電磁感應(yīng)綜合題

1、電磁感應(yīng)綜合題P 3.電磁感應(yīng)在高考中的地位電磁感應(yīng)這部分內(nèi)容是物理重點(diǎn)內(nèi)容之一它在高考試題中比例約占8%10，近年來高考對本章內(nèi)容考查命題頻率極高的是感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、方向判定和導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計(jì)算，且要求較高幾乎是年年有考；其他像電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路和力學(xué)、熱學(xué)、能量及動量等知識相聯(lián)系的綜合題及圖像問題在近幾年高考中也時有出現(xiàn)， 如2006年江蘇卷19、2006年廣東卷16 、 2006年高考上海卷22、2007年上海卷23、2007年江蘇卷18、2007高考理綜北京卷242007年廣東卷18等，試題題型全面，選擇題、填空題、解答論述題都可涉及，尤其是解答題因難度大、

2、涉及知識點(diǎn)多、綜合能力強(qiáng)，多以中檔以上題目出現(xiàn)來增加試題的區(qū)分度，而選擇和填空題多以中檔左右的試題出現(xiàn)應(yīng)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象及產(chǎn)生條件感應(yīng)電流方向的判定楞次定律右手安培定則感應(yīng)電動勢大小的判定自感現(xiàn)象自感電動勢的大小和方向自感系數(shù)L P4 .知識結(jié)構(gòu)P 5.07年1月蘇州市教學(xué)調(diào)研測試19（17分）如圖所示，半徑為r的金屬圓環(huán)置于水平面內(nèi)，三條電阻均為R的導(dǎo)體桿Oa、Ob和Oc互成120°連接在圓心O和圓環(huán)上，圓環(huán)繞經(jīng)過圓心O的豎直金屬轉(zhuǎn)軸以大小為的角速度按圖中箭頭方向勻速轉(zhuǎn)動一方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場區(qū)與圓環(huán)所在平面相交，相交區(qū)域?yàn)橐蝗鐖D虛線所示的正方形（其一個頂點(diǎn)位于O處）C為平行板電容

3、器，通過固定的電刷P和Q接在圓環(huán)和金屬轉(zhuǎn)軸上，電容器極板長為l，兩極板的間距為d有一細(xì)電子束沿兩極板間的中線以大小為v0（）的初速度連續(xù)不斷地射入C（1）射入的電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)時是向上偏轉(zhuǎn)還是向下偏轉(zhuǎn)？（2）已知電子電量為e，質(zhì)量為m忽略圓環(huán)的電阻、電容器的充電放電時間及電子所受的重力和阻力欲使射入的電子全部都能通過C所在區(qū)域，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件？解：（1）射入的電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)時是向上偏轉(zhuǎn) （2）當(dāng)導(dǎo)體桿處于磁場中時，感應(yīng)電動勢 導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)動的平均速度所以， 此時，磁場中導(dǎo)體桿的電阻為內(nèi)電阻，其余的電阻為外電阻，電容器的電壓 射入的電子在兩極板間運(yùn)動 因?yàn)椋?而就是每條導(dǎo)體桿在磁

4、場中運(yùn)動的時間，因此有部分電子在兩極板間運(yùn)動的時間內(nèi)，極板間的電場始終存在，這部分電子在極板間的偏轉(zhuǎn)量最大設(shè)電子恰好能離開通過C，有 而 由以上各式得 磁感強(qiáng)度B應(yīng)滿足的條件是 評分標(biāo)準(zhǔn)：本題17分 3分；式1分；式，每式2分，式1分，式，每式2分，式1分(b)V/m/sO20-20 1 2 3 4t/s(a)× × × × × × × × × ×× × × × ×CDO/OB1ABMN· · · · &#

5、183; · ·· · · · · · ·· · · · · · ·· · · · · · ·· · · · · · ·LdB2P 9.06年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題18（18分）如圖（a）兩水平放置的平行金屬板C、D相距很近，上面分別開有小孔O/、O，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌與C、D接觸良好，且導(dǎo)軌

6、在磁感強(qiáng)度為B1=10T的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌間距L=0.50m,金屬棒AB緊貼著導(dǎo)軌沿平行導(dǎo)軌方向在磁場中做往復(fù)運(yùn)動，其速度圖象如圖(b)所示，若規(guī)定向右運(yùn)動速度方向?yàn)檎较颍瑥膖=0時刻開始，由C板小孔O/處連續(xù)不斷以垂直于C板方向飄入質(zhì)量為m=3.2×10-21、電量q=1.6×10-19C的帶正電的粒子（設(shè)飄入速度很小，可視為零）。在D板外側(cè)有以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場B2=10T，MN與D相距d=10cm，B1、B2方向如圖所示（粒子重力及其相互作用不計(jì)）。求：（1）在04.0s時間內(nèi)哪些時刻發(fā)射的粒子能穿過電場并能飛出磁場邊界MN？（2）粒子從邊界MN射出來的位置之間最

