2012物理（真題+模擬新題）分類(lèi)匯編專題12L單元電磁感應(yīng)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精L單元電磁感應(yīng)L1電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律16．L1N3 [2012·四川卷］如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個(gè)線圈a和b，則（）A．線圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流B．線圈a輸入恒定電流，穿過(guò)線圈b的磁通量一定為零C．線圈b輸出的交變電流不對(duì)線圈a的磁場(chǎng)造成影響D．線圈a的磁場(chǎng)變化時(shí)，線圈b中一定有電場(chǎng)16．D［解析］當(dāng)線圈a輸入正弦交變電流時(shí)，線圈b輸出同頻率的正弦交變電流，A錯(cuò)誤；當(dāng)線圈a輸入恒定電流時(shí),線圈a產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，通過(guò)線圈b的磁通量不變，但不是零，B錯(cuò)誤；由于互感,每個(gè)線圈的交變電流都對(duì)另外一個(gè)線圈的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響，C錯(cuò)誤；根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，變化的磁場(chǎng)一定產(chǎn)生電場(chǎng),D正確．圖620．L1［2012·課標(biāo)全國(guó)卷]如圖,一載流長(zhǎng)直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長(zhǎng)直導(dǎo)線右側(cè)，且其長(zhǎng)邊與長(zhǎng)直導(dǎo)線平行．已知在t＝0到t＝t1的時(shí)間間隔內(nèi),直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中的感應(yīng)電流總是沿順時(shí)針?lè)较?；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右．設(shè)電流i正方向與圖中箭頭所示方向相同，則i隨時(shí)間t變化的圖線可能是(）ABCD20．A［解析］由楞次定律可判斷出B、D選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的線框中對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流總是沿逆時(shí)針?lè)较?，B、D錯(cuò)誤；C選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的線框受到的安培力的合力始終水平向左，C錯(cuò)誤；故只有A正確．18。L1、L2 [2012·福建卷］如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)一根豎直懸掛的條形磁鐵,銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合．若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下為正方向的x軸,則圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖象是（）ABCD甲乙18．B[解析］根據(jù)條形磁鐵的磁感線分布情況，線圈的運(yùn)動(dòng)可以分為3個(gè)階段,根據(jù)楞次定律可以作出如下判斷：過(guò)程B的方向Ф的變化I感的方向A→B向上增加順時(shí)針B→C向上增加順時(shí)針C點(diǎn)向上達(dá)到最大值無(wú)C→D向上減小逆時(shí)針在坐標(biāo)原點(diǎn)O處感應(yīng)電流的方向發(fā)生改變，D錯(cuò)；這一過(guò)程可以看作是線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，在A→B過(guò)程中，線圈加速下降,有a＝eq\f(mg－\f(B2L2v,R），m），B、v逐漸增大，線圈向下做加速度不斷減小的變加速運(yùn)動(dòng)，由I感＝eq\f（BLv，R）可知線圈的感應(yīng)電流不斷增大但變化率在減小，A錯(cuò);對(duì)于B、D兩點(diǎn)，由于磁場(chǎng)的對(duì)稱性，兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是相同的,由于vD＞vB，由I感＝eq\f（BLv,R)可知D處的感應(yīng)電流比較大，所以B對(duì)、C錯(cuò)．L2法拉第電磁感應(yīng)定律、自感21．L2 ［2012·重慶卷]如圖所示，正方形區(qū)域MNPQ內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．在外力作用下，一正方形閉合剛性導(dǎo)線框沿QN方向勻速運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻，其四個(gè)頂點(diǎn)M′、N′、P′、Q′恰好在磁場(chǎng)邊界中點(diǎn)．下列圖象中能反映線框所受安培力f的大小隨時(shí)間t變化規(guī)律的是（)ABCD21．B[解析］第一段時(shí)間從初位置到M′N(xiāo)′離開(kāi)磁場(chǎng)，圖甲表示該過(guò)程的任意一個(gè)位置，切割磁感線的有效長(zhǎng)度為M1A與N1B之和，即為M1M′長(zhǎng)度的2倍,此時(shí)電動(dòng)勢(shì)E＝2Bvtv，線框受的安培力f＝2BIvt＝eq\f(4B2v3t2,R)，圖象是開(kāi)口向上的拋物線,CD錯(cuò)誤；如圖乙所示，線框的右端M2N2剛好出磁場(chǎng)時(shí)，左端Q2P2恰與MP共線，此后一段時(shí)間內(nèi)有效長(zhǎng)度不變，一直到線框的左端與M′N(xiāo)′重合，這段時(shí)間內(nèi)電流不變，安培力大小不變；最后一段時(shí)間如圖丙所示,從勻速運(yùn)動(dòng)至M2N2開(kāi)始計(jì)時(shí)，有效長(zhǎng)度為A′C′＝l－2vt′,電動(dòng)勢(shì)E′＝B（l－2vt′）v,線框受的安培力F′＝eq\f(B2l－2vt′2v,R），圖象是開(kāi)口向上的拋物線,A錯(cuò)誤,B正確．