高考物理大題突破電磁感應(yīng)(附答案)

1、-模型12 電磁感應(yīng)的桿切割和線圈切割1、（2011上海(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(xiāng)=0.75 m，導(dǎo)軌傾角為30，導(dǎo)軌上端ab接一阻值r=1.5的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.8t的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向上。阻值r=0.5，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(shí)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(dòng)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

2、：（1）（2） (3)此解法正確。 解析：（1）下滑過程中安培力的功即為在金屬棒和電阻上產(chǎn)生的焦耳熱，由于，因此 （2）金屬棒下滑時(shí)受重力和安培力 由牛頓第二定律 (3)此解法正確。金屬棒下滑時(shí)重力和安培力作用，其運(yùn)動(dòng)滿足上式表明，加速度隨速度增加而減小，棒作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。無論最終是否達(dá)到勻速，當(dāng)棒到達(dá)斜面底端時(shí)速度一定為最大。由動(dòng)能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正確。 2、(2011重慶第).（16分）有人設(shè)計(jì)了一種可測速的跑步機(jī)，測速原理如題23圖所示，該機(jī)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(qiáng)度為、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，且接有電壓表和電阻,絕緣橡膠

3、帶上鍍有間距為的平行細(xì)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(jì)金屬電阻，若橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表讀數(shù)為,求：（1）橡膠帶勻速運(yùn)動(dòng)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。答案：（1）（2）（3）解析：（1）設(shè)電動(dòng)勢為e，橡膠帶運(yùn)動(dòng)速率為v。由：，得：（2）設(shè)電功率為p，（3）設(shè)電流強(qiáng)度為i，安培力為f，克服安培力做的功為w。 ，得：3、（2010年江蘇）（15分）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(qiáng)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(jìn)入磁場后

4、，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為i整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，且始終保持水平，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻求： （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小b； （2）電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v； （3）流以電流表電流的最大值im【答案】（1） （2）（3）【解析】（1）電流穩(wěn)定后，導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng) 解得：b= （2）感應(yīng)電動(dòng)勢 感應(yīng)電流 由解得（3）由題意知，導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度最大，設(shè)為vm機(jī)械能守恒 感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值 感應(yīng)電流的最大值 解得：4、（2010福建）（19）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(gè)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

5、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(qiáng)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(yùn)動(dòng)，此時(shí)放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止。當(dāng)a棒運(yùn)動(dòng)到磁場的上邊界pq處時(shí)，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向選滑動(dòng)，此時(shí)b棒已滑離導(dǎo)軌。當(dāng)a棒再次滑回到磁場邊界pq處時(shí)，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動(dòng)。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(jì)。求（1） a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的過程中，a棒中的電流強(qiáng)度i，與定值電阻r中的電流強(qiáng)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(yùn)動(dòng)時(shí)所受的拉力f。【答案】（1）

6、 （2） （3）【解析】（1）a棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，a棒、b棒及電阻r中放入電流分別為ia、ib、ic，有， ，解得：。ks*5u.c#（2）由于a棒在上方滑動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，因而a棒在磁場中向上滑動(dòng)的速度大小v1與在磁場中向下滑動(dòng)的速度大小v2相等，即，設(shè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，導(dǎo)體棒長為l，在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為 ，當(dāng)a棒沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)， ，向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a棒中的電流為，則， ks*5u.c#由以上各式聯(lián)立解得：。（3）由題可知導(dǎo)體棒a沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受拉力。ks*5u.c#5、(2011四川).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

7、兩個(gè)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(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)，k、q桿可沿導(dǎo)軌無摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好。一端系于k桿中點(diǎn)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(yùn)動(dòng)。不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長。取g=10 m/s2，sin=0.6，

8、cos=0.8。求 （1）小環(huán)所受摩擦力的大小； （2）q桿所受拉力的瞬時(shí)功率。答案：（1）0.2n （2）2w解析：（1）設(shè)小環(huán)受到的摩擦力大小為ff，由牛頓第二定律，有m2gff=m2a 代入數(shù)據(jù)，得ff=0.2n （2）設(shè)通過k桿的電流為i1，k桿受力平衡，有ff=b1i1l 設(shè)回路總電流為i,總電阻為r總，有 ， 設(shè)q桿下滑速度大小為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為e，有 ， . ，拉力的瞬時(shí)功率為 聯(lián)立以上方程得到 5、（北京理綜）（16分）均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長為l，總電阻為r，總質(zhì)量為m。將其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的水平勻強(qiáng)磁場上方h處。如圖所示，線框由靜止起自由下落

