電磁感應(yīng)綜合-導(dǎo)軌模型計算題(精選26題-含答案詳解)(共19頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電磁感應(yīng)綜合-導(dǎo)軌模型計算題1（9分）如圖所示，兩根間距L=1m、電阻不計的平行光滑金屬導(dǎo)軌ab、cd水平放置，一端與阻值R2的電阻相連。質(zhì)量m=1kg的導(dǎo)體棒ef在外力作用下沿導(dǎo)軌以v=5m/s的速度向右勻速運動。整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.2T的豎直向下的勻強磁場中。求：VefbacdR(1)感應(yīng)電動勢大小；(2)回路中感應(yīng)電流大?。?3)導(dǎo)體棒所受安培力大小?！敬鸢浮浚?） （2） （3）【解析】試題分析：（1）導(dǎo)體棒向右運動，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢代入數(shù)據(jù)解得：（2）感應(yīng)電流代入數(shù)據(jù)解得：（3）導(dǎo)體棒所受安培力 代入數(shù)據(jù)解得：考點：本題考查了電磁感應(yīng)定律、

2、歐姆定律、安培力。2如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距1 m，導(dǎo)軌平面與水平面成37°角，下端連接阻值為R的電阻勻強磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，質(zhì)量為0.2 kg、電阻不計的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為0.25.(1)求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑時的加速度大小(2)當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8 W，求該速度的大小(3)在上問中，若R2 ，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應(yīng)強度的大小與方向(g取10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)【答案】（1）4m/s2

3、（2）10m/s （3）0.4T【解析】試題分析：（1）金屬棒開始下滑的初速為零，由牛頓第二定律得：mgsin-mgcos=ma 由式解得：a=10×（0.6-0.25×0.8）m/s2=4m/s2 ；（2）設(shè)金屬棒運動達(dá)到穩(wěn)定時，速度為v，所受安培力為F，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡：mgsin一mgcos0一F=0 此時金屬棒克服安培力做功的功率等于電路中電阻R消耗的電功率：Fv=P 由、兩式解得： （3）設(shè)電路中電流為I，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長為l，磁場的磁感應(yīng)強度為B，感應(yīng)電流：電功率：P=I2R 由、兩式解得： 磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上；考點：牛頓第二定律；電功率；法拉第電

4、磁感應(yīng)定律.3（13分）如圖，在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，兩根足夠長的平行光滑金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L。一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好。軌道和導(dǎo)體棒的電阻均不計。（1）如圖1，若軌道左端MP間接一阻值為R的電阻，導(dǎo)體棒在拉力F的作用下以速度v沿軌道做勻速運動。請通過公式推導(dǎo)證明：在任意一段時間t內(nèi)，拉力F所做的功與電路獲取的電能相等。（2）如圖2，若軌道左端接一電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源和一阻值未知的電阻。閉合開關(guān)S，導(dǎo)體棒從靜止開始運動，經(jīng)過一段時間后，導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm，求此時電源的輸出功率。（3）如圖3，若軌道左端接一電

5、容器，電容器的電容為C，導(dǎo)體棒在水平拉力的作用下從靜止開始向右運動。電容器兩極板電勢差隨時間變化的圖象如圖4所示，已知t1時刻電容器兩極板間的電勢差為U1。求導(dǎo)體棒運動過程中受到的水平拉力大小。 【答案】（1）見解析（2）（3）【解析】試題分析：（1）導(dǎo)體棒切割磁感線 導(dǎo)體棒做勻速運動 又 在任意一段時間t內(nèi)，拉力F所做的功 電路獲取的電能 可見，在任意一段時間t內(nèi)，拉力F所做的功與電路獲取的電能相等。（2）導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm時，棒中沒有電流。電源的路端電壓 電源與電阻所在回路的電流 電源的輸出功率 （3）感應(yīng)電動勢與電容器兩極板間的電勢差相等 由電容器的U-t圖可知 導(dǎo)體棒的速度隨時間變

6、化的關(guān)系為 可知導(dǎo)體棒做勻加速直線運動，其加速度 由，則 由牛頓第二定律 可得：考點：法拉第電磁感應(yīng)定律4如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.30m。導(dǎo)軌電阻忽略不計，其間接有固定電阻R=0.40.導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.10kg、電阻r=0.20的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=0.50T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下。利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始做勻加速直線運動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，并獲得U隨時間t的關(guān)系如圖乙所示。求：（1）金屬桿加速度的大?。唬?）第2s末外力的瞬時功率。【答案】