甲乙丙19．L2[2012·課標(biāo)全國(guó)卷］如圖，均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面）向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流．現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化．為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB，Δt）的大小應(yīng)為（）圖5A.eq\f(4ωB0,π）B.eq\f（2ωB0，π）C。eq\f(ωB0，π）D.eq\f(ωB0,2π）19．C[解析］當(dāng)導(dǎo)線框在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f（1，2）B0R2ω，當(dāng)導(dǎo)線框在磁場(chǎng)中不轉(zhuǎn)動(dòng)而磁場(chǎng)變化時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(ΔB，Δt)·eq\f（1,2）πR2，故eq\f(ΔB,Δt）＝eq\f（ωB0,π)，C正確．18.L1、L2 ［2012·福建卷］如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合．若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下為正方向的x軸,則圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖象是()ABCD甲乙18．B[解析]根據(jù)條形磁鐵的磁感線分布情況，線圈的運(yùn)動(dòng)可以分為3個(gè)階段，根據(jù)楞次定律可以作出如下判斷:過(guò)程B的方向Ф的變化I感的方向A→B向上增加順時(shí)針B→C向上增加順時(shí)針C點(diǎn)向上達(dá)到最大值無(wú)C→D向上減小逆時(shí)針在坐標(biāo)原點(diǎn)O處感應(yīng)電流的方向發(fā)生改變,D錯(cuò)；這一過(guò)程可以看作是線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流,在A→B過(guò)程中，線圈加速下降,有a＝eq\f（mg－\f(B2L2v，R)，m),B、v逐漸增大，線圈向下做加速度不斷減小的變加速運(yùn)動(dòng),由I感＝eq\f（BLv,R)可知線圈的感應(yīng)電流不斷增大但變化率在減小，A錯(cuò)；對(duì)于B、D兩點(diǎn)，由于磁場(chǎng)的對(duì)稱性，兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是相同的,由于vD＞vB，由I感＝eq\f（BLv，R)可知D處的感應(yīng)電流比較大，所以B對(duì)、C錯(cuò)．19．L2 ［2012·北京卷]物理課上，老師做了一個(gè)奇妙的“跳環(huán)實(shí)驗(yàn)”．如圖，她把一個(gè)帶鐵芯的線圈L、開(kāi)關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來(lái)后,將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過(guò)套環(huán)．閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起．某同學(xué)另找來(lái)器材再探究此實(shí)驗(yàn)．他連接好電路，經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)，線圈上的套環(huán)均未動(dòng)．對(duì)比老師演示的實(shí)驗(yàn)，下列四個(gè)選項(xiàng)中，導(dǎo)致套環(huán)未動(dòng)的原因可能是（）A．線圈接在了直流電源上B．電源電壓過(guò)高C．所選線圈的匝數(shù)過(guò)多D．所用套環(huán)的材料與老師的不同19．D［解析］只要線圈中的電流增大，金屬套環(huán)中的磁通量增大,就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知,套環(huán)受到斥力的作用，向上彈起．接在直流電源上，在閉合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，電流也有增大的過(guò)程，A項(xiàng)錯(cuò)誤;電壓越大，匝數(shù)越多，效果越明顯，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；要是選用絕緣材料，則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，D項(xiàng)正確．L3電磁感應(yīng)與電路的綜合20．L3 [2012·四川卷］半徑為a右端開(kāi)小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿，單位長(zhǎng)度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開(kāi)始,桿的位置由θ確定，如圖所示．則A．θ＝0時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2BavB．θ＝eq\f(π，3）時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為eq\r(3)BavC．θ＝0時(shí)，桿受的安培力大小為eq\f(2B2av，π＋2R0)D．