9、，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界面平行。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，（1）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大??；（2）求cd兩點(diǎn)間電勢差的大小；（3）若此時(shí)線框的加速度剛好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件。6、（2007江蘇物理）（16分）如圖所示，空間等間距分布著水平方向的條形勻強(qiáng)磁場，豎直方向磁場區(qū)域足夠長，磁感應(yīng)強(qiáng)度b1 t，每一條形磁場區(qū)域的寬度及相鄰條形磁場區(qū)域的間距均為d0.5 m，現(xiàn)有一邊長l0.2 m、質(zhì)量m0.1 kg、電阻r0.1 的正方形線框mnop以v07 m/s的初速從左側(cè)磁場邊緣水平進(jìn)入磁場，求：線框mn邊剛進(jìn)入磁場時(shí)受到安培力的大小f；線框從開始進(jìn)

10、入磁場到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱q；線框能穿過的完整條形磁場區(qū)域的個(gè)數(shù)n。模型13 電磁感應(yīng)的等長雙桿切割1、（2001 春季招生）兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒，構(gòu)成矩形回路，如圖所示兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為，電阻皆為r，回路中其余部分的電阻可不計(jì)在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行開始時(shí)，棒靜止，棒有指向棒的初速度（見圖）若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求：（1）在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少（2）當(dāng)棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r(shí)，棒的加速度是多少？ 參考解答：棒向棒運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩棒和導(dǎo)軌構(gòu)成的回

11、路面積變小，磁通量發(fā)生變化，于是產(chǎn)生感應(yīng)電流棒受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力作用作減速運(yùn)動(dòng)，棒則在安培力作用下作加速運(yùn)動(dòng)在棒的速度大于棒的速度時(shí)，回路總有感應(yīng)電流，棒繼續(xù)減速，棒繼續(xù)加速兩棒速度達(dá)到相同后，回路面積保持不變，磁通量不變化，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，兩棒以相同的速度作勻速運(yùn)動(dòng)（1）從初始至兩棒達(dá)到速度相同的過程中，兩棒總動(dòng)量守恒，有 根據(jù)能量守恒，整個(gè)過程中產(chǎn)生的總熱量 （2）設(shè)棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r(shí)，棒的速度為，則由動(dòng)量守恒可知此時(shí)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流分別為 此時(shí)棒所受的安培力棒的加速度由以上各式，可得bbpmaqn2、如圖所示，平行導(dǎo)軌mn和pq相距0.5m，電阻可忽略其水平部分是

12、粗糙的，置于0.60t豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，傾斜部分是光滑的，該處沒有磁場導(dǎo)線a和b質(zhì)量均為0.20kg，電阻均為0.15，a、b相距足夠遠(yuǎn)，b放在水平導(dǎo)軌上a從斜軌上高0.050m處無初速釋放求：（1）回路的最大感應(yīng)電流是多少？（2）如果導(dǎo)線與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.10，當(dāng)導(dǎo)線b的速率達(dá)到最大值時(shí)，導(dǎo)線a的加速度是多少？3、（2003天津理綜）（18分）兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感強(qiáng)度b0.50t的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)軌間的距離l0.20m。兩根質(zhì)量均為m0.10kg的平行金屬桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每

13、根金屬桿的電阻為r0.50。在t0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行，大小為0.20n的恒力f作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。經(jīng)過t5.0s，金屬桿甲的加速度為a1.37m/s2，問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？解：設(shè)任一時(shí)刻t兩金屬桿甲、乙之間的距離為x，速度分別為v1和v2經(jīng)過很短的時(shí)間t，桿甲移動(dòng)距離v1t，桿乙移動(dòng)距離v2t，回路面積改變s（xv2t）+v1tllx= （v1v2）lt由法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢b 回路中的感應(yīng)電流i= 桿的運(yùn)動(dòng)方程fbli=ma由于作用于桿甲和乙和安培力總是大小相等，方向相反，所以兩桿的動(dòng)量（t0時(shí)為0）等于外力f的沖量ft=mv1+mv2聯(lián)立以上各式解得 v1=v2= 代入數(shù)據(jù)得：v1=8.15m/s，v2=1.85m/s4、（2011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(xì)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(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