固定的水平長直導(dǎo)線中通有電流I，矩形線框與導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，且一邊與導(dǎo)線平行。線框由靜止釋放，在下落過程中
A．穿過線框的磁通量保持不變
B．線框中感應(yīng)電流方向保持不變
C．線框所受安掊力的合力為零
D．線框的機械能不斷增大
4(福建第17題). 如圖，足夠長的U型光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成角（0＜＜90),其中MN平行且間距為L，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計。金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，棒接入電路的電阻為R，當流過棒某一橫截面的電量為q時，它的速度大小為，則金屬棒在這一過程中
A.F運動的平均速度大小為
B.平滑位移大小為
C.產(chǎn)生的焦爾熱為
D.受到的最大安培力大小為
5(海南第6題).如圖，EOF和為空間一勻強磁場的邊界，其中EO∥，F(xiàn)O∥，且EO⊥OF；為∠EOF的角平分線，間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里。一邊長為l的正方形導(dǎo)線框沿方向勻速通過磁場，t=0時刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時針方向時為正，則感應(yīng)電流i與實踐t的關(guān)系圖線可能正確的是 ( B )
7（xx廣東第15題）.將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是
A.感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)
B.穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大
C.穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大
D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同
解析：由E=，AB錯，C正確。B原與B感的方向可相同亦可相反。D錯。選C
9 (xx上海第13題)．如圖，均勻帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b同心共面放置，當a繞O點在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，b中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有收縮趨勢，由此可知，圓環(huán)a
(A)順時針加速旋轉(zhuǎn) (B)順時針減速旋轉(zhuǎn)
(C)逆時針加速旋轉(zhuǎn) (D)逆時針減速旋轉(zhuǎn)
10(xx上海第20題).如圖，磁場垂直于紙面，磁感應(yīng)強度在豎直方向均勻分布，水平方向非均勻分布。一銅制圓環(huán)用絲線懸掛于點，將圓環(huán)拉至位置后無初速釋放，在圓環(huán)從擺向的過程中
(A)感應(yīng)電流方向先逆時針后順時針再逆時針
(B)感應(yīng)電流方向一直是逆時針
(C)安培力方向始終與速度方向相反
(D)安培力方向始終沿水平方向
11（201山東第22題）.
如圖甲所示，兩固定的豎直光滑金屬導(dǎo)軌足夠長且電阻不計。兩質(zhì)量、長度均相同的導(dǎo)體棒、，置于邊界水平的勻強磁場上方同一高度處。磁場寬為3，方向與導(dǎo)軌平面垂直。先由靜止釋放，剛進入磁場即勻速運動，此時再由靜止釋放，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸。用表示的加速度，表示的動能，、分別表示、相對釋放點的位移。圖乙中正確的是
12（xx上海第28題）．在“研究回路中感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化快慢的關(guān)系”實驗(見圖(a))中，得到圖線如圖(b)所示。
(1)(多選題)在實驗中需保持不變的是( )
(A)擋光片的寬度 (B)小車的釋放位置
(C)導(dǎo)軌傾斜的角度 (D)光電門的位置
(2)線圈匝數(shù)增加一倍后重做該實驗，在圖(b)中畫出實驗圖線。
(1) A，D (3分)
(2)見圖 (2分)
13（xx全國卷1第24題）．(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L1電阻不計。在導(dǎo)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：
(1)磁感應(yīng)強度的大?。?
