四川省米易中學(xué)2015屆高考物理 電磁感應(yīng)專題練習(xí)

1、電磁感應(yīng)專題（平行導(dǎo)軌問題）1(16分)如圖所示的U形導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌寬l1 m，左端連接阻值為0.4的電阻R在導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌放一電阻為0. 1的導(dǎo)體棒MN，并用水平輕繩通過定滑輪吊著質(zhì)量m48g的重物，圖中L1.6 m開始時(shí)重物與水平地面接觸并處于靜止整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0005 T，并且以的變化率在增大不計(jì)摩擦阻力(g取10ms2)，求(1)至少經(jīng)過多長時(shí)間才能將重物吊起? 59s(2)當(dāng)重物剛要被吊起時(shí),在電阻R上產(chǎn)生的熱量為多少? 0.6J2 (16分)如圖甲所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為=-37，導(dǎo)軌間距為L=1m，底端接有電阻R=6，虛線00下方有

2、垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)將質(zhì)量m=1kg、電阻r=3的金屬桿 ab，從00上方某處靜止釋放，桿下滑4m過程中(沒有滑到底端)始終保持與導(dǎo)軌垂直且良好接觸，桿的加速度a與下滑距離s的關(guān)系如圖乙所示。sin37=06，cos37=08，g=10ms2。求：(1)金屬桿db與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)的大小? 0.5(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小? 3T(3)桿下滑4m的過程中電阻R產(chǎn)生的熱量QR是多少? 4J3.（16分）足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌和水平放置，在其左端固定一個(gè)傾角為的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌相距均為,在水平導(dǎo)軌和傾斜導(dǎo)軌上，各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、傾斜導(dǎo)軌形成閉合回路。兩

3、金屬桿質(zhì)量均為、電阻均為,其余電阻不計(jì)，桿被銷釘固定在傾斜導(dǎo)軌某處。整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向豎直向上。當(dāng)用水平向右、大小的恒力拉桿，使其達(dá)到最大速度時(shí)，立即撤銷銷釘，發(fā)現(xiàn)桿恰好能在原處仍然保持靜止。（重力加速度為）（1）求桿運(yùn)動中的最大速度。（2）求傾斜導(dǎo)軌的傾角。（3）若桿加速過程中發(fā)生的位移為，則桿加速過程中，求桿上產(chǎn)生的熱量。 4(16分)如圖所示，在相距為L的光滑的足夠長的水平軌道上放有一金屬桿AB，在光滑的傾斜軌道上放有另一個(gè)質(zhì)量為的金屬桿CD，金屬桿與軌道接觸良好，整個(gè)回路電阻為R，傾斜軌道與水平面夾角為。有一一個(gè)與水平軌道平面垂直、方向向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻

4、強(qiáng)磁場；有另一個(gè)與傾斜軌道平面垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場。為了使CD能夠靜止，金屬桿船在外力F作用下向左勻速運(yùn)動，試問：（1）勻強(qiáng)磁場B2的方向；（2）通過CD桿的電流大?。唬?）外力F的功率是多大?6（16分）如圖所示，寬度L=1.0m的足夠長的U形金屬框架水平放置，框架處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T，框架導(dǎo)軌上放一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1.0的金屬棒ab，棒ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=0.5，現(xiàn)牽引力F以恒定功率P=12W使棒從靜止開始沿導(dǎo)軌運(yùn)動（ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直），當(dāng)棒的電阻R產(chǎn)生熱量Q=7.0J時(shí)獲得穩(wěn)定速度，此過程中通過棒的電量q=4.1C

5、。框架電阻不計(jì)，g取10m/s2。求：（1）ab棒達(dá)到的穩(wěn)定速度多大？ v=3m/s（2）ab棒從靜止到穩(wěn)定速度的時(shí)間多少？ t=1s7（19分）如圖甲所示，在一對平行光滑的金屬導(dǎo)軌的上端連接一阻值為R=4的定值電阻，兩導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)。質(zhì)量為m=0.1kg，長為L=0.1m的導(dǎo)體棒ab垂直于導(dǎo)軌，使其從靠近電阻處由靜止開始下滑，已知導(dǎo)體棒電阻為r=1，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體棒下滑過程中加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示。g10 m / s2。求：（1）導(dǎo)軌平面與水平面間夾角； 30（2）磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B； B5T（3）若靠近電阻處到底端距離s=20m，ab棒在下滑至底端