7、大的距離是多少？解：（1）從O/進(jìn)入的粒子先加速，D板帶負(fù)電，AB向右運(yùn)動，當(dāng)粒子以速度V0進(jìn)入磁場B2中，做勻速圓周運(yùn)動，剛好與邊界MN相切，則有：B2qV0=m R=d 得：V0 =設(shè)對應(yīng)兩板間電壓為U，AB的速度為V，則有：U=B1LV，對粒子由動能定理得：qU=得：V= 由AB桿的速度時間圖象得對應(yīng)的時刻t1=0.25s和t2=1.75s即在0.25s1.75s之間發(fā)射的離子可飛出磁場邊界MN（2）粒子能打到的最遠(yuǎn)點(diǎn)E，到O點(diǎn)的水平距離等于R=d=0.1m，最近點(diǎn)為F，對應(yīng)離子的最大速度Vm，RMNDOCEFRrH由B1LV=Um B2qVm=m Umq=解得圓周運(yùn)動的最大半徑r=0.

8、2m 由幾何知識得：r2=R2+(r-FH)2 解得FH=（0.2-）m，EF=0.073mP13.07屆南京市第一次調(diào)研測試18（15分）在如圖所示的水平導(dǎo)軌（摩擦、電阻忽略不計(jì)）處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感強(qiáng)度B，導(dǎo)軌左端的間距為 ，右端間距為，兩段導(dǎo)軌均足夠長。今在導(dǎo)軌上放置AC、DE兩根導(dǎo)體棒，質(zhì)量分別為，。電阻分別為，。若AC棒以初速度v0向右運(yùn)動，求：（1）定性描述全過程中AC棒的運(yùn)動情況（2）兩棒在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前加速度之比是多少？（3）運(yùn)動過程中DE棒產(chǎn)生的總焦耳熱。解：（1）AC棒向右運(yùn)動，回路中產(chǎn)生順時針感應(yīng)電流，AC棒受安培力的作用后減速；DE棒受安培力產(chǎn)生加速度向

9、右運(yùn)動，回路中磁通量的變化減慢，感應(yīng)電流逐漸減小，因此兩棒所受的安培力均減小，最終回路中感應(yīng)電流為零。即AC棒做加速度減小的減速運(yùn)動，最終勻速運(yùn)動。 （3分）(2)兩棒達(dá)到穩(wěn)定之前AC、DE棒中通過的電流大小始終相等，設(shè)加速度分別為和 m1=2m2 L1=4L2 （3分）(3)兩棒在達(dá)到穩(wěn)定之前，回路中始終存在磁通量的變化，有感應(yīng)電流就會產(chǎn)生焦耳 熱。當(dāng)兩棒運(yùn)動速度滿足一定關(guān)系時，回路中的磁通量不變，則總電動勢為零，兩棒均做勻速運(yùn)動，不再產(chǎn)生熱量。設(shè)兩棒最終速度分別為、，取向右為正方向。得 （2分）對AC棒： （1分）同理，對DE棒有： （1分）解方程得： （2分） （1分） （2分）P 17

10、.07年蘇錫常鎮(zhèn)四市二模19.B如圖（甲）所示，固定于水平桌面上的金屬架cdef，處在一豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0，金屬棒 ab 擱在框架上，可無摩擦地滑動，此時 adeb 構(gòu)成一個邊長為l的正方形，金屬棒的電阻為r，框架的電阻不計(jì)從 t = 0 時刻起，磁場開始均勻增加，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率的大小為k（k=B/t）.求：( l ）用垂直于金屬棒的水平拉力 F 使金屬棒保持靜止，寫出 F 的大小隨時間t變化的關(guān)系式，并指出 F 的方向 ( 2 ）如果豎直向下的磁場是非均勻增大的（即 k 不是常數(shù)），金屬棒以速度v0向什么方向勻速運(yùn)動時，可使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流？寫出該磁感應(yīng)

11、強(qiáng)度 B 隨時間 t 變化的關(guān)系式 ( 3 ）如果非均勻變化磁場在 0 t1時間內(nèi)的方向豎直向下，在 tl t2時間內(nèi)的方向豎直向上，若t0時刻和t=t1時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為 B0、 adeb 的面積均為l2當(dāng)金屬棒按圖（乙）中的規(guī)律運(yùn)動時，為使金屬棒中始終不產(chǎn)生感應(yīng)電流，請?jiān)趫D（丙）中畫出變化的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時間t變化的示意圖象（要寫出必要的表達(dá)式已知 tl-0=t2-t1< l/vo ，以豎直向下為正方向）解： ( l ）據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢E=kl2 ，所以水平拉力 方向水平向右 (2) 根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，為使電路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，回路中磁通量的變化

12、應(yīng)為零， 以豎直向下為正方向0t1- B0 B0tt2 Bt因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度是逐漸增大的，所以金屬捧應(yīng)向左運(yùn)動 , ， ( 3 )當(dāng)金屬棒向右勻速運(yùn)動時，這時磁感應(yīng)強(qiáng)度是逐漸減小的，同理可推得 （t1tt2）所以磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的圖象如圖所示tvvt0(b)RBL(a)mv1P 21.2007年上海卷23（13分）如圖（a）所示，光滑的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，間距為L、導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，且接觸良好。在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。開始時，導(dǎo)體棒靜止于磁場區(qū)域的右端，當(dāng)磁場以速度