(2)燈泡正常發(fā)光時導(dǎo)體棒的運動速率。
解析：每個燈上的額定電流為額定電壓為：
（1）最后MN勻速運動故：B2IL=mg求出：
（2）U=BLv得：
14（xx海南第16題）.如圖，ab和cd是兩條豎直放置的長直光滑金屬導(dǎo)軌，MN和是兩根用細線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m。豎直向上的外力F作用在桿MN上，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸；兩桿的總電阻為R，導(dǎo)軌間距為。整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直。導(dǎo)軌電阻可忽略，重力加速度為g。在t=0時刻將細線燒斷，保持F不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好。求
（1）細線少斷后，任意時刻兩桿運動的速度之比；
（2）兩桿分別達到的最大速度。
15（xx天津第11題）．（18分）
如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ間距為l=0.5m，其電阻不計，兩導(dǎo)軌及其構(gòu)成的平面均與水平面成30角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導(dǎo)軌放置，每棒兩端都與導(dǎo)軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0.02kg，電阻均為R=0.1Ω，整個裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B=0.2T，棒ab在平行于導(dǎo)軌向上的力F作用下，沿導(dǎo)軌向上勻速運動，而棒cd恰好能保持靜止。取g=10m/s2，問：
（1）通過cd棒的電流I是多少，方向如何？
（2）棒ab受到的力F多大？
（3）棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量，力F做的功W是多少？
16（xx浙江第23題）.（16分）
如圖甲所示，在水平面上固定有長為L=2m、寬為d=1m的金屬“U”型軌導(dǎo)，在“U”型導(dǎo)軌右側(cè)l=0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。在t=0時刻，質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒以v0=1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端開始向右運動，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的電阻均為，不計導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場的影響（?。?。
（1）通過計算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運動情況；
（2）計算4s內(nèi)回路中電流的大小，并判斷電流方向；
（3）計算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱。
17（xx上海第32題）．(14 分)
電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長S=1.15m，兩導(dǎo)軌間距L=0.75 m，導(dǎo)軌傾角為30，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R=1.5Ω的電阻，磁感應(yīng)強度B=0.8T的勻強磁場垂直軌道平面向上。阻值r=0.5Ω，質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱。(取)求：
(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功；
(2)金屬棒下滑速度時的加速度．
(3)為求金屬棒下滑的最大速度，有同學(xué)解答如下：由動能定理，……。由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答。
答案.（1）下滑過程中安培力的功即為在電阻上產(chǎn)生的焦耳熱，由于，因此
（1分）
∴ （2分）
上式表明，加速度隨速度增加而減小，棒作加速度減小的加速運動。無論最終是否達到勻速，當棒到達斜面底端時速度一定為最大。由動能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正確。
(2分)
（1分）
∴ （1分）
18(四川第24題).（19分）
如圖所示，間距l(xiāng)=0.3m的平行金屬導(dǎo)軌a1b1c1和a2b2c2分別固定在兩個豎直面內(nèi)，在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角=的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強度B1=0.4T、方向豎直向上和B2=1T、方向垂直于斜面向上的勻強磁場。電阻R=0.3、質(zhì)量m1=0.1kg、長為l 的相同導(dǎo)體桿K、S、Q分別放置在導(dǎo)軌上，S桿的兩端固定在b1、b2點，K、Q桿可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動且始終接觸良好。一端系于K桿中點的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過輕質(zhì)滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量m2=0.05kg的小環(huán)。已知小環(huán)以a=6 m/s2的加速度沿繩下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運動。不計導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長。取g=10 m/s2，sin=0.6，cos=0.8。求