7、【解析】試題分析：（1）設(shè)金屬桿的運動速度為v，則感應(yīng)電動勢E = BLv （1分）通過電阻R的電流 （1分）電阻R兩端的電壓 （2分）由圖乙可得 U=kt，k=0.10V/s （2分）解得 （1分）金屬桿做勻加速運動，加速度 （2分）（2）在2s末，N （2分）設(shè)外力大小為F2，由 解得：F2=0.175N （2分）而2s末時桿的速度大小為m/s （1分）所以F的瞬時功率 P=F2v2=0.35W （2分）考點：本題考查電磁感應(yīng)5（12分）如圖所示，在水平面內(nèi)金屬桿ab可在平行金屬導(dǎo)軌上無摩擦滑動，金屬桿電阻R00.5 ，長L0.3 m，導(dǎo)軌一端串接一電阻R1 ，勻強磁場磁感應(yīng)強度B2 T，

8、與導(dǎo)軌平面垂直。當(dāng)ab在水平外力F作用下，以v5 m/s向右勻速運動過程中，求：（1）ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E和ab間的電壓U；（2）所加沿導(dǎo)軌平面的水平外力F的大??；（3）在2 s時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。【答案】（1）3v，2v；（2）1.2N；（3）8J【解析】試題分析：（1）由公式的EBLv得E3 V （3分）U=2V （2分）（2）由閉合電路歐姆定律得=2A （2分）水平外力等于安培力F=BIL=1.2N （2分）（3）根據(jù)焦耳定律得Q=I2Rt=8J （3分）考點：法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、焦耳定律6如圖所示，在與水平面成=300角的平面內(nèi)放置兩條平行、光滑且足夠長的金屬軌道

9、，其電阻可忽略不計空間存在著勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0. 20 T，方向垂直軌道平面向上導(dǎo)體棒ab、cd垂直于軌道放置，且與金屬軌道接觸良好構(gòu)成閉合回路，每根導(dǎo)體棒的質(zhì)量m=2. 0×10-2kg，回路中每根導(dǎo)體棒電阻r= 5. 0×10-2，金屬軌道寬度l=0. 50 m現(xiàn)對導(dǎo)體棒ab施加平行于軌道向上的拉力，使之勻速向上運動在導(dǎo)體棒ab勻速向上運動的過程中，導(dǎo)體棒cd始終能靜止在軌道上g取10 m/s2，求：(1)導(dǎo)體棒cd受到的安培力大?。?2)導(dǎo)體棒ab運動的速度大?。?3)拉力對導(dǎo)體棒ab做功的功率【答案】（1）0.10 N ；（2）1.0m/s （3）0.20

10、W【解析】試題分析：（1）導(dǎo)體棒cd靜止時受力平衡，設(shè)所受安培力為F安，則F安=mgsin=0.10 N （2）設(shè)導(dǎo)體棒ab的速度為v，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，通過導(dǎo)體棒cd的感應(yīng)電流為I，則EBlv，F(xiàn)安=BIl解得（3）設(shè)對導(dǎo)體棒ab的拉力為F，導(dǎo)體棒ab受力平衡，則F=F安+mgsin=0.20 N拉力的功率P=Fv=0.20 W考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；安培力；物體的平衡；功率。7如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌，相距為L=10cm，豎直放置，導(dǎo)軌上端連接著電阻R1=1，質(zhì)量為m=0.01kg、電阻為R2=0.2的金屬桿ab與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計。整個裝置處于與導(dǎo)軌平面垂直

11、的磁感應(yīng)強度為B=1T的勻強磁場中。ab桿由靜止釋放，經(jīng)過一段時間后達(dá)到最大速率，g取10m/s2，求此時：桿的最大速率；ab間的電壓；電阻R1消耗的電功率。【答案】(1)v=12m/s （2）Uab=IR1=IV（3）1W【解析】試題分析：（1）金屬棒在重力作用下，做加速度逐漸減小的加速運動，當(dāng)加速度為零時，速度達(dá)到最大，然后做勻速直線運動，當(dāng)金屬棒勻速運動時速度最大，設(shè)最大速度為v，達(dá)到最大時則有mg=F安即：mg=BIL又：E=BLv解以上三式得：v=12m/sE=BLv=1.2VUab=IR1=1V（3）P1=I2R1=1W考點：考查導(dǎo)軌類電磁感應(yīng)問題8如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)