θ＝eq\f（π，3)時(shí)，桿受的安培力大小為eq\f(3B2av,5π＋3R0）20．AD［解析]當(dāng)θ＝0時(shí)，桿在圓心位置，切割磁感線的有效長(zhǎng)度等于圓環(huán)直徑，桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝2Bav，A正確；當(dāng)θ＝eq\f（π,3)時(shí)，桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度等于圓環(huán)半徑，桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Bav,B錯(cuò)誤；當(dāng)θ＝0時(shí),回路的總電阻R1＝(2a＋πa)R0，桿受的安培力F1＝BI1l＝B·eq\f（2Bav,R1）·2a＝eq\f(4B2av,π＋2R0），C錯(cuò)誤;當(dāng)θ＝eq\f(π,3）時(shí),回路的總電阻R2＝(a＋eq\f(5,3）πa)R0,桿受的安培力F2＝BI2l′＝B·eq\f（Bav，R2）·a＝eq\f(3B2av,5π＋3R0），D正確．20．L3［2012·山東卷］如圖所示,相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，上端接有定值電阻R,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力,并保持拉力的功率恒為P,導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動(dòng)．導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻,重力加速度為g.下列選項(xiàng)正確的是(）A．P＝2mgvsinθB．P＝3mgvsinθC．當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到eq\f（v,2）時(shí)加速度大小為eq\f(g，2）sinθD．在速度達(dá)到2v以后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功圖甲20．AC［解析］當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v時(shí)，對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖甲所示．mgsinθ＝BILI＝eq\f(BLv，R)所以mgsinθ＝eq\f（B2L2v,R）①當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到2v時(shí),對(duì)導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖乙所示．圖乙mgsinθ＋F＝eq\f（2B2L2v,R)②由①②可得F＝mgsinθ功率P＝F×2v＝2mgvsinθ，故A正確．當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到eq\f(v,2)時(shí)，對(duì)導(dǎo)體棒受力分析如圖丙所示．圖丙a＝eq\f(mgsinθ－\f(B2L2\f(v，2),R）,m）③由①③可得a＝eq\f(1，2）gsinθ故C正確．當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到2v時(shí)，安培力等于拉力和mgsinθ之和，所以以后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力和重力做功之和,故D錯(cuò)誤．L4電磁感應(yīng)與力和能量的綜合L5電磁感應(yīng)綜合11．L5 ［2012·天津卷]如圖所示，一對(duì)光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝0.5m，左端接有阻值R＝0.3Ω的電阻，一質(zhì)量m＝0。1kg,電阻r＝0。1Ω的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個(gè)裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0。4T．棒在水平向右的外力作用下，由靜止開(kāi)始以a＝2m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)棒的位移x＝9m時(shí)撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段距離后停下來(lái)，已知撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2＝（1)棒在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量q;（2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2；(3)外力做的功WF。11．［解析]（1）設(shè)棒勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt，回路的磁通量變化量為ΔΦ,回路中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eq\x\to（E),由法拉第電磁感應(yīng)定律得eq\x\to(E）＝eq\f(ΔΦ,Δt）其中ΔΦ＝Blx設(shè)回路中的平均電流為eq\x\to(I），由閉合電路的歐姆定律得eq\x\to（I)＝eq\f（\x\to（E)，R＋r)則通過(guò)電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)Δt聯(lián)立各式,代入數(shù)據(jù)得q＝4.5(2）設(shè)撤去外力時(shí)棒的速度為v,對(duì)棒的勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2＝2ax設(shè)棒在撤去外力后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中安培力做功為W,由動(dòng)能定理得W＝0－eq\f(1,2）mv2撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2＝－W聯(lián)立各式,代入數(shù)據(jù)得Q2＝1.8J(3）由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2＝2∶1，可得Q1＝3.6J在棒運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,由功能關(guān)系可知WF＝Q1＋Q2＝5.4J35．