（1）小環(huán)所受摩擦力的大??；
（2）Q桿所受拉力的瞬時功率。
根據(jù)歐姆定律有 ⑥
且 ⑦
瞬時功率表達式為 ⑧
聯(lián)立以上各式得 ⑨
【答案】（1）；（2）。
19(重慶第23題).（16分）
有人設(shè)計了一種可測速的跑步機，測速原理如題23圖所示，該機底面固定有間距為、長度為的平行金屬電極。電極間充滿磁感應(yīng)強度為、方向垂直紙面向里的勻強磁場，且接有電壓表和電阻,絕緣橡膠帶上鍍有間距為的平行細金屬條，磁場中始終僅有一根金屬條，且與電極接觸良好，不計金屬電阻，若橡膠帶勻速運動時，電壓表讀數(shù)為,求：
（1）橡膠帶勻速運動的速率；
（2）電阻R消耗的電功率；
（3）一根金屬條每次經(jīng)過磁場區(qū)域克服安培力做的功。
解：
(l)設(shè)電動勢為，橡膠帶運動速率為v
由：
得：
【xx高考】
1. xx全國卷Ⅱ18如圖，空間某區(qū)域中有一勻強磁場，磁感應(yīng)強度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場上邊界b 和下邊界d水平。在豎直面內(nèi)有一矩形金屬統(tǒng)一加線圈，線圈上下邊的距離很短，下邊水平。線圈從水平面a開始下落。已知磁場上下邊界之間的距離大于水平面a、b之間的距離。若線圈下邊剛通過水平面b、c（位于磁場中）和d時，線圈所受到的磁場力的大小分別為、和，則
A．>>
B. <<
C. >>
D. <<
2． xx江蘇物理2一矩形線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場方向垂直，先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強度在1 s 時間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍，接著保持增大后的磁感應(yīng)強度不變，在1 s 時間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來的一半，先后兩個過程中，線框中感應(yīng)電動勢的比值為
（A） （B）1 （C）2 （D）4
答案：B
3. xx新課標14
4. xx新課標21如圖所示，兩個端面半徑同為R的圓柱形鐵芯同軸水平放置，相對的端面之間有一縫隙，鐵芯上繞導(dǎo)線并與電源連接，在縫隙中形成一勻強磁場.一銅質(zhì)細直棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、垂直.讓銅棒從靜止開始自由下落，銅棒下落距離為0.2R時銅棒中電動勢大小為，下落距離為0.8R時電動勢大小為，忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng).關(guān)于、的大小和銅棒離開磁場前兩端的極性，下列判斷正確的是
A、>，a端為正 B、>，b端為正
C、<，a端為正 D、<，b端為正
5. xx上海物理19如右圖，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強度大小均為，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁場寬度均為，邊長為的正方形框的邊緊靠磁場邊緣置于桌面上，使線框從靜止開始沿軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應(yīng)電流變化規(guī)律的是圖
6．xx海南物理2一金屬圓環(huán)水平固定放置?，F(xiàn)將一豎直的條形磁鐵，在圓環(huán)上方沿圓環(huán)軸線從靜止開始釋放，在條形磁鐵穿過圓環(huán)的過程中，條形磁鐵與圓環(huán)
A．始終相互吸引
B．始終相互排斥
C．先相互吸引，后相互排斥
D．先相互排斥，后相互吸引
【答案】D
【解析】由楞次定律可知，當條形磁鐵靠近圓環(huán)時，感應(yīng)電流阻礙其靠近，是排斥力；當磁鐵穿過圓環(huán)遠離圓環(huán)時，感應(yīng)電流阻礙其遠離，是吸引力，D正確。
7．xx海南物理7下列說法正確的是
A．當線圈中電流不變時，線圈中沒有自感電動勢
B．當線圈中電流反向時．線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反
C．當線圈中電流增大時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反
D．當線圈中電流減小時，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反
【答案】AC
【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當線圈中電流不變時，不產(chǎn)生自感電動勢，A對；當線圈中電流反向時．相當于電流減小，線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相同，B錯；當線圈中電流增大時，自感電動勢阻礙電流的增大，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反，C對；當線圈中電流減小時，自感電動勢阻礙電流的減小，線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相同，D錯。
8．xx天津11如圖所示，質(zhì)量m1=0.1kg，電阻R1=0.3Ω，長度l=0.4m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上?？蚣苜|(zhì)量m2=0.2kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，相距0.4m的MM’、NN’相互平行，電阻不計且足夠長。電阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM’。整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運動，始終與MM’、NN’保持良好接觸，當ab運動到某處時，框架開始運動。設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2.