12、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=0.1，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/s 2，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）當(dāng)電流通過電路產(chǎn)生的焦耳熱為Q=0.2J時，力F做的功W是多少？【答案】（1）1A ,從d到c（2）0.2N（3）0.4J

13、【解析】試題分析：（1）棒cd受到的安培力 棒cd在共點力作用下平衡，則由式代入數(shù)據(jù)，解得，方向由右手定則可知由d到c（2）棒ab與棒cd受到的安培力大小相等對棒由共點力平衡有代入數(shù)據(jù)解得（3）設(shè)在時間t內(nèi)棒cd產(chǎn)生熱量，由焦耳定律可知設(shè)ab棒勻速運動的速度大小為，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢由閉合電路歐姆定律知在時間t內(nèi)，棒ab沿導(dǎo)軌的位移力F做的功綜合上述各式，代入數(shù)據(jù)解得考點：考查了導(dǎo)體切割磁感線運動9如圖所示，光滑的金屬導(dǎo)軌在磁感應(yīng)強度B0.2T的勻強磁場中。平行導(dǎo)軌的寬度d0.3m，定值電阻R0.5。在外力F作用下，導(dǎo)體棒ab以v20m/s的速度沿著導(dǎo)軌向左勻速運動。導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻不計。求

14、： (1)通過R的感應(yīng)電流大??；(2)外力F的大小?！敬鸢浮浚?）2.4A（2）0.144N【解析】試題分析：（1）導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢為：根據(jù)歐姆定律得電流為：（2）由于導(dǎo)體棒做勻速直線運動，有：考點：考查了導(dǎo)體切割磁感線運動10如圖所示，MN和PQ為豎直方向的兩平行長直金屬導(dǎo)軌，間距L為1m，電阻不計。導(dǎo)軌所在的平面與磁感應(yīng)強度B為1T的勻強磁場垂直。質(zhì)量m0.2 kg、電阻r1的金屬桿ab始終垂直于導(dǎo)軌并與其保持光滑接觸，導(dǎo)軌的上端有阻值為R3的燈泡。金屬桿從靜止下落，當(dāng)下落高度為h4m后燈泡保持正常發(fā)光。重力加速度為g10m/s2。求：（1）燈泡的額定功率；（2）金屬桿從靜止下

15、落4m的過程中通過燈泡的電荷量；（3）金屬桿從靜止下落4m的過程中燈泡所消耗的電能【答案】（1）12 W（2）1 C（3）1.2 J【解析】試題分析：（1）燈泡保持正常發(fā)光時，金屬桿做勻速運動mgBIL（1分）得燈泡正常發(fā)光時的電流I（1分）則額定功率PI2P12 W （2分）（2）平均電動勢，平均電流 （1分）則電荷量q=t=1 C （2分）（3）EI(Rr)BLv （1分）得金屬桿勻速時的速度為v8 m/s （1分）由能量守恒有：mghmv2W電 （1分）得回路中消耗的總的電能W電1.6 J （1分）則燈泡所消耗的電能WRW電1.2 J （1分）考點：考查了導(dǎo)體切割磁感線運動，電功率11兩

16、根固定在水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌，一端接有阻值為的電阻，一勻強磁場在如圖區(qū)域中與導(dǎo)軌平面垂直。在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌跨放質(zhì)量的金屬直桿，金屬桿的電阻為，金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌足夠長且電阻不計。以位置作為計時起點，開始時金屬桿在垂直桿的水平恒力作用下向右勻速運動，電阻R上的電功率是。（1）求金屬桿勻速時速度大??；（2）若在時刻撤去拉力后，時刻R上的功率為時，求金屬棒在時刻的加速度，以及-之間整個回路的焦耳熱。 【答案】（1）0.6m/s；（2）1.25m/s2，方向向左 0.27J【解析】試題分析：（1）根據(jù)公式可得回路中的感應(yīng)電流，由于金屬棒勻速運動，拉力的功率等于電流的電功率，即：-2分代入