L5[2012·廣東卷］如圖9所示,質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為l的平行光滑金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板，R和Rx分別表示定值電阻和滑動(dòng)變阻器的阻值,不計(jì)其他電阻．（1)調(diào)節(jié)Rx＝R,釋放導(dǎo)體棒,當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí),求通過(guò)棒的電流I及棒的速率v.（2）改變Rx,待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電量為＋q的微粒水平射入金屬板間，若它能勻速通過(guò)，求此時(shí)的Rx.圖935．（1)導(dǎo)體棒勻速下滑時(shí)，Mgsinθ＝BIl①I(mǎi)＝eq\f（Mgsinθ，Bl)②設(shè)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E0,則E0＝BLv③由閉合電路歐姆定律得：I＝eq\f(E0，R＋Rx)④聯(lián)立②③④,得v＝eq\f（2MgRsinθ，B2l2）⑤（2）改變Rx，由②式可知電流不變．設(shè)帶電微粒在金屬板間勻速通過(guò)時(shí)，板間電壓為U，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為EU＝IRx⑥E＝eq\f（U,d)⑦mg＝qE⑧聯(lián)立②⑥⑦⑧，得Rx＝eq\f(mBld,qMsinθ）⑨22．L5 ［2012·福建卷］如圖甲，在圓柱形區(qū)域內(nèi)存在一方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在此區(qū)域內(nèi)，沿水平面固定一半徑為r的圓環(huán)形光滑細(xì)玻璃管，環(huán)心O在區(qū)域中心．一質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q0)的小球,在管內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较颍◤纳舷蛳驴矗┳鰣A周運(yùn)動(dòng)．已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中T0＝eq\f（2πm，qB0）。設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變，對(duì)原磁場(chǎng)的影響可忽略．(1)在t＝0到t＝T0這段時(shí)間內(nèi)，小球不受細(xì)管側(cè)壁的作用力，求小球的速度大小v0；(2)在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大過(guò)程中，將產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是在水平面內(nèi)一系列沿逆時(shí)針?lè)较虻耐膱A,同一條電場(chǎng)線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等．試求t＝T0到t＝1。5T0這段時(shí)間內(nèi):①細(xì)管內(nèi)渦旋電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E;②電場(chǎng)力對(duì)小球做的功W.22．［解析]（1）小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不受細(xì)管側(cè)壁的作用力，因而小球所受洛倫茲力提供向心力qv0B0＝meq\f（v\o\al(2,0），r）①由①式解得v0＝eq\f(qB0r,m)②(2）①在T0到1.5T0這段時(shí)間內(nèi)，細(xì)管內(nèi)一周的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E感＝πr2eq\f（ΔB,Δt）③由圖乙可知eq\f(ΔB，Δt)＝eq\f（2B0,T0)④由于同一條電場(chǎng)線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，所以E＝eq\f（E感,2πr）⑤由③④⑤式及T0＝eq\f(2πm,qB0)得E＝eq\f(qB\o\al（2,0）r，2πm)⑥②在T0到1。5T0時(shí)間內(nèi)，小球沿切線方向的加速度大小恒為a＝eq\f（qE,m)⑦小球運(yùn)動(dòng)的末速度大小v＝v0＋aΔt⑧由圖乙Δt＝0。5T0,并由②⑥⑦⑧式得v＝eq\f（3,2）v0＝eq\f（3qB0r,2m）⑨由動(dòng)能定理，電場(chǎng)力做功為W＝eq\f（1,2）mv2－eq\f（1，2)mveq\o\al（2，0)⑩由②⑨⑩式解得W＝eq\f（5,8)mveq\o\al（2,0)＝eq\f(5q2B\o\al(2，0）r2,8m)25．L5[2012·浙江卷]為了提高自行車(chē)夜間行駛的安全性,小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置．如圖所示，自行車(chē)后輪由半徑r1＝5。0×10－2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2＝0.40m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成．