(1)求框架開始運動時ab速度v的大??；
（2）從ab開始運動到框架開始運動的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q=0.1J，求該過程ab位移x的大小。
（2）閉合回路中產(chǎn)生的總熱量
⑨
由能量守恒定律，得
⑩
代入數(shù)據(jù)解得
⑾
9．xx江蘇物理13如圖所示，兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距為L, 一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連，勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放。導(dǎo)體棒進入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I。整個運動過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計導(dǎo)軌的電阻。求：
（1） 磁感應(yīng)強度的大小B；
（2） 電流穩(wěn)定后， 導(dǎo)體棒運動速度的大小v；
（3） 流經(jīng)電流表電流的最大值
答案：
10．xx福建21如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個定值電阻。導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場?，F(xiàn)對a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運動，此時放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止。當a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導(dǎo)軌。當a棒再次滑回到磁場邊界PQ處時，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運動。已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R,b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計。求
（1） a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動的過程中，a棒中的電流強度I，與定值電阻R中的電流強度IR之比；
（2） a棒質(zhì)量ma;
（3） a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運動時所受的拉力F。
答案：
11. xx上海物理32如圖，寬度L=0.5m的光滑金屬框架MNPQ固定板個與水平面內(nèi)，并處在磁感應(yīng)強度大小B=0.4T，方向豎直向下的勻強磁場中，框架的電阻非均勻分布，將質(zhì)量m=0.1kg，電阻可忽略的金屬棒ab放置在框架上，并且框架接觸良好，以P為坐標原點，PQ方向為x軸正方向建立坐標，金屬棒從處以的初速度，沿x軸負方向做的勻減速直線運動，運動中金屬棒僅受安培力作用。求：
（1）金屬棒ab運動0.5m，框架產(chǎn)生的焦耳熱Q；
（2）框架中aNPb部分的電阻R隨金屬棒ab的位置x變化的函數(shù)關(guān)系；
（3）為求金屬棒ab沿x軸負方向運動0.4s過程中通過ab的電量q，某同學(xué)解法為：先算出金屬棒的運動距離s，以及0.4s時回路內(nèi)的電阻R，然后代入q=求解。指出該同學(xué)解法的錯誤之處，并用正確的方法解出結(jié)果。
【xx高考】
一、選擇題
1.（09上海物理13）如圖，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強磁場B，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)。當金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后，圓環(huán)L有__________（填收縮、擴張）趨勢，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流_______________（填變大、變小、不變）。
2.（09上海9）信用卡的磁條中有一個個連續(xù)的相反極性的磁化區(qū)，每個磁化區(qū)代表了二進制數(shù)1或0，用以儲存信息。刷卡時，當磁條以某一速度拉過信用 卡閱讀器的檢測頭時，在檢測頭的線圈中會產(chǎn)生變化的電壓（如圖1所示）。當信用卡磁條按圖2所示方向以該速度拉過閱讀檢測頭時，在線圈中產(chǎn)生的電壓隨時間的變化關(guān)系正確的是 ( B )
3.（09山東21）如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右勻速進入磁場，直徑CD始絡(luò)與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是 （ ACD ）
A．感應(yīng)電流方向不變
B．CD段直線始終不受安培力
C．感應(yīng)電動勢最大值E＝Bav
D．感應(yīng)電動勢平均值