17、數(shù)據(jù)得： 1分（2）當(dāng)電阻R上的電功率為0.5W時，設(shè)此時電流為，則： 所以，此時金屬棒所受安培力 1分根據(jù)牛頓第二定律：代入數(shù)據(jù)解得：，方向水平向左。 2分設(shè) 時刻的速度為 則 得 -之間整個回路的焦耳熱，根據(jù)動能定理： 代入數(shù)據(jù)得： 考點：考查了安培力，動能定理，電功率的計算，牛頓第二定律12如圖所示，水平面上有兩根相距0.5 m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和P之間接有阻值為R的定值電阻，導(dǎo)體棒長L=0.5m，其電阻為r，與導(dǎo)軌接觸良好。整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B=0.4 T?，F(xiàn)使以的速度向右做勻速運動。求：（1）中的感應(yīng)電動勢多大?

18、 （2）中電流的方向如何?（3）若定值電阻R=3.0，導(dǎo)體棒的電阻r=1.0，則電路中的電流多大?【答案】（1）（2）ba（3）【解析】試題分析：（1）ab中的感應(yīng)電動勢為：，代入數(shù)據(jù)得：（2）用右手定則可判斷，ab中電流方向為ba（3）由閉合電路歐姆定律，回路中的電流，代入數(shù)據(jù)得：考點：電磁感應(yīng)，閉合電路的歐姆定律13兩根金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為=30°的斜面上，導(dǎo)軌底端接有電阻R=8，導(dǎo)軌自身電阻忽略不計。勻強磁場垂直于斜面向上，磁感強度B=0.5T。質(zhì)量為m=0.1kg ，電阻r=2的金屬棒ab由靜止釋放，沿導(dǎo)軌下滑。如圖所示，設(shè)導(dǎo)軌足夠長，導(dǎo)軌寬度L=2m，金屬棒ab下滑過程

19、中始終與導(dǎo)軌接觸良好，當(dāng)金屬棒下滑h=3m時，速度恰好達(dá)到最大速度2m/s，求此過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量？（g取10m/s2）【答案】【解析】試題分析：當(dāng)金屬棒速度恰好達(dá)到最大速度時，受力分析，則mgsin=F安+f （2分 ）據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E=BLv （2分）據(jù)閉合電路歐姆定律： F安=BIL=0.2N （ 2分 ） f=mgsinF安=0.3N （ 1分）下滑過程據(jù)動能定理得：mghf W =mv2 （ 2分 ）解得W=1J ，此過程中電路中產(chǎn)生的總熱量Q=W=1J （ 1分 ） 則電阻R上產(chǎn)生的熱量為 （ 2分 ）考點：考查了法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合回路歐姆定律，焦耳定律14（2

20、014江蘇二模）兩根固定在水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，一端接有阻值為R=4的電阻，處于方向豎直向下的勻強磁場中在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌跨放質(zhì)量m=0.5kg的金屬直桿，金屬桿的電阻為r=1，金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌足夠長且電阻不計金屬桿在垂直桿F=0.5N的水平恒力作用下向右勻速運動時，電阻R上的電功率是P=4W（1）求通過電阻R的電流的大小和方向；（2）求金屬桿的速度大?。唬?）某時刻撤去拉力，當(dāng)電阻R上的電功率為時，金屬桿的加速度大小、方向【答案】（1）通過電阻R的電流的大小是1A，方向從M到P；（2）金屬桿的速度大小是10m/s；（3）當(dāng)電阻R上的電功率為時，金屬桿的加速度大小是0.

21、5m/s2，方向向左【解析】試題分析：（1）根據(jù)右手定則判斷出電流的方向，根據(jù)電功率的公式計算出電流的大??；（2）當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)定時，拉力的功率等于電流的電功率，寫出表達(dá)式，即可求得結(jié)果；（3）某時刻撤去拉力，當(dāng)電阻R上的電功率為時，回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的安培力提供桿的加速度，寫出安培力的表達(dá)式與牛頓第二定律的表達(dá)式即可解：（1）根據(jù)電功率的公式，得：P=I2R，所以：I=A，由右手定則可得，電流的方向從M到P。（2）當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)定時，拉力的功率等于電流的電功率，即：Fv=I2（R+r），代入數(shù)據(jù)得：v=m/s。（3）當(dāng)電阻R上的電功率為時，得：，此時：，由牛頓第二定律得：FA'=ma，所以：a=