后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡．在支架上裝有磁鐵,形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.10T、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角θ＝eq\f(π，6）。后輪以角速度ω＝2πrad/s相對(duì)于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)．若不計(jì)其他電阻,忽略磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)．(1)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，并指出ab上的電流方向；（2）當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)，畫(huà)出“閃爍”裝置的電路圖；（3）從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始，經(jīng)計(jì)算畫(huà)出輪子轉(zhuǎn)一圈過(guò)程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢(shì)差Uab隨時(shí)間t變化的Uab－t圖象；(4）若選擇的是“1.5V、0.3A"的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作?有同學(xué)提出,通過(guò)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B、后輪外圈半徑r2、角速度ω和張角θ等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計(jì)方案，請(qǐng)給出你的評(píng)價(jià)．。［解析](1）金屬條ab在磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，所構(gòu)成的回路的磁通量變化．設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt，磁通量變化量為ΔΦ，由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt）ΔΦ＝BΔS＝B(eq\f（1,2）req\o\al(2，2）Δθ－eq\f（1,2）req\o\al(2,1)Δθ)聯(lián)立解得：E＝eq\f（ΔΦ，Δt）＝eq\f(1，2）Bω（req\o\al(2，2）－req\o\al（2,1）)＝4.9×10－2V根據(jù)右手定則(或楞次定律)，可得感應(yīng)電流方向?yàn)閎→a。（2）通過(guò)分析,可得電路圖為(3）設(shè)電路中的總電阻為R總，根據(jù)電路圖可知R總＝R＋eq\f(1,3)R＝eq\f(4，3)Rab兩端電勢(shì)差Uab＝E－IR＝E－eq\f（E，R總)R＝eq\f(1，4)E＝1.2×10－2V設(shè)ab離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為t1，下一根金屬條進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)刻為t2，則t1＝eq\f（θ，ω）＝eq\f（1,12)st2＝eq\f(\f(π，2）,ω）＝eq\f(1，4）s設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為T(mén)，則T＝eq\f（2π，ω)＝1s在T＝1s內(nèi)，金屬條有四次進(jìn)出，后三次與第一次相同．可畫(huà)出Uab－t圖象如圖所示．（4）“閃爍”裝置不能正常工作．(金屬條的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只有4。9×10－2V，遠(yuǎn)小于小燈泡的額定電壓，因此無(wú)法工作．)B增大，E增大，但有限度；r2增大，E增大,但有限度；ω增大，E增大，但有限度；θ增大，E不變．1．2012·柳鐵月考如圖所示,先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈水平拉出有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且v1＝2v2,則在先后兩種情況下（)A．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為E1∶E2＝2∶1B．線圈中的感應(yīng)電流之比為I1∶I2＝1∶2C．線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2＝1∶4D．通過(guò)線圈某截面的電荷量之比q1∶q2＝1∶11．AD［解析]根據(jù)E＝BLv∝v以及v1＝2v2，可知，選項(xiàng)A正確；因?yàn)镮＝eq\f(E，R）∝E，所以I1∶I2＝2∶1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt＝eq\f（E2,R）t＝eq\f（B2L2v2，R）·eq\f(L，v）＝eq\f（B2L3v，R)∝v，所以Q1∶Q2＝2∶1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)q＝It＝eq\f(ΔΦ，Rt)·t＝eq\f(ΔΦ,R）或者根據(jù)q＝It＝eq\f(E，R）t＝eq\f（BLv,R）·eq\f(L，v）＝eq\f（BL2，R)＝eq\f（BS，R），可見(jiàn)q1∶q2＝1∶1，選項(xiàng)D正確．2．2012·煙臺(tái)檢測(cè)如圖所示,足夠長(zhǎng)的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成θ角（0＜θ＜90°），其中MN與PQ平行且間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬棒ab由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸，ab棒接入電路的電阻為R，當(dāng)流過(guò)ab棒某一橫截面的電荷量為q時(shí),棒的速度大小為v，則金屬棒ab在這一過(guò)程中（)A．