2021年高考物理模擬題精練專題4.45,電磁感應(yīng)中科技信息問題（解析版）

1、2021年高考物理模擬題精練專題4.45,電磁感應(yīng)中科技信息問題（解析版） 2021 年高考物理 100 考點(diǎn)最新模擬題千題精練（選修 3-2 ） 第四部分 電磁感應(yīng) 題 專題 4.45 電磁感應(yīng)中的科技信息問題（基礎(chǔ)篇） 一 選擇題 1. （2021 北京平谷一模）有人做過這樣一個實(shí)驗(yàn)：將一錫塊和一個磁性很強(qiáng)的小永久磁鐵疊放在一起，放入一個淺平的塑料容器中。往塑料容器中倒入液態(tài)氮，降低溫度，使錫出現(xiàn)超導(dǎo)性。這時(shí)可以看到，小磁鐵竟然離開錫塊表面，飄然升起，與錫塊保持一定距離后，便懸空不動了。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是：磁場中的超導(dǎo)體能將磁場完全排斥在超導(dǎo)體外，即超導(dǎo)體內(nèi)部沒有磁通量（邁斯納效應(yīng)）。如果

2、外界有一個磁場要通過超導(dǎo)體內(nèi)部，那么在磁場作用下，超導(dǎo)體表面就會產(chǎn)生一個無損耗感應(yīng)電流。這個電流產(chǎn)生的磁場恰恰與外加磁場大小相等、方向相反，這就形成了一個斥力。當(dāng)磁鐵受到的向上的斥力大小剛好等于它重力大小的時(shí)候，磁鐵就可以懸浮在空中。根據(jù)以上材料可知 a. 超導(dǎo)體處在恒定的磁場中時(shí)它的表面不會產(chǎn)生感應(yīng)電流 b. 超導(dǎo)體處在均勻變化的磁場中時(shí)它的表面將產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流 c. 將磁鐵靠近超導(dǎo)體，超導(dǎo)體表面的感應(yīng)電流增大，超導(dǎo)體和磁鐵間的斥力就會增大 d. 將懸空在超導(dǎo)體上面的磁鐵翻轉(zhuǎn) 180，超導(dǎo)體和磁鐵間的作用力將變成引力 【參考答案】c 【名師解析】超導(dǎo)體處在變化的磁場中時(shí)它的表面將產(chǎn)生感應(yīng)

3、電流，選項(xiàng) ab 錯誤；將磁鐵靠近超導(dǎo)體，超導(dǎo)體表面的感應(yīng)電流增大，超導(dǎo)體和磁鐵間的斥力就會增大，導(dǎo)致磁鐵懸浮，選項(xiàng) c 正確；將懸空在超導(dǎo)體上面的磁鐵翻轉(zhuǎn) 180，超導(dǎo)體和磁鐵間的作用力仍然為斥力，選項(xiàng) d 錯誤。 2. （2021 福建泉州質(zhì)檢）如圖為一種延時(shí)開關(guān)示意圖，m 和 n 是繞在同一個鐵芯上的兩個線圈，其中 m 與電源 e、開關(guān) s 構(gòu)成回路，n 的兩端用導(dǎo)線 ab 直接連起來。當(dāng)閉合 s 后，鐵芯吸住銜鐵 a，開關(guān)觸頭 b就將高壓電路接通；當(dāng)斷開 s 時(shí)，銜鐵仍被鐵芯吸住，一會兒后才被彈簧 c 拉上去，從而實(shí)現(xiàn)延時(shí)斷開電路的目的。下列說法正確的是（ ） a. 起延時(shí)效果的主要部

4、件是線圈 m b. 閉合 s 電路穩(wěn)定工作后，導(dǎo)線 ab 中有從 a 流向 b 的感應(yīng)電流 c. 斷開 s 瞬間，導(dǎo)線 ab 中有從 a 流向 b 的感應(yīng)電流 d. 電源 e 的正負(fù)極對調(diào)接入后，該裝置就沒有延時(shí)效果 【參考答案】c 【名師解析】 分析電路可知，當(dāng)閉合 s，m 線圈中產(chǎn)生電流，電流周圍產(chǎn)生磁場，根據(jù)安培定則可知，鐵芯下端為 n 極，產(chǎn)生由上向下的磁場，電路穩(wěn)定后，磁場不變，n 線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)線 ab 中沒有電流， 當(dāng)斷開 s 時(shí)，線圈 m 中電流逐漸減小，直至消失，n 線圈中的磁通量由上向下逐漸減小，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生由上向下的感應(yīng)磁場，根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電