22、0.5m/s2，方向向左答：（1）通過電阻R的電流的大小是1A，方向從M到P；（2）金屬桿的速度大小是10m/s；（3）當(dāng)電阻R上的電功率為時，金屬桿的加速度大小是0.5m/s2，方向向左點評：本題考查了求導(dǎo)體棒的加速度、導(dǎo)體棒的最大速度，分析清楚金屬桿的運動過程是正確解題的前提與關(guān)鍵；當(dāng)金屬桿受到的安培力與拉力相等時，桿做勻速直線運動，速度達(dá)到最大第二問也可以這樣做：F=BIL，BL=0.5Tm，BLv=I（R+r），v=10m/s。15如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距離為L，僅在虛線MN以下的空間存在著勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，磁場方向垂直導(dǎo)軌面向里，導(dǎo)軌上端跨接一定值電阻R，

23、質(zhì)量為m的金屬棒兩端各套在導(dǎo)軌上并可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計，將金屬棒從導(dǎo)軌O處由靜止釋放，剛進(jìn)入磁場時速度為v，到達(dá)磁場中P處時金屬棒開始做勻速直線運動，O點和P點到MN的距離相等，求：（1）求金屬棒剛進(jìn)入在磁場時所受安培力F1的大??；（2）求金屬棒運動到P處的過程中，電阻上共產(chǎn)生多少熱量？【答案】（1）;（2）【解析】試題分析：（1）金屬棒剛進(jìn)入磁場時，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢金屬棒中的電流為金屬棒受的安培力為（2）從過程中棒做自由落體，到P點時的速度為，由勻速得金屬棒從MNP過程由能量守恒得：R中產(chǎn)生熱量為考點：安培力、感應(yīng)電流、感應(yīng)電動勢、能量守恒定律16如圖所示，

24、有一個水平勻強磁場，在垂直于磁場方向的豎直平面內(nèi)放一個金屬框，AB可以自由上下滑動，且始終保持水平，無摩擦。若AB質(zhì)量為m=0.2g，長L=0.1m，電阻R=0.2，其他電阻不計，磁感應(yīng)強度B=0.1T，g=10m/s2。（1）求AB下落速度為2m/s時，其下落的加速度及產(chǎn)生的熱功率是多少？（2）求AB邊下落時的最大速度？【答案】（1），（2）【解析】試題分析：（1）AB下落過程中切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為，受到的安培力為通過AB的電流為根據(jù)牛頓第二定律，AB運動的加速度為：克服安培力做功，能量轉(zhuǎn)化為電熱，故熱功率為聯(lián)立解得：，即加速度方向豎直向下，（2）當(dāng)重力和安培力相等時，AB的速度最大

25、，即，解得考點：考查了導(dǎo)體切割磁感線運動17（17分）如圖所示，置于同一水平面內(nèi)的兩平行長直導(dǎo)軌相距，兩導(dǎo)軌間接有一固定電阻和一個內(nèi)阻為零、電動勢的電源，兩導(dǎo)軌間還有圖示的豎直方向的勻強磁場，其磁感應(yīng)強度.兩軌道上置有一根金屬棒MN，其質(zhì)量，棒與導(dǎo)軌間的摩擦阻力大小為，金屬棒及導(dǎo)軌的電阻不計，棒由靜止開始在導(dǎo)軌上滑動直至獲得穩(wěn)定速度v。求：（1）導(dǎo)體棒的穩(wěn)定速度為多少？（2）當(dāng)磁感應(yīng)強度B為多大時，導(dǎo)體棒的穩(wěn)定速度最大？最大速度為多少？（3）若不計棒與導(dǎo)軌間的摩擦阻力，導(dǎo)體棒從開始運動到速度穩(wěn)定時，回路產(chǎn)生的熱量為多少？【答案】（1）10m/s；（2）；18m/s；（3）7J.【解析】試題分析

26、：（1）對金屬棒，由牛頓定律得： 當(dāng)a=0時，速度達(dá)到穩(wěn)定，由得穩(wěn)定速度為：（2）當(dāng)棒的穩(wěn)定運動速度當(dāng)時，即時，V最大. 得（3） 對金屬棒，由牛頓定律得： 得 即 得 由能量守恒得：得 考點：牛頓定律；法拉第電磁感應(yīng)定律以及能量守恒定律.18（12分） 如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ傾斜放置，兩導(dǎo)軌間距離為L，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角，所處的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌和金屬棒接觸良好，不計導(dǎo)軌和金屬棒ab的電阻，重力加速度為g。若在導(dǎo)軌的M、P兩端連接阻值R的電阻，將金屬棒ab由靜止釋放，則在下滑的過程中，金屬棒ab沿導(dǎo)軌下滑的穩(wěn)定速度