6、前速度已達(dá)10m/s，求ab棒下滑整個(gè)過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。QR4 JB R a b O 10 a / ms-2 v / ms-1 5 甲 乙 8（18分）如圖示，兩水平金屬導(dǎo)軌平行放置，間距為L=20，其電阻不計(jì)，左端用一電阻為R=1的電阻絲連接。一質(zhì)量為m=0.01的金屬桿垂直于導(dǎo)軌放置在導(dǎo)軌上，金屬桿處于導(dǎo)軌間部分的電阻為r=0.5。整個(gè)裝置所在區(qū)域處于豎直向下的磁場中，其磁感強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系是Bt=1+0.5t (T)。當(dāng)t=0s時(shí)，金屬桿距左側(cè)電阻絲距離為L1=30。在t= 4s時(shí)，金屬桿開始滑動，求： （1）金屬桿在金屬導(dǎo)軌上的最大靜摩擦力。 （2）在t=0s至4s過程

7、中，流過電阻絲的電量。 （3）對金屬桿施加一個(gè)水平向右的拉力，在t=8s時(shí)，金屬桿距左側(cè)電阻絲距離為L2=50，向右運(yùn)動的速度為0.1m/s,向右的加速度為1m/s2,可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。求在t=8s時(shí)水平拉力的大小。LBtR9（20分）如圖1所示，表面絕緣且光滑的斜面固定在水平地面上，斜面所在空間有一邊界與斜面底邊平行、寬度為d的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直斜面。一個(gè)質(zhì)量、總電阻R=025的正方形單匝金屬框，放在斜面的頂端（金屬框上邊與重合）?，F(xiàn)從t=0時(shí)開始釋放金屬框，金屬框?qū)⒀匦泵嫦禄?。圖2給出了金屬框在下滑過程中速度v的二次方與對應(yīng)的位移x的關(guān)系圖象。取重力加速度g=l0m/s

8、2。求 （1）斜面的傾角；30 （2）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； 5/6T （3）金屬框在穿過磁場的過程中電阻上生熱的功率。 1.0WRcdFab17(12分)如圖所示，在一個(gè)足夠長的間距為L0.5m的光滑水平金屬框架上，垂直框架兩邊放置一根金屬棒ab，質(zhì)量m=10g，電阻r0.1?？蚣茏蠖说碾娮鑂0.5，其于部份電阻不計(jì)，垂直框架平面向下的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1T。當(dāng)用在框架平面內(nèi)且平行于框架的恒定外力F=0.02N，使棒ab向右移動，求棒ab運(yùn)動的最大速度。當(dāng)棒以最大速度運(yùn)動時(shí)，力F的功率PF是多少?當(dāng)ab棒速度達(dá)到最大速度一半時(shí)，棒運(yùn)動的加速度為多大？24（19分）如圖所示，兩

9、根足夠長傾角為300的平行導(dǎo)軌MN、PQ，相距為L1=20cm，M、P間接有阻值為R=5的電阻，N、Q與豎直放置的平行金屬板S、K相連，導(dǎo)體棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，導(dǎo)體棒電阻為r=2.5。導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。導(dǎo)軌MN、PQ所在區(qū)域有垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=7.5T。現(xiàn)使導(dǎo)體ab棒由靜止開始滑下，達(dá)到最大速度且電路穩(wěn)定后，從S板最上端靠近S板處由靜止釋放一帶電量為q=210-6C，質(zhì)量m=10mg的帶電微粒，恬能從K板最下端靠近K板處飛出。已知S、K間距d=10cm，板長為L2=20cm，g取10m/s2。求：Nm30aB30bMPQPMSMK(1) 帶電微粒通過金屬板S、K的時(shí)間