5、流方向由 a 到 b，鐵芯下端為 n 極，故起到延時(shí)效果的主要部件是線圈 n，故 ab 錯誤，c 正確。 d、電源 e 的正負(fù)極對調(diào)接入后，斷開 s，n 線圈中仍發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，該裝置仍具有延時(shí)效果，故 d 錯誤。 【關(guān)鍵點(diǎn)撥】圖中有兩個線圈，其中 m 有電源，接通電路后有電流通過，會產(chǎn)生磁性。 n 線圈無電源，開關(guān)閉合后沒有電流，只有當(dāng) m 中的磁場發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)規(guī)律，n 線圈才會產(chǎn)生感應(yīng)電流，起到延時(shí)效果。此題考查楞次定律與安培定則的應(yīng)用，注意穿過閉合線圈的磁通量變化，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。 3.(2021北京海淀區(qū)期末)(多選)現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利

6、用感生電場使電子加速的設(shè)備。如圖 11 所示，上面為側(cè)視圖，上、下為電磁鐵的兩個磁極，電磁鐵線圈中電流的大小可以變化；下面為磁極之間真空室的俯視圖?，F(xiàn)有一電子在真空室中做圓周運(yùn)動，從上往下看電子沿逆時(shí)針方向做加速運(yùn)動。則下列判斷正確的是( ) a.通入螺線管的電流在增強(qiáng) b.通入螺線管的電流在減弱 c.電子在軌道中做圓周運(yùn)動的向心力是電場力 d.電子在軌道中加速的驅(qū)動力是電場力 【參考答案】ad 【名師解析】 從上往下看電子沿逆時(shí)針方向做加速運(yùn)動，表明感應(yīng)電場沿順時(shí)針方向。圖示電磁鐵螺線管電流產(chǎn)生的磁場方向豎直向上，根據(jù)楞次定律和右手定則，當(dāng)磁場正在增強(qiáng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電場沿順時(shí)針方向，故選項(xiàng)

7、a 正確，b 錯誤；電子所受感應(yīng)電場力方向沿切線方向，電子在軌道中做加速圓周運(yùn)動是由電場力驅(qū)動的，選項(xiàng) c 錯誤，d 正確。 4.自行車速度計(jì)利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運(yùn)動速率如圖甲所示，自行車前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉(zhuǎn)一圈，這塊磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器會輸出一個脈沖電壓圖乙為霍爾元件的工作原理圖當(dāng)磁場靠近霍爾元件時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)定向運(yùn)動的自由電荷在磁場力作用下偏轉(zhuǎn)，最終使導(dǎo)體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差，即為霍爾電勢差下列說法正確的是（ ） a. 根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和自行車車輪的半徑即可獲知車速大小 b. 自行車的車速越大，霍爾電勢差越高 c. 圖乙中霍爾元件的電流 i

8、 是由正電荷定向運(yùn)動形成的 d. 如果長時(shí)間不更換傳感器的電源，霍爾電勢差將減小 【參考答案】a,d 【名師解析】根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，可求得車輪轉(zhuǎn)動周期，從而求得車輪的角速度，最后由線速度公式，結(jié)合車輪半徑，即可求解車輪的速度大小故 a 正確 根據(jù) qvb=q 得，u h = ，由電流的微觀定義式：i=nesv，n 是單位體積內(nèi)的電子數(shù)，e 是單個導(dǎo)電粒子所帶的電量，s 是導(dǎo)體的橫截面積，v 是導(dǎo)電粒子運(yùn)動的速度整理得：v= 聯(lián)立解得：u h = ，可知用霍爾元件可以測量地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，保持電流不變，霍爾電壓 u h 與車速大小無關(guān)故 b 錯誤霍爾元件的電流 i 是由負(fù)電荷定向運(yùn)動形成

9、的故 c 錯誤由公式 u h = ，若長時(shí)間不更換傳感器的電源，那么電流 i 減小，則霍爾電勢差將減小，故 d 正確； 【分析】依據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，即可知轉(zhuǎn)動周期，再結(jié)合角速度與周期，與線速度與角速度關(guān)系，即可求解；根據(jù)左手定則得出電子的偏轉(zhuǎn)方向，抓住電子所受的電場力和洛倫茲力平衡得出霍爾電壓的表達(dá)式，從而進(jìn)行分析 5電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量（在單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的 a、b、c，流量計(jì)的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）。圖中流量計(jì)的上下兩面是