加速度大小為eq\f（v2,2L）B．下滑位移大小為eq\f(qR,BL）C．產(chǎn)生的焦耳熱為qBLvD．受到的最大安培力大小為eq\f(B2L2v,R）sinθ2．B［解析］金屬棒ab在這一過(guò)程中做的并非勻變速直線運(yùn)動(dòng)，所以加速度大小不是eq\f（v2,2L)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)q＝eq\o(I,\s\up6(－）)Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6（－)）,R)Δt＝eq\f（ΔΦ，RΔt）Δt＝eq\f(ΔΦ，R)＝eq\f(BΔS，R）＝eq\f（BLx,R)可得，下滑位移大小為x＝eq\f（qR，BL），選項(xiàng)B正確；產(chǎn)生的焦耳熱等于電流做的功，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是變化的,并不總等于BLv，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)F安＝BIL，I＝eq\f(E,R），E＝BLv，可得F安＝eq\f（B2L2v,R)，可見(jiàn),當(dāng)速度最大時(shí)，安培力最大，F(xiàn)安m＝eq\f（B2L2v，R），選項(xiàng)D錯(cuò)誤．3．2012·浙江聯(lián)考如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根豎直放置的平行金屬導(dǎo)軌,頂端用一電阻R相連，兩根導(dǎo)軌所在的豎直平面與磁場(chǎng)方向垂直．一根金屬棒ab以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直向上運(yùn)動(dòng),到某一高度后又向下運(yùn)動(dòng)返回到原出發(fā)點(diǎn)．整個(gè)過(guò)程中金屬棒與導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好,導(dǎo)軌與棒間的摩擦及它們的電阻均可忽略不計(jì)．則在金屬棒整個(gè)上行與整個(gè)下行的兩個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法不正確的是（)A．回到出發(fā)點(diǎn)的速度v等于初速度v0B．上行過(guò)程中通過(guò)R的電荷量等于下行過(guò)程中通過(guò)R的電荷量C．上行過(guò)程中R上產(chǎn)生的熱量大于下行過(guò)程中R上產(chǎn)生的熱量D．上行的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于下行的運(yùn)動(dòng)時(shí)間3．A［解析]在金屬棒上行與下行的過(guò)程中,金屬棒將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,所以回到出發(fā)點(diǎn)的速度v小于初速度v0，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)關(guān)系式q＝eq\x\to（I）Δt＝eq\f（\x\to（E)，R)Δt＝eq\f(ΔΦ，RΔt）Δt＝eq\f（ΔΦ,R)可知，上行過(guò)程中通過(guò)R的電荷量等于下行過(guò)程中通過(guò)R的電荷量,選項(xiàng)B正確；上行過(guò)程和下行過(guò)程產(chǎn)生的熱量都等于克服安培力做的功．在同一位置，上行過(guò)程中金屬棒所受的安培力均大于下行過(guò)程中金屬棒所受的安培力，所以上行過(guò)程中R上產(chǎn)生的熱量大于下行過(guò)程中R上產(chǎn)生的熱量，選項(xiàng)C正確;金屬棒在上行過(guò)程和下行過(guò)程中,經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，上行時(shí)的速度大小總要大于下行時(shí)的速度大小，所以上行的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于下行的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，選項(xiàng)D正確．4．2012·江西聯(lián)考如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑U形導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)，其所在平面與水平面的夾角為α，上端連接一個(gè)阻值為R的電阻．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上．今有一質(zhì)量為m、有效電阻r的金屬桿沿框架由靜止下滑,設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域無(wú)限大，當(dāng)金屬桿下滑達(dá)到最大速度vm時(shí)，運(yùn)動(dòng)的位移為x，則（)A．金屬桿下滑的最大速度vm＝eq\f（mgRsinα,B2L2)B．在此過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(R，R＋r)（mgxsinα－eq\f（1，2）mveq\o\al(2，m）)C．在此過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為(mgxsinα－eq\f(1,2）mveq\o\al(2，m))D．在此過(guò)程中流過(guò)電阻R的電荷量為eq\f（BLx,R)4．B［解析]感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Blvm感應(yīng)電流為I＝eq\f(E,R