10、；(2) 導(dǎo)體棒ab運(yùn)動的最大速度；(3) 導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量。30aBCDEFG30b24（19分） 如圖所示，兩根足夠長傾角為300的平行導(dǎo)軌DE、GF，相距為d=0.5m，D、G間接有容量C=5000F的電容器。長為d，質(zhì)量m=20g的導(dǎo)體棒ab可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2.0T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌DE、GF所在的平面垂直?，F(xiàn)使導(dǎo)體ab棒由靜止開始滑下，經(jīng)時(shí)間t速度v=10m/s。整個(gè)過程電容器未被擊穿。求：(4) t時(shí)刻電容器所帶的電量；(5) t的大??；(6) 時(shí)間t內(nèi)有多少機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電磁能。PaRNMQbcdmvB24(19分)空

11、間某區(qū)域內(nèi)存在B1=0.5T，方向水平的勻強(qiáng)磁場，在磁場區(qū)域內(nèi)有兩根相距L1=0.6m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN，固定在豎直平面內(nèi)(導(dǎo)軌所在平面與磁場垂直)，如圖所示。PM間連接有阻值為R=2的電阻；QN間連接著兩塊水平放置的平行金屬板a、b。a、b間的距離d=0.1m，板長L2=0.4m。一根電阻為r=1的細(xì)導(dǎo)體棒cd與導(dǎo)軌接觸良好。不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒cd以速率v1=0.25m/s向右勻速運(yùn)動時(shí)，一帶正電的微粒以v=2m/s的速度，從a板右邊緣水平飛入，恰能從b板邊緣飛出。g取10m/s2。求：(1) a、b間的電壓。(2)該帶電微粒的比荷。(3)若導(dǎo)體棒cd以v2=0.

12、5m/s速度向右勻速運(yùn)動時(shí)，需在a、b板間加一垂直于a、b板的水平勻強(qiáng)磁場，才能使上述帶電微粒從b板邊緣飛出。求該磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。5.（10天津卷）（18分）如圖所示，質(zhì)量m1=0.1kg，電阻R1=0.3，長度l=0.4m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上。框架質(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)=0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，電阻不計(jì)且足夠長。電阻R2=0.1的MN垂直于MM。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動，始終與MM、NN保持良好接觸，當(dāng)ab運(yùn)動到某處時(shí)，框架

13、開始運(yùn)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(yùn)動時(shí)ab速度v的大?。?（2）從ab開始運(yùn)動到框架開始運(yùn)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。 4.（19分）如圖甲所示，水平放置足夠長的平行金屬導(dǎo)軌間距L=1.0m，左右兩端分別接有一個(gè)阻值為R=5.o的電阻，勻強(qiáng)磁場B=1.OT與導(dǎo)軌平面垂直，質(zhì)量m = 0.1 kg、電阻r =的金屬棒置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好?，F(xiàn)用一拉力F 作用在金屬棒上，經(jīng)過2s后撤去F，再經(jīng)過0.55s金屬棒停止運(yùn)動。圖乙所示為金屬棒的vt圖象，g = 10m/s2。已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動

14、摩擦因數(shù)；求：在0-2S內(nèi)，寫出力F與t的函數(shù)關(guān)系。 整個(gè)過程中金屬棒運(yùn)動的距離； m從撤去F到金屬棒停止的過程中，每個(gè)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。 10(17分)如圖所示，有小孔O和O的兩金屬板M、N正對并豎直放置，板間距為2d，分別與平行金屬導(dǎo)軌連接，圖示的區(qū)域有垂直導(dǎo)軌平面靠山向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，金屬桿ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，并向右以速度v0勻速運(yùn)動，某時(shí)刻ab進(jìn)入磁場區(qū)域，同時(shí)一帶正電粒子（不計(jì)重力）從O孔水平射入兩板間，當(dāng)ab剛離開磁場區(qū)域時(shí)，粒子到達(dá)O且速度為零。已知導(dǎo)軌間距為L，磁場區(qū)域的寬度均為d，求： av0OOvd2dbMN（1）ab在磁場區(qū)域運(yùn)動時(shí)M、N板間場強(qiáng)大