10、金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻 r 的電流表的兩端連接，i 表示測得的電流值。已知流體的電阻率為 ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為( ) a ) (acbrbir + b ) (cbarbir + c ) (bacrbir + d ) (abcrbir + 【參考答案】a 【名師解析】設(shè)管中流體的流速為 v，則在 t 時(shí)間內(nèi)流體在管中向前移動的距離為 vt，這樣如下圖畫線的流體在 t 時(shí)間內(nèi)都將流過橫截面， 設(shè)此橫截面積為 s，則畫線的流體體積 v=

11、svt，除以時(shí)間 t，則得到流體在該管中的流量為q=v/t=sv.對于題干所給的流量計(jì)，橫截面積 s=bc，故流過流量計(jì)的流量 q=vbc，對于給定的流量計(jì)，b 與 c 是常量，可見測流量實(shí)質(zhì)上是測流速. 當(dāng)可導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)，流體將切割磁感線，這樣在流量計(jì)的上、下兩面產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 e=vbc，其中 b 是垂直于流量計(jì)前后兩面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度， c 是流過流量計(jì)流體的厚度，v 是可導(dǎo)電流體在流量計(jì)中的流速.這樣在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻 r 的電流表的兩端連接，如下圖所示，則將有電流流過閉合電路，這個閉合電路中的電動勢就是由可導(dǎo)電流體沿流量計(jì)流動切割磁感線而產(chǎn)

12、生的感應(yīng)電動勢，如下圖所示，電阻包括外接的電阻 r 和可導(dǎo)電流體的電阻 r=c/ab，這樣根據(jù)歐姆定律，得到閉合電路中的電流等于i=bcvcrabr + q= vbc = ) (acbrbir + ，選項(xiàng) a 正確。 二計(jì)算題 1 （2021 成都調(diào)研）隨著航空領(lǐng)域的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)火箭回收利用，成為了各國都在重點(diǎn)突破的技術(shù)。其中有一技術(shù)難題是回收時(shí)如何減緩對地的碰撞，為此設(shè)計(jì)師在返回火箭的底盤安裝了電磁緩沖裝置。該裝置的主要部件有兩部分：緩沖滑塊，由高強(qiáng)絕緣材料制成，其內(nèi)部邊緣繞有閉合單匝矩形線圈 abcd；火箭主體，包括絕緣光滑緩沖軌道 mn、pq 和超導(dǎo)線圈（圖中未畫出），超導(dǎo)線圈能產(chǎn)生方向垂

13、直于整個緩沖軌道平面的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)緩沖滑塊接觸地面時(shí)，滑塊立即停止運(yùn)動，此后線圈與火箭主體中的磁場相互作用，火箭主體一直做減速運(yùn)動直至達(dá)到軟著陸要求的速度，從而實(shí)現(xiàn)緩沖?，F(xiàn)已知緩沖滑塊豎直向下撞向地面時(shí)，火箭主體的速度大小為 v 0 ，經(jīng)過時(shí)間 t 火箭著陸，速度恰好為零；線圈 abcd 的電阻為 r，其余電阻忽略不計(jì)；ab 邊長為 l，火箭主體質(zhì)量為 m，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 b，重力加速度為 g，一切摩擦阻力不計(jì)，求： （1）緩沖滑塊剛停止運(yùn)動時(shí)，線圈 ab 邊兩端電勢差 u ab （2）緩沖滑塊剛停止運(yùn)動時(shí)，火箭主體加速度大小 （3）火箭主體的速度從 v 0 減到零過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的

14、電能 【參考答案】（1）034abu blv = ；（2）2 20b l va gmr= - ；（3）22021 2( ) 12m gr v gte mvb l+= + 【名師解析】 （1）ab 邊產(chǎn)生電動勢：eblv 0 ，因此 034abu blv = （2）安培力abf bil = ，電流為0blvir= ，對火箭主體受力分析可得： f ab mgma 解得 2 20b l va gmr= - （3）設(shè)下落 t 時(shí)間內(nèi)火箭下落的高度為 h，對火箭主體由動量定理 mgtabf t 0mv 0 即 mgt2 2b l hr0mv 0 化簡得 h02 2( ) mr v gtb l+ 根據(jù)能量