27、為v，若在導(dǎo)軌 M、P兩端將電阻R改接成電容為C的電容器，仍將金屬棒ab由靜止釋放，金屬棒ab下滑時間t，此過程中電容器沒有被擊穿，求：（1）勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小為多少？（2）金屬棒ab下滑ts末的速度？ 【答案】（1）（2）【解析】試題分析：（1）若M,P間接電阻R時，金屬棒做變加速運動，當(dāng)a=0時，金屬棒做勻速運動，速度大小為v，則感應(yīng)電動勢E=BLv 通過棒的電流棒所受的安培力為FB=BIL由平衡條件可得：mgsin=BIL 聯(lián)立以上各式可得：（2）設(shè)金屬棒下滑的速度大小為v時，經(jīng)歷的時間為t，通過金屬棒的電流為i，則感應(yīng)電動勢:E=BLv平行板電容器的兩極板之間的電勢差為：U=E

28、此時電容器極板上積累的電荷量為Q：Q=CU設(shè)再時間間隔(t，t+t)內(nèi)，流經(jīng)金屬棒的電荷量為Q，則Q也是平行板電容器極板在時間t間隔內(nèi)增加的電荷量，由以上各式得：其中（11）解得i=CBLa (12) 金屬棒所受的安培力 (13)由牛頓第二定律可得：（14）由以上各式可得：（15）所以金屬棒做初速度為0的勻加速直線運動，ts末的速度vt=at 即（16）考點：法拉第電磁及牛頓定律的綜合應(yīng)用。19兩根光滑的長直金屬導(dǎo)軌MN、MN平行置于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為L，電阻不計，M、M處接有如圖所示的電路，電路中各電阻的阻值均為R，電容器的電容為C。長度也為L、阻值同為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，導(dǎo)

29、軌處于磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中ab在外力作用下向右勻速運動且與導(dǎo)軌保持良好接觸，在ab運動距離為s的過程中，整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。求： （1）ab運動速度v的大小； （2）電容器所帶的電荷量q.【答案】（1）（2）【解析】試題分析：（1）設(shè)ab上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，回路中電流為I，ab運動距離s，所用的時間為t，則有， ， 由上述方程得（2）設(shè)電容器兩極板間的電勢差為U，則有UIR電容器所帶電荷量qCU解得考點：考查了電磁感應(yīng)中切割類問題20如圖所示，abcd為靜止于水平面上寬度為L、長度很長的U形金屬滑軌，bc邊接有電阻R，其他部分電阻不計ef為一可在滑軌平面上滑動、

30、質(zhì)量為m的均勻金屬棒現(xiàn)金屬棒通過一水平細(xì)繩跨過定滑輪，連接一質(zhì)量為M的重物，一勻強磁場B垂直滑軌平面重物從靜止開始下落，不考慮滑輪的質(zhì)量，且金屬棒在運動過程中均保持與bc邊平行忽略所有摩擦力則：（1）當(dāng)金屬棒做勻速運動時，其速率是多少？(忽略bc邊對金屬棒的作用力)（2）若重物從靜止開始至勻速運動時下落的總高度為h，求這一過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量【答案】（1）（2）【解析】試題分析：（1）當(dāng)金屬棒做勻速運動時，金屬棒受力平衡，即當(dāng)a0時，有，又，解 （2）由能量守恒定律有解得考點：考查了安培力，能量守恒定律21（本題10分）如圖所示，在磁感應(yīng)強度B0.2 T、方向與紙面垂直的勻強磁場中，有水平