解析：在閉合電路進入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向不變，A正確。根據(jù)左手定則可以判斷，受安培力向下，B不正確。當半圓閉合回路進入磁場一半時，即這時等效4.（09重慶20）題20圖為一種早期發(fā)電機原理示意圖，該發(fā)電機由固定的圓形線圈和一對用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成，兩磁極相對于線圈平面對稱，在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動過程中，磁極中心在線圈平面上的投影沿圓弧運動，（是線圈中心），則 （ D ）
A．從X到O，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小
B．從X到O，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大
C．從O到Y(jié)，電流由F經(jīng)G流向E，先減小再增大
D．從O到Y(jié)，電流由E經(jīng)G流向F，先增大再減小
5.（09福建18）如圖所示，固定位置在同一水平面內(nèi)的兩根平行長直金屬導(dǎo)軌的間距為d，其右端接有阻值為R的電阻，整個裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中。一質(zhì)量為m（質(zhì)量分布均勻）的導(dǎo)體桿ab垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為u?，F(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導(dǎo)軌運動距離L時，速度恰好達到最大（運動過程中桿始終與導(dǎo)軌保持垂直）。設(shè)桿接入電路的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度大小為g。則此過程 （ BD ）
A.桿的速度最大值為
B.流過電阻R的電量為
C.恒力F做的功與摩擦力做的功之和等于桿動能的變化量
D.恒力F做的功與安倍力做的功之和大于桿動能的變化量
6.（09浙江17）如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，有一質(zhì)量為、阻值為的閉合矩形金屬線框用絕緣輕質(zhì)細桿懸掛在點，并可繞點擺動。金屬線框從右側(cè)某一位置靜止開始釋放，在擺動到左側(cè)最高點的過程中，細桿和金屬線框平面始終處于同一平面，且垂直紙面。則線框中感應(yīng)電流的方向是 （ B ）
A．
B．
C．先是，后是
D．先是，后是
解析：由楞次定律，一開始磁通量減小，后來磁通量增大，由“增反”“減同”可知電流方向是。
7.（09海南物理4）一長直鐵芯上繞有一固定線圈M，鐵芯右端與一木質(zhì)圓柱密接，木質(zhì)圓柱上套有一閉合金屬環(huán)N，N可在木質(zhì)圓柱上無摩擦移動。M連接在如圖所示的電路中，其中R為滑線變阻器，和為直流電源，S為單刀雙擲開關(guān)。下列情況中，可觀測到N向左運動的是 （ C ）
A．在S斷開的情況下， S向a閉合的瞬間
B．在S斷開的情況下，S向b閉合的瞬間
C．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向c端移動時
D．在S已向a閉合的情況下，將R的滑動頭向d端移動時
二、非選擇題
8.（09全國卷Ⅱ24）)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)電流的大小；
（2）磁場對方框作用力的大小隨時間的變化。
（1）；（2）。
9.（09北京23）（18分）單位時間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量（以下簡稱流量）。由一種利用電磁原理測量非磁性導(dǎo)電液體（如自來水、啤酒等）流量的裝置，稱為電磁流量計。它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成。
傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極和c,a,c間的距離等于測量管內(nèi)徑D，測量管的軸線與a、c的連接放像以及通過電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直。當導(dǎo)電液體流過測量管時，在電極a、c的間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E，并通過與電極連接的儀表顯示出液體流量Q。設(shè)磁場均勻恒定，磁感應(yīng)強度為B。
（1）已知，設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同，試求E的大?。ㄈ?.0）
（2）一新建供水站安裝了電磁流量計，在向外供水時流量本應(yīng)顯示為正值。但實際顯示卻為負值。經(jīng)檢查，原因是誤將測量管接反了，既液體由測量管出水口流入，從如水口流出。因為已加壓充滿管道。不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎钡暮啽惴椒ǎ?
