高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) 第十二章 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 章末綜合檢測(cè)（附解析）

第十二章電磁感應(yīng)現(xiàn)象章末綜合檢測(cè)第Ⅰ卷(選擇題共46分)一、選擇題(本題共10小題。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求，每個(gè)小題4分；第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選或不答的得0分)1．(2022?上海市靜安區(qū)高三(上)一模)如圖，同一絕緣光滑水平地面上，一個(gè)小金屬環(huán)a和一個(gè)大金屬環(huán)b的圓心在同一點(diǎn)。a環(huán)中通有逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏鱅，b環(huán)中不通電。現(xiàn)將a環(huán)沿直線移向圖中a＇位置，則b環(huán)中感應(yīng)電流i的方向和b環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況分別為()A．i為順時(shí)針?lè)较?，b環(huán)圓心向靠近a＇位置運(yùn)動(dòng)B．i為順時(shí)針?lè)较颍琤環(huán)圓心向遠(yuǎn)離a＇位置運(yùn)動(dòng)C．i為逆時(shí)針?lè)较?，b環(huán)圓心向靠近a＇位置運(yùn)動(dòng)D．i為逆時(shí)針?lè)较?，b環(huán)圓心向遠(yuǎn)離a＇位置運(yùn)動(dòng)【解析】a環(huán)中通有逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏鱅，a環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，a環(huán)外的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，b環(huán)的總磁通量方向向外，當(dāng)a環(huán)沿直線移向圖中a＇位置時(shí)，b環(huán)內(nèi)的磁通量向外增大，由楞次定律可知，b環(huán)中感應(yīng)電流i的方向?yàn)轫槙r(shí)針，根據(jù)楞次定律推論，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以b環(huán)圓心向靠近a＇位置運(yùn)動(dòng)，則A正確；BCD錯(cuò)誤；故選A。【答案】A2．(2022?廣東省佛山市高三(下)二模)安裝在公路上的測(cè)速裝置如圖，在路面下方間隔一定距離埋設(shè)有兩個(gè)通電線圈，線圈與檢測(cè)抓拍裝置相連，車(chē)輛從線圈上面通過(guò)時(shí)線圈中會(huì)產(chǎn)生脈沖感應(yīng)電流，檢測(cè)裝置根據(jù)兩個(gè)線圈產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的時(shí)間差計(jì)算出車(chē)速大小，從而對(duì)超速車(chē)輛進(jìn)行抓拍。下列說(shuō)法正確的是()A．汽車(chē)經(jīng)過(guò)線圈上方時(shí)，兩線圈產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)時(shí)間差越長(zhǎng)，車(chē)速越大B．汽車(chē)經(jīng)過(guò)通電線圈上方時(shí)，汽車(chē)底盤(pán)的金屬部件中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流C．當(dāng)汽車(chē)從線圈上方勻速通過(guò)時(shí)，線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．當(dāng)汽車(chē)從線圈上方經(jīng)過(guò)時(shí)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流屬于自感現(xiàn)象【解析】A．汽車(chē)經(jīng)過(guò)線圈上方時(shí)產(chǎn)生脈沖電流信號(hào)，車(chē)速越大，汽車(chē)通過(guò)兩線圈間的距離所用的時(shí)間越小，即兩線圈產(chǎn)生的脈沖電流信號(hào)時(shí)間差越小，故A錯(cuò)誤；BC．汽車(chē)經(jīng)過(guò)通電線圈上方時(shí)，汽車(chē)底盤(pán)的金屬部件通過(guò)線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，金屬部件中的磁通量發(fā)生變化，在金屬部件中產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬部件中的感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)隨汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)，使穿過(guò)線圈的磁通量變化，所以線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B正確，C錯(cuò)誤；D．當(dāng)汽車(chē)從線圈上方經(jīng)過(guò)時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流并不是線圈自身的電流變化所引起的，則不屬于自感現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。故選B?！敬鸢浮緽3．(2022?江蘇省南京市鹽城市高三(上)一模)如圖所示，MN和PQ是兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的相互平行、豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面。有質(zhì)量和電阻的金屬桿，始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。開(kāi)始時(shí)，將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，讓金屬桿由靜止開(kāi)始下落，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，再將S閉合。金屬桿所受的安培力、下滑時(shí)的速度分別用F、v表示；通過(guò)金屬桿的電流、電量分別用i、q表示。若從S閉合開(kāi)始計(jì)時(shí)，則F、v、i、q分別隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是()A．B．C．D．【解析】讓金屬桿由靜止開(kāi)始自由下落，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后具有速度，閉合開(kāi)關(guān)S后，回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，金屬桿受到安培力豎直向上，可能有以下三種情況：若此刻安培力等于重力，金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)，安培力、運(yùn)動(dòng)速度、電流都不變，通過(guò)金屬桿的電量與時(shí)間成正比，此情況ABC不可能，D可能；若此刻安培力大于重力，金屬桿將做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，直至勻速運(yùn)動(dòng)，安培力、運(yùn)動(dòng)速度、電流先變小后不變，通過(guò)金屬桿的電量與時(shí)間不成正比，，此情況ABCD均不可能；若此刻安培力小于重力，金屬桿將做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至勻速運(yùn)動(dòng)，安培力、運(yùn)動(dòng)速度、電流先變大后不變，通過(guò)金屬桿的電量與時(shí)間不成正比，此情況ABCD均不可能。綜上所述q隨時(shí)間t變化的圖像可能正確，D正確。故選D?！敬鸢浮緿4．(2022?遼寧省部分重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高三(下)模擬)兩個(gè)完全相同的正方形勻質(zhì)金屬框，邊長(zhǎng)為，通過(guò)長(zhǎng)為的絕緣輕質(zhì)桿相連，構(gòu)成如圖所示的組合體。距離組合體下底邊處有一方向水平、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)區(qū)域上下邊界水平，高度為，左右寬度足夠大。