15、守恒定律，產(chǎn)生的電能為 e2021mgh mv + 代入數(shù)據(jù)可得 22021 2( ) 12m gr v gte mvb l+= + 2（10 分）（2021 浙江名校協(xié)作體二模）某中學(xué)科技小組的學(xué)生在進(jìn)行電磁發(fā)射裝置的課題研究，模型簡化如下。在水平地面上固定著相距為 l 的足夠長粗糙導(dǎo)軌 pq 及 mn ， pqnm 范圍內(nèi)存在可以調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場，方向豎直向上，如圖所示，導(dǎo)軌左側(cè)末端接有電動勢為 e 、內(nèi)阻為 r 的電源，開關(guān) k 控制電路通斷。質(zhì)量為 m 、電阻同為 r 的導(dǎo)體棒 ab 垂直導(dǎo)軌方向靜止置于上面，與導(dǎo)軌接觸良好。電路中其余位置電阻均忽略不計(jì)。導(dǎo)軌右側(cè)末端有一線度非常小的速度

16、轉(zhuǎn)向裝置，能將導(dǎo)體棒水平向速度轉(zhuǎn)為與地面成 角且不改變速度大小。導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動時(shí)將受到恒定的阻力 f ，導(dǎo)軌棒發(fā)射后，在空中會受到與速度方向相反、大小與速度大小成正比的阻力，f 0 =kv，k 為比例常數(shù)。導(dǎo)體棒在運(yùn)動過程中只平動，不轉(zhuǎn)動。重力加速度為 g。調(diào)節(jié)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，閉合開關(guān) k ，使導(dǎo)體棒獲得最大的速度。 (需考慮導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的反電動勢) （1）求導(dǎo)體棒獲得最大的速度 v m ； （2）導(dǎo)體棒從靜止開始達(dá)到某一速度 v 1 ，滑過的距離為 x 0 ，導(dǎo)體棒 ab 發(fā)熱量 q ，求電源提供的電能及通過電源的電量 q； （3）調(diào)節(jié)導(dǎo)體棒初始放置的位置，使其在到達(dá) nq 時(shí)

17、恰好達(dá)到最大的速度，最后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒以 v 的速度豎直向下落到地面上。求導(dǎo)體棒自 nq 運(yùn)動到剛落地時(shí)這段過程的平均速度大小。 【名師解析】（1）當(dāng)棒達(dá)到最大速度時(shí)，棒受力平穩(wěn)，即： f f =安 -1 分 f bil =安-1 分 2e blvir-= -1 分 綜上可得： 222 1 1 fr evl b l b- = + 28mevfr= -1 分 （2）根據(jù)能量守恒得： 電熱：2q-1 分 21 010 22w mv fx q = - + + -1 分 得：20 122fx mv e e e= + + -1 分 （3）水平方向列動量定理 xx x x xvkv m kv t m v k

18、x m vtd- = - d = d - d = dd-1 分 2cos8m exk frq d = 豎直方向列動量定理： yy y y yvkv mg m kv t mg t m v k y mg t m vtd- - = - d - d = d - d - d = dd-1 分 2sin8evfrtgq +d = 得 22cossin 8xx mg evt k e frvqqd= =d + 3.（10 分）（2021 北京朝陽期末） 電磁緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運(yùn)行安全性的輔助制動裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度。電磁阻尼作用可以借助如下模型討論：如圖所示，將形狀相同的兩

19、根平行且足夠長的鋁條固定在光滑斜面上，斜面與水平方向夾角為 。一條形磁鐵滑入兩鋁條間，恰好以速度 v 0 勻速下滑，穿過時(shí)磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定，其引起電磁感應(yīng)的效果與磁鐵不動、鋁條相對磁鐵運(yùn)動相同。磁鐵端面是底邊為 2d，高為 d 的長方形，由于磁鐵距離鋁條很近，磁鐵端面正對兩鋁條區(qū)域的磁場均可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b ， 鋁條的高度大于 d，寬度為 b，電阻率為 。為研究問題方便，鋁條中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場，其他部分電阻和磁場可忽略不計(jì)，假設(shè)磁鐵進(jìn)入鋁條間以后，減少的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能，重力加速度為 g。 （1）求一側(cè)鋁條中與磁鐵正對部分的感應(yīng)電動勢