（3）顯示儀表相當于傳感器的負載電阻，其阻值記為 a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率色變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù)。試以E、R。r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響。
輸入顯示儀表是a、c間的電壓U，流量示數(shù)和U一一對應(yīng)， E 與液體電阻率無關(guān)，而r隨電阻率的變化而變化，由③式可看出， r變化相應(yīng)的U也隨之變化。在實際流量不變的情況下，儀表顯示的流量示數(shù)會隨a、c間的電壓U的變化而變化，增大R，使R＞＞r，則U≈E,這樣就可以降低液體電阻率的變化對顯示儀表流量示數(shù)的影響。
10.（09上海物理24）（14分）如圖，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻。區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場，磁場寬度為s。一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F＝0.5v＋0.4（N）（v為金屬棒運動速度）的水平力作用，從磁場的左邊界由靜止開始運動，測得電阻兩端電壓隨時間均勻增大。（已知l＝1m，m＝1kg，R＝0.3W，r＝0.2W，s＝1m）
（1）分析并說明該金屬棒在磁場中做何種運動；
（2）求磁感應(yīng)強度B的大??；
（3）若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足v＝v0－x， 且棒在運動到ef處時恰好靜止，則外力F作用的時間為多少？
（4）若在棒未出磁場區(qū)域時撤去外力，畫出棒在整個運動過程中速度隨位移的變化所對應(yīng)的各種可能的圖線。
（4）可能圖線如下：
11.（09廣東物理18）（15分）如圖18（a）所示，一個電阻值為R ，匝數(shù)為n的圓形金屬線與阻值為2R的電阻R1連結(jié)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、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。
【xx高考】
1.（全國卷Ⅰ－20）.矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直低面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示.若規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流I的正方向，下列各圖中正確的是
a
b
2．（全國卷Ⅱ－21）如圖，一個邊長為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場； 一個邊長也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直； 虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線框的一條邊垂直，ba的延長線平分導(dǎo)線框．在t=0時， 使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向移動，直到整個導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域．以i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強度，取逆時針方向為正．下列表示i-t關(guān)系的圖示中，可能正確的是
答案：C
解析：從正方形線框下邊開始進入到下邊完全進入過程中，線框切割磁感線的有效長度逐漸增大，所以感應(yīng)電流也逐漸拉增大，A項錯誤；從正方形線框下邊完全進入至下邊剛穿出磁場邊界時，切割磁感線有效長度不變，故感應(yīng)電流不變，B項錯；當正方形線框下邊離開磁場，上邊未進入磁場的過程比正方形線框上邊進入磁場過程中，磁通量減少的稍慢，故這兩個過程中感應(yīng)電動勢不相等，感應(yīng)電流也不相等，D項錯，故正確選項為C。
3.（四川卷－17）在沿水平方向的勻強磁場中，有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉(zhuǎn)動。開始時線圈靜止，線圈平面與磁場方向既不平行也不垂直，所成的銳角為α。在磁場開始增強后的一個極短時間內(nèi)，線圈平面
A．維持不動
B．將向使α減小的方向轉(zhuǎn)動
C．將向使α增大的方向轉(zhuǎn)動
D．將轉(zhuǎn)動，因不知磁場方向，不能確定α?xí)龃筮€是會減小
E
K
a
b
c
L1
L2
4.（江蘇卷－8）如圖所示的電路中，三個相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計．電鍵K從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的有
A.a先變亮，然后逐漸變暗
B.b先變亮，然后逐漸變暗
C.c先變亮，然后逐漸變暗
D.b、c都逐漸變暗
答案：AD
解析：考查自感現(xiàn)象。電鍵K閉合時，電感L1和L2的電流均等于三個燈泡的電流，斷開電鍵K的瞬間，電感上的電流i突然減小，三個燈泡均處于回路中，故b、c燈泡由電流i逐漸減小，B、C均錯，D對；原來每個電感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢均加載于燈泡a上，故燈泡a先變亮，然后逐漸變暗，A對。本題涉及到自感現(xiàn)象中的“亮一下”現(xiàn)象，平時要注意透徹理解。
5.（重慶卷－18）如題18圖，粗糙水平桌面上有一質(zhì)量為m的銅質(zhì)矩形線圈.當一豎直放置的條形磁鐵從線圈中線AB正上方等高快速經(jīng)過時，若線圈始終不動，則關(guān)于線圈受到的支持力FN及在水平方向運動趨勢的正確判斷是
A.FN先小于mg后大于mg,運動趨勢向左
B.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向左