31、放置的兩平行導(dǎo)軌ab、cd，其間距l(xiāng)50 cm，a、c間接有電阻R現(xiàn)有一電阻為r的導(dǎo)體棒MN跨放在兩導(dǎo)軌間，并以v10 m/s的恒定速度向右運動，a、c間電壓為0.8 V，且a點電勢高其余電阻忽略不計問：RMNabcdrv（1）導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是多大？（2）通過導(dǎo)體棒電流方向如何？磁場的方向是指向紙里，還是指向紙外?（3）R與r的比值是多少？【答案】（1）1V；（2）電流方向NM；磁場方向指向紙里；（3）4.【解析】試題分析：（1）（2）電流方向NM；磁場方向指向紙里 （3） 考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；右手定則及全電路歐姆定律。22如圖所示，兩平行導(dǎo)軌間距L0.1 m，足夠長光滑的傾斜部

32、分和粗糙的水平部分圓滑連接，傾斜部分與水平面的夾角30°，垂直斜面方向向上的磁場磁感應(yīng)強度B0.5 T，水平部分沒有磁場金屬棒ab質(zhì)量m0.005 kg、電阻r0.02 ，運動中與導(dǎo)軌始終接觸良好，并且垂直于導(dǎo)軌電阻R0.08 ，其余電阻不計當(dāng)金屬棒從斜面上離地高h(yuǎn)1.0 m以上的任何地方由靜止釋放后，在水平面上滑行的最大距離x都是1.25 m取g10 m/s2，求：(1)金屬棒在斜面上的最大速度；(2)金屬棒與水平面間的動摩擦因數(shù)；(3)從高度h1.0 m處滑下后電阻R上產(chǎn)生的熱量【答案】（1）1.0 m/s；（2）0.04；（3）3.8×102 J【解析】試題分析：(1

33、)到達(dá)水平面之前已經(jīng)開始勻速運動，設(shè)最大速度為v，感應(yīng)電動勢EBLv感應(yīng)電流I安培力FBIL勻速運動時，mgsin F解得v1.0 m/s(2)滑動摩擦力fmg金屬棒在摩擦力作用下做勻減速直線運動，有fma金屬棒在水平面做勻減速直線運動，有v22ax解得0.04(用動能定理同樣可以得分)(3)下滑的過程中，由動能定理可得：mghWmv2安培力所做的功等于電路中產(chǎn)生的焦耳熱WQ電阻R上產(chǎn)生的熱量：QRQ聯(lián)立解得：QR3.8×102 J考點：法拉第電磁感應(yīng)定律；牛頓定律及動能定理。23足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ表面粗糙，與水平面間的夾角370，間距為1.0m，動摩擦因數(shù)為0.25。垂

34、直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場磁感應(yīng)強度為4.0T，PM間電阻8.0。質(zhì)量為2.0kg的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，其他電阻不計。用恒力沿導(dǎo)軌平面向下拉金屬桿ab，由靜止開始運動，8s末桿運動剛好達(dá)到最大速度為8m/s，這8s內(nèi)金屬桿的位移為48m，(g=10m/s2,cos370=0.8,sin370=0.6)求：RbaFBNPMaQ（1）金屬桿速度為4.0m/s時的加速度大小。（2）整個系統(tǒng)在8s內(nèi)產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮浚?）（2）【解析】試題分析：（1）對金屬桿進(jìn)行受力分析：受有重力、垂直軌道向上的支持力、沿軌道向上的摩擦力、沿軌道向下的恒力F、沿軌道向上的安培力，如圖所示。根據(jù)牛頓第二定律得：根

35、據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：歐姆定律可得：所以當(dāng)時則解得：當(dāng)時，有解得：（2）對整個過程，由功能關(guān)系得：解得：考點：本題考查電磁感應(yīng)與電路、動力學(xué)、功能關(guān)系，意在考查考生的綜合分析能力。24如圖所示，在寬度為0.4m無限長的水平導(dǎo)軌上垂直放置一阻值為1的金屬棒PQ，導(dǎo)軌處在豎直向下的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為2T，金屬棒PQ以v=5m/s的速度向右做勻速運動，在導(dǎo)軌A、B兩點間接電阻R1、R2、R3的阻值均為4，電容器的電容為30F，電流表的內(nèi)阻不計，求：（1）判斷PQ上的電流方向；（2）PQ棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；（3）電流表的示數(shù)；（4）電容器所帶的電荷量。【答案】（1）Q到P（2）4V（3）0.8A（4）9.6×10-6C【解析】試題分析：（1）由右手定則判定金屬棒上電流方向:Q到P （2分）（2）根據(jù)公式可得 （2分） （3）根據(jù)閉合回路歐姆定律可得 （2分）（4）根據(jù)歐姆定律可得