13、v1勻速向右移動時，導(dǎo)體棒隨之開始運(yùn)動，同時受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達(dá)到恒定速度，此時導(dǎo)體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi)。（1）求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2；（2）為使導(dǎo)體棒能隨磁場運(yùn)動，阻力最大不能超過多少？（3）導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動時，單位時間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？（4）若t0時磁場由靜止開始水平向右做勻加速直線運(yùn)動，經(jīng)過較短時間后，導(dǎo)體棒也做勻加速直線運(yùn)動，其v-t關(guān)系如圖（b）所示，已知在時刻t導(dǎo)體棒的瞬時速度大小為vt，求導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動時的加速度大小。解：（1）EBL（v1v2），IE/R，速度恒定時有：，可得：， （2）， （3），（4）因?yàn)閷?dǎo)

14、體棒要做勻加速運(yùn)動，必有v1v2為常數(shù)，設(shè)為Dv，則，可解得：dddddddPONMv0P 25.2007年江蘇卷18、（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BT，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d=0.5m，現(xiàn)有一邊長l=0.2m、質(zhì)量m=0.1kg、電阻R0.1的正方形線框以v0=7m/s的初速從左側(cè)磁場邊緣水平進(jìn)入磁場，求（1）線框邊剛進(jìn)入磁場時受到安培力的大小F。（2）線框從開始進(jìn)入磁場到豎直下落的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q。（3）線框能穿過的完整條形磁場區(qū)域的個數(shù)n。解：（1）線框邊剛進(jìn)入磁場區(qū)域時，感應(yīng)電動勢E=B

15、 lv0 感應(yīng)電流I=E/R 受到安培力F=BI l 由式解得（2）設(shè)線框豎直下落時，線框下落了H，速度為vH ,由能量守恒定律 由自由落體規(guī)律 解得(3)解法一：只有在線框進(jìn)入和穿出條形磁場區(qū)域時，才產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，線框部分進(jìn)入磁場區(qū)域x時，感應(yīng)電動勢為E=B lv0 感應(yīng)電流I=E/R 安培力F=BI l解得在t-t+t時間內(nèi)，由動量定理求和解得 穿過的條形磁場區(qū)域的個數(shù)為可穿過4個完整的條形磁場區(qū)域（3）解法二：線框穿過第一個條形磁場左邊界過程中，平均感應(yīng)電動勢平均感應(yīng)電流平均安培力根據(jù)動量定理解得同理線框穿過第一個條形磁場右邊界過程中有，所以線框穿過第一個過程中有設(shè)線框能穿過n個條形磁

16、場，則有可穿過4個完整的條形磁場區(qū)域P 30.2007高考理綜北京卷24（20分）用密度為d、電阻率為、橫截面積為A的薄金屬條制成邊長為L的閉合正方形框abb´a´。如圖所示，金屬方框水平放在磁極的狹縫間，方框平面與磁場方向平行。設(shè)勻強(qiáng)磁場僅存在于相對磁極之間，其他地方的磁場忽略不計(jì)。可認(rèn)為方框的aa´邊和bb´邊都處在磁極間，極間磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。方框從靜止開始釋放，其平面在下落過程中保持水平（不計(jì)空氣阻力）。求方框下落的最大速度vm（設(shè)磁場區(qū)域在豎直方向足夠長）；當(dāng)方框下落的加速度為g/2時，求方框的發(fā)熱功率P；已知方框下落的時間為t時，下落的高度

17、為h，其速度為vt（vt<vm）。若在同一時間t內(nèi)，方框內(nèi)產(chǎn)生的熱與一恒定電流I0在該框內(nèi)產(chǎn)生的熱相同，求恒定電流I0的表達(dá)式。NS金屬方框SL激發(fā)磁場的通電線圈圖1 裝置縱截面示意圖LNSSaa´bb´磁極金屬方框圖2 裝置俯視示意圖解：1）方框質(zhì)量 m=4LAd方框電阻 方框下落速度為v時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E=B2Lv感應(yīng)電流 方框下落過程，受到重力G及安培力F， G=mg=4LAdg，方向豎直向下 ，方向豎直向上 當(dāng)F=G時，方框達(dá)到最大速度，即v=vm 則 方框下落的最大速度 （2）方框下落加速度為g/2時，有，則 方框的發(fā)熱功率 （3）根據(jù)能量守恒定律，有

18、 解得恒定電流I0的表達(dá)式 P 34.2007年廣東卷18（17分）如圖15（a）所示，一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧，導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在磁場B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時間線性變化的磁場B（t），如圖15（b）所示，兩磁場方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開始計(jì)時，經(jīng)過時間t0滑到圓弧底端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g。問金屬棒在圓弧內(nèi)滑動時，回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？求0到時間t0內(nèi)，回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)