C.FN先大于mg后大于mg,運動趨勢向右
D.FN先大于mg后小于mg,運動趨勢向右
v
a
b
c
d
P
Q
r
R
6.（寧夏卷－16）如圖所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個最阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強磁場的方向垂直紙面向里。導(dǎo)體棒的電阻可忽略。當導(dǎo)體棒向左滑動時，下列說法正確的是
A.流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到a
B.流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到a
C.流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到b
D.流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b
答案：B
【解析】：本題考查右手定則的應(yīng)用。根據(jù)右手定則，可判斷PQ作為電源，Q端電勢高，在PQcd回路中，電流為逆時針方向，即流過R的電流為由c到d，在電阻r的回路中，電流為順時針方向，即流過r的電流為由b到a。當然也可以用楞次定律，通過回路的磁通量的變化判斷電流方向。
7.（山東卷－22）兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L ，底端接阻值為R 的電阻。將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B 的勻強磁場垂直，如圖所示。除電阻R 外其余電阻不計?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放．則
A．釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度g
B．金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為a→b
C．金屬棒的速度為v時．所受的安培力大小為F =
D．電阻R 上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少
答案：AC
【解析】：在釋放的瞬間，速度為零，不受安培力的作用，只受到重力，A對。由右手定則可得，電流的方向從b到a，B錯。當速度為時，產(chǎn)生的電動勢為，受到的安培力為，計算可得,C對。在運動的過程中，是彈簧的彈性勢能、重力勢能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，D錯。
8.（上海卷－10）如圖所示，平行于y軸的導(dǎo)體棒以速度v向右勻速直線運動，經(jīng)過半徑為R、磁感應(yīng)強度為B的圓形勻強磁場區(qū)域，導(dǎo)體棒中的感應(yīng)電動勢ε與導(dǎo)體棒位置x關(guān)系的圖像是
9.（海南卷－1）法拉第通過靜心設(shè)計的一系列試驗，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律，將歷史上認為各自獨立的學(xué)科“電學(xué)”與“磁學(xué)”聯(lián)系起來．在下面幾個典型的實驗設(shè)計思想中，所作的推論后來被實驗否定的是
A．既然磁鐵可使近旁的鐵塊帶磁，靜電荷可使近旁的導(dǎo)體表面感應(yīng)出電荷，那么靜止導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流
B．既然磁鐵可在近旁運動的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢，那么穩(wěn)恒電流也可在近旁運動的線圈中感應(yīng)出電流
C．既然運動的磁鐵可在近旁靜止的線圈中感應(yīng)出電流，那么靜止的磁鐵也可在近旁運動的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢
D．既然運動的磁鐵可在近旁的導(dǎo)體中感應(yīng)出電動勢，那么運動導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流也可在近旁的線圈中感應(yīng)出電流
答案：A
【解析】：對A選項，靜止的導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流附近產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，通過旁邊靜止的線圈不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，A被否定；穩(wěn)恒電流周圍的穩(wěn)定磁場是非勻強磁場，運動的線圈可能會產(chǎn)生感應(yīng)電流，B符合事實；靜止的磁鐵周圍存在穩(wěn)定的磁場，旁邊運動的導(dǎo)體棒會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，C符合；運動的導(dǎo)線上的穩(wěn)恒電流周圍產(chǎn)生運動的磁場，即周圍磁場變化，在旁邊的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，D符合。
10.（海南卷－10）一航天飛機下有一細金屬桿，桿指向地心．若僅考慮地磁場的影響，則當航天飛機位于赤道上空
A．由東向西水平飛行時，金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下
B．由西向東水平飛行時，金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由上向下
C．沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時，金屬桿中感應(yīng)電動勢的方向一定由下向上
D．沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時，金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動勢