20、 e； （2）求條形磁鐵的質(zhì)量 m； （3）在其他條件不變的情況下，僅將兩鋁條更換為寬度 b （ b b ）為的鋁條，磁鐵仍以速度 v 0 進(jìn)入鋁條間，請?jiān)趫D 2 中定性畫出磁鐵速度 v 隨時(shí)間 t 變化關(guān)系的圖線（規(guī)定沿斜面向下為正方向）。 圖 2 【名師解析】（10 分） （1）一側(cè)鋁條中與磁鐵正對部分的感應(yīng)電動勢 bq d2d 高b 0e bd = v （2 分） （2）根據(jù)電阻定律，一側(cè)鋁條與磁鐵正對部分的電阻 2 2drdb brr = = 根據(jù)歐姆定律有，鋁條正對部分中的電流 02bd eir r= =v b 一側(cè)鋁條受到的安培力 2 202b df idbr= =v b安 根據(jù)牛

21、頓第三定律有，一側(cè)鋁條對磁鐵的作用力2 202b df fr= =v b安，此力阻礙磁鐵的運(yùn)動，方向沿斜面向上。取磁鐵為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律 2 sin 0 f mg q - = 所以 2 204sinb dmg r q=v b（5 分） （3）磁鐵速度 v 隨時(shí)間 t 變化關(guān)系的圖線如圖所示（3 分） 4（12 分）（2021 北京東城期末）圖甲為洛倫茲力演示儀的實(shí)物照片，圖乙為其工作原理圖。勵磁線圈為兩個圓形線圈，線圈通上勵磁電流 i（可由電流表示數(shù)讀出）后，在兩線圈間可得到垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和 i 成正比，比例系數(shù)用 k 表示，i 的大小可通過勵磁電流調(diào)節(jié)旋

22、鈕調(diào)節(jié)；電子從被加熱的燈絲逸出（初速不計(jì)），經(jīng)加速電壓 u（可由電壓表示數(shù)讀出）加速形成高速電子束，u 的大小可通過加速電壓調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)。玻璃泡內(nèi)充有稀薄氣體，在電子束通過時(shí)能夠顯示電子的徑跡。請討論以下問題： （1）調(diào)整燈絲位置使電子束垂直進(jìn)入磁場，電子的徑跡為圓周。若垂直線圈平面向里看電子的繞行方向?yàn)轫槙r(shí)針，那么勻強(qiáng)磁場的方向是怎樣的？ （2）用游標(biāo)瞄準(zhǔn)圓形電子束的圓心，讀取并記錄電子束軌道的直徑 d、勵磁電流 i、加速電壓 u。請用題目中的各量寫出計(jì)算電子比荷qm的計(jì)算式。 （3）某次實(shí)驗(yàn)看到了圖丙所示的電子徑跡，經(jīng)過調(diào)節(jié)勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕又看到了圖丙所示的電子徑跡，游標(biāo)測量顯示二者直徑之

23、比為 2：1；只調(diào)節(jié)加速電壓調(diào)節(jié)旋鈕也能達(dá)到同樣的效果。 a通過計(jì)算分別說明兩種調(diào)節(jié)方法是如何操作的； b求通過調(diào)節(jié)勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕改變徑跡的情況中，電子沿、軌道運(yùn)動一周所用時(shí)間之比。 【名師解析】 （1）磁場方向垂直線圈平面向里 （2）設(shè)電子加速后的速度為 v，對電子從燈絲逸出后經(jīng)加速電壓 u 加速的過程應(yīng)用動能定理，有221mv qu = 電子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動運(yùn)動，對其應(yīng)用牛頓第二定律，有rvm bqv2= 其中 ki b =；2dr = ， 聯(lián)立、解得：2 2 28i k dumq= （3）由可得出： d 正比于iu a為使直徑 d 變?yōu)樵瓉淼?1，兩種調(diào)節(jié)方法分別是：保持加速電

24、壓調(diào)節(jié)旋鈕的位置不變，調(diào)節(jié)勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕使勵磁電流 i 變?yōu)樵瓉淼?2 倍；或保持勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕的位置不變，調(diào)節(jié)加速電壓旋鈕 使加速電壓 u 變?yōu)樵瓉淼?1。 b電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，周期vrtp 2= ，與式聯(lián)立得bqmtp 2= 通過調(diào)節(jié)勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕 改變徑跡的情況中，軌跡從變?yōu)?，是因?yàn)閯畲烹娏鞲淖儚亩淖兞舜艌龃笮?，因此電子沿、軌道運(yùn)動一周所用時(shí)間之比12121221= = =iibbtt （或由周期vrtp 2= ，通過調(diào)節(jié)勵磁電流調(diào)節(jié)旋鈕改變徑跡的情況中，加速電壓調(diào)節(jié)旋鈕保持不變說明電壓 u 不變，即電子速率 v 不變，因此可得：122121= =rrtt） 5在生產(chǎn)線