15、?。唬?）粒子射入O孔時(shí)的速度；（3）粒子的比荷。10兩根平行金屬導(dǎo)軌固定水平放置，相距d=0.5m，a、b間接一個(gè)電阻R，R=1.5。在導(dǎo)軌上c、d兩點(diǎn)處放一根質(zhì)量m1=100g的金屬棒，bc長L=1m，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=0.3。金屬棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)間電阻r=0.5， 金屬棒用不可伸長的細(xì)繩通過定滑輪與放在水平臺上的質(zhì)量為m2=120g小物塊連接。如圖甲所示。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域加一個(gè)豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁場隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。重力加速度g=10m/s2。求：（1）01.0s內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小；（2）在磁場變化的全過程中，小物塊沒有離開水平臺。則圖乙中t0的最大值；1.0

16、t01.03.0OB/ Tt /s圖乙abcdBm2圖甲（3）t0時(shí)，撤去支撐小物塊的平臺，求小物塊下降的最大速度。 1、解析：以MN為研究對象，有BIL=FT；以重物為研究對象，有FT+FN=mg由于B在增大，安培力BIL增大，繩的拉力FT增大，地面的支持力FN減小，當(dāng)FN=0時(shí)，重物將被吊起此時(shí) (4分) (2分) B=3T (2分) (2分) (2分) (4分)2（1）a=2 m/s2（1分） mgsinmmgcosm（2分）解得，=0.5（1分）（2）設(shè)金屬桿ab進(jìn)入磁場前運(yùn)動距離為s1，剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v，則s1=1m （1分） v2=2a s1（1分）金屬桿ab在磁場中做勻速直線

17、運(yùn)動，則mgsinmmgcosBIL0 （ 2分）E= BLv （1分） （1分） 解得，B=3T（1分）（3）設(shè)金屬桿ab在磁場中下滑的距離為s2，產(chǎn)生的熱量Qr，則QRQrRr （2分）mg s2sinmmg s2cos+QR+Qr （2分） 解得，QR =4J（1分）5(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在時(shí)間t內(nèi)由B均勻減小到零，說明 此過程中的感應(yīng)電動勢為通過R的電流為此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為聯(lián)立求得(2)ab桿離起始位置的位移從L到3L的過程巾由動能定理可得ab桿剛要離開磁場時(shí)，感應(yīng)電動勢 通過R的電流為水平方向上受安培力F安和恒力F作用，安培力為：聯(lián)立由牛頓第二定律可得：聯(lián)立解得ab桿在

18、磁場中由起始位置發(fā)生位移L的過程中，根據(jù)功能關(guān)系，恒力F做的功等于ab桿增加的動能與回路產(chǎn)牛的焦耳熱之和則聯(lián)立解得 6、（16分）解：（1）設(shè)棒獲得的穩(wěn)定速度為v，則棒穩(wěn)定時(shí)：（2分）（2分）（2分）（2分）聯(lián)解并取合理值得：v=3m/s（1分）（2）設(shè)所經(jīng)歷的時(shí)間為t，棒發(fā)生的位移為x，由能量守恒得：（1分） （1分）（2分）聯(lián)解得：t=1s7解：（1）設(shè)剛開始開始下滑時(shí)導(dǎo)體棒的加速度為a1，則a15 m / s2 （1分） （2分） 30 （2分）（2）當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度為零時(shí)，開始做勻速運(yùn)動，設(shè)勻速運(yùn)動的速度為vo，導(dǎo)體棒上的感應(yīng)電動勢為E，電路中的電流為I，則vo10 m/s（1分）此時(shí)，（2分）（1分）（2分） B5T （2分）（3）設(shè)ab棒下滑過程，產(chǎn)生的熱量為Q，電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR，則 （2分） （2分） QR4 J （2分）8、解： (1) 由題知： 由法拉弟電磁感應(yīng)定律得： (4分) 電流 (2分) t= 4s時(shí), (1分) 由平衡條件得： (2分) (2) t= 8s時(shí), 由法拉弟電磁感應(yīng)定律得： （4分）電流 (1分) (1分)由牛頓第二定律得：24解：(1)t時(shí)刻電容器兩端的電壓為 (2分)電容器所帶電量 (2分)(2)棒ab沿導(dǎo)軌下滑有： (2分) (1分) (2分)由勻變速運(yùn)動公式得：