11.（上海卷理科綜合－6）老師做了一個物理小實驗讓學(xué)生觀察：一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿克繞中心點自由轉(zhuǎn)動，老師拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是（ ）
A.磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動
（二）、計算題
12．（全國卷Ⅱ－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)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。
【解析】：導(dǎo)體棒所受的安培力為：F=BIl ① （3分）
由題意可知，該力的大小不變，棒做勻減速運動，因此在棒的速度從v0減小到v1的過程中，平均速度為：
② （3分）
當棒的速度為v時，感應(yīng)電動勢的大小為：E=Blv ③ （3分）
棒中的平均感應(yīng)電動勢為： ④ （2分）
綜合②④式可得： ⑤ （2分）
導(dǎo)體棒中消耗的熱功率為： ⑥ （2分）
負載電阻上消耗的熱功率為： ⑦ （2分）
由以上三式可得： ⑧ （2分）
13．（北京卷－22）
14.（天津卷－25）
(22分)磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具。它的驅(qū)動系統(tǒng)簡化為如下模型，固定在列車下端的動力繞組可視為一個矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長邊MN長為l，平行于y軸，寬為d的NP邊平行于x軸，如圖1所示。列車軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場，磁感應(yīng)強度B沿Ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為λ，最大值為B0，如圖2所示，金屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強度相同，整個磁場以速度v0沿Ox方向勻速平移。設(shè)在短暫時間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強度隨時間的變化可以忽略，并忽略一切阻力。列車在驅(qū)動系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時刻速度為v(vV，所以在Δt時間內(nèi)MN邊掃過磁場的面積：
S＝(v0－v)lΔt ①
在此時間內(nèi)，MN邊左側(cè)穿過S的磁通移進金屬框而引起框內(nèi)磁通量變化：
ΔΦMN＝B0l (v0－v)Δt ?、?
同理，該時間內(nèi)，PQ邊左側(cè)移出金屬框的磁通引起框內(nèi)磁通量變化
ΔΦPQ＝B0l (v0－v)Δt ?、?
故在內(nèi)金屬框所圍面積的磁通量變化
ΔΦ＝ΔΦMN＋ΔΦPQ ?、?
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬框中的感應(yīng)電動勢大小
15.（江蘇卷－15）
(16分)如圖所示，間距為L的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，導(dǎo)軌光滑且電阻忽略不計．場強為B的條形勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，磁場區(qū)域的寬度為d1，間距為d2．兩根質(zhì)量均為m、有效電阻均為R的導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直． (設(shè)重力加速度為g)
(1)若a進入第2個磁場區(qū)域時，b以與a同樣的速度進入第1個磁場區(qū)域，求b穿過第1個磁場區(qū)域過程中增加的動能△Ek；
(2)若a進入第2個磁場區(qū)域時，b恰好離開第1個磁場區(qū)域；此后a離開第2個磁場區(qū)域時，b 又恰好進入第2個磁場區(qū)域．且a．b在任意一個磁場區(qū)域或無磁場區(qū)域的運動時間均相．求b穿過第2個磁場區(qū)域過程中，兩導(dǎo)體棒產(chǎn)生的總焦耳熱Q；
(3)對于第(2)問所述的運動情況，求a穿出第k個磁場區(qū)域時的速率。
磁場區(qū)域1
磁場區(qū)域2
磁場區(qū)域3
磁場區(qū)域4
磁場區(qū)域5
B
B
B
B
θ
d1
d2
d1
d2
d1
d1
d2
d1
B
棒b
棒a
答案：（1）穿過地1個磁場區(qū)域過程中增加的動能；
（2）；
（3）
(3) 在無磁場區(qū)域：
根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律 ……⑤
且平均速度 ……⑥
有磁場區(qū)域：
棒a受到的合力 ……⑦
16.（上海卷－24）
（14分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為r、內(nèi)阻為R1、粗細均勻的光滑半圓形金屬球，在M、N處與相距為2r、電阻不計的平行光滑金屬軌道ME、NF相接，EF之間接有電阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強磁場I和II，磁感應(yīng)強度大小均為B?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計的導(dǎo)體棒ab，從半圓環(huán)的最高點A處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，高平行軌道中夠長。已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時的速度大小為v1，下落到MN處的速度大小為v2。
（1）求導(dǎo)體棒ab從A下落r/2時的加速度大小。
（2）若導(dǎo)體棒ab進入磁場II后棒中電流大小始終不變，求磁場I和II之間的距離h和R2上的電
2019-2020年高考物理 6年高考母題精解精析專題09 電磁感應(yīng).doc
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