25、框的流水線上，為了檢測出個別不合格的未閉合線框，讓線框隨傳送帶通過一固定勻強(qiáng)磁場區(qū)域（磁場方向垂直于傳送帶平面向下），觀察線框進(jìn)入磁場后是否相對傳送帶滑動就能夠檢測出未閉合的不合格線框。其物理情景簡化如下：如圖所示，通過絕緣傳送帶輸送完全相同的正方形單匝純電阻銅線框，傳送帶與水平方向夾角為 ，以恒定速度 v 0 斜向上運(yùn)動。已知磁場邊界 mn、pq 與傳送帶運(yùn)動方向垂直，mn 與 pq 間的距離為 d，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b。線框質(zhì)量為 m，電阻為 r，邊長為 l（ ）,線框與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為 ，重力加速度為 。閉合線框在進(jìn)入磁場前相對傳送帶靜止，線框剛進(jìn)入磁場的瞬間，和傳送帶發(fā)生相對滑

26、動，線框運(yùn)動過程中上邊始終平行于 mn，當(dāng)閉合線框的上邊經(jīng)過邊界 pq 時(shí)又恰好與傳送帶的速度相同。設(shè)傳送帶足夠長，且線框在傳送帶上始終保持上邊平行于磁場邊界。求 （1）閉合線框的上邊剛進(jìn)入磁場時(shí)所受安培力 f 安 的大??； （2）從閉合線框上邊剛進(jìn)入磁場至剛要出磁場所用的時(shí)間 t； （3）從閉合線框上邊剛進(jìn)入磁場到穿出磁場后又相對傳送帶靜止的過程中，電動機(jī)多消耗的電能 e。 【名師解析】（1）根據(jù)安培力公式得：f 安 =bil 根據(jù)閉合電路歐姆定律得：i=e/r 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：e=blv 0 由式聯(lián)立解得：f 安 =2 2b l vr （2）線框剛進(jìn)入磁場至線框剛要出磁場的過程，

27、 根據(jù)動量定理：mgsint+ ft -mgcost=0 根據(jù)安培力公式得：f=bil 根據(jù)閉合電路歐姆定律得：i=e/r 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：e=blv 根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式得：l=vt 由得：t=( ) cos sinblmgr m a a -=10s （3）線框剛進(jìn)入磁場至線框剛要出磁場的過程， 根據(jù)動能定理得：（mgcos-mgsin）d+w 安 1 =0 根據(jù)功能關(guān)系得：q 電 1 =-w 安 1 根據(jù)功能關(guān)系得：q f1 =mgcos（v 0 t-d） 從線框上邊剛進(jìn)入磁場到穿出磁場后又相對傳送帶靜止的過程中： 根據(jù)能量守恒得：e=2mgsind+2q 電 1 +2q f1 得：e

28、=( )2 coscos sinvblrm am a a - 6.電磁彈射是我國最新研究的重大科技項(xiàng)目，原理可用下述模型說明如圖甲所示，虛線 mn 右側(cè)存在一個豎直向上的勻強(qiáng)磁場，一邊長 l 的正方形單匝金屬線框 abcd 放在光滑水平面上，電阻為 r，質(zhì)量為 m，ab 邊在磁場外側(cè)緊靠 mn 虛線邊界t=0 時(shí)起磁感應(yīng)強(qiáng)度 b 隨時(shí)間 t 的變化規(guī)律是 b=b 0 +kt（k 為大于零的常數(shù)），空氣阻力忽略不計(jì) （1）求 t=0 時(shí)刻，線框中感應(yīng)電流的功率 p； （2）若線框 cd 邊穿出磁場時(shí)速度為 v，求線框穿出磁場過程中，安培力對線框所做的功 w 及通過導(dǎo)線截面的電荷量 q； （3）若用相同的金屬線繞制相同大小的 n 匝線框，如圖乙所示，在線框上加一質(zhì)量為 m 的負(fù)載物，證明:載物線框匝數(shù)越多，t=0 時(shí)線框加速度越大 【名師解析】 （1）t=0 時(shí)刻線框中的感應(yīng)電動勢 20be ltd=d（2 分） 功率 20epr= （1 分） 解得2 4k lpr= （2 分） （2）由動能定理有kw e = d （1 分） 解得2