把該組合體在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)以初速度水平無(wú)旋轉(zhuǎn)拋出，設(shè)置合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小使其勻速通過(guò)磁場(chǎng)，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是()A．與無(wú)關(guān)，與成反比B．通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，金屬框中電流的大小和方向保持不變C．通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，組合體克服安培力做功的功率大于重力做功的功率D．調(diào)節(jié)、和，只要組合體仍能勻速通過(guò)磁場(chǎng)，則此過(guò)程中產(chǎn)生的熱量不變【解析】A．組合體下底邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，豎直方向的速度為，下底邊切割磁感線，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，水平方向速度使左右兩邊切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相互抵消，組合體勻速通過(guò)磁場(chǎng)，則有，又，，，聯(lián)立可得，可知與無(wú)關(guān)，與成反比，A錯(cuò)誤；B．當(dāng)下方金屬框的上面一條邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，與組合體下底邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的電流方向相反，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)能量守恒，通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中組合體動(dòng)能不變，只有重力和安培力做功，則組合體克服安培力做功的功率和重力做功的功率相等，C錯(cuò)誤；D．無(wú)論、和怎么變化，只要組合體勻速通過(guò)磁場(chǎng)，則其產(chǎn)生的焦耳熱均為，D正確；故選D?！敬鸢浮緿5．1831年，法拉第在一次會(huì)議上展示了他發(fā)明的圓盤(pán)發(fā)電機(jī)(圖甲)．它是利用電磁感應(yīng)原理制成的，是人類(lèi)歷史上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)．圖乙是這個(gè)圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的示意圖：銅盤(pán)安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤(pán)的邊緣良好接觸．使銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻R中就有電流通過(guò)．若所加磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，回路的總電阻恒定，從左往右看，銅盤(pán)沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，CRD平面與銅盤(pán)平面垂直，下列說(shuō)法正確的是()A．電阻R中沒(méi)有電流流過(guò)B．銅片C的電勢(shì)高于銅片D的電勢(shì)C．保持銅盤(pán)不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤(pán)的交變磁場(chǎng)，則銅盤(pán)中有電流產(chǎn)生D．保持銅盤(pán)不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤(pán)的交變磁場(chǎng)，則CRD回路中有電流產(chǎn)生【解析】根據(jù)右手定則可知，電流從D點(diǎn)流出，流向C點(diǎn)，因此在圓盤(pán)中電流方向?yàn)閺腃向D，由于圓盤(pán)在切割磁感線時(shí)相當(dāng)于電源，所以D處的電勢(shì)比C處高，A、B錯(cuò)誤；保持銅盤(pán)不動(dòng)，磁場(chǎng)變?yōu)榉较虼怪庇阢~盤(pán)的交變磁場(chǎng)，則穿過(guò)銅盤(pán)的磁通量發(fā)生變化，故銅盤(pán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，但是此時(shí)不再切割磁感線，所以CD不能當(dāng)成電源，故CRD回路中沒(méi)有電流產(chǎn)生，C正確，D錯(cuò)誤．【答案】C6．如圖所示，光滑斜面的傾角為θ，斜面上放置一矩形導(dǎo)體線框abcd，ab邊的邊長(zhǎng)為l1，bc邊的邊長(zhǎng)為l2，線框的質(zhì)量為m，電阻為R，線框通過(guò)絕緣細(xì)線繞過(guò)光滑的定滑輪與一重物相連，重物質(zhì)量為M.斜面上ef線(ef平行底邊)的右方有垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如果線框從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場(chǎng)的最初一段時(shí)間是做勻速運(yùn)動(dòng)的，且線框的ab邊始終平行于底邊，則下列說(shuō)法正確的是()A．線框進(jìn)入磁場(chǎng)前運(yùn)動(dòng)的加速度為eq\f(Mg－mgsinθ,m)B．線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度為eq\f(（Mg－mgsinθ）R,Bl1)C．線框做勻速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為eq\f(B2leq\o\al(2,1),Mg－mgRsinθ)D．該勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為(Mg－mgsinθ)l2【解析】由牛頓第二定律得，Mg－mgsinθ＝(M＋m)a，解得線框進(jìn)入磁場(chǎng)前運(yùn)動(dòng)的加速度為eq\f(Mg－mgsinθ,M＋m)，A錯(cuò)誤；由平衡條件，Mg－mgsinθ－F安＝0，F(xiàn)安＝BIl1，I＝eq\f(E,R)，E＝Bl1v，聯(lián)立解得線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v＝eq\f(（Mg－mgsinθ）R,B2leq\o\al(2,1))，B錯(cuò)誤；線框做勻速運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t＝eq\f(l2,v)＝eq\f(B2leq\o\al(2,1)l2,（Mg－mgsinθ）R)，C錯(cuò)誤；由能量守恒定律，該勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱等于系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量，為(Mg－mgsinθ)l2，D正確．【答案】D7．兩根足夠長(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng)，頂端接阻值為R的電阻．質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒在距磁場(chǎng)上邊界某處由靜止釋放，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，如圖所示，不計(jì)導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閎→aB．金屬棒的速度為v時(shí)，金屬棒所受的安培力大小為eq\f(B2L2v,R＋r)C．金屬棒的最大速度為eq\f(mg（R＋r）,BL)D．金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時(shí)，電阻R的熱功率為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mg,BL)))eq\s\up12(2)R【解析】金屬棒在磁場(chǎng)中向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由楞次定律知，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閎→a，選項(xiàng)A正確；金屬棒的速度為v時(shí)，金屬棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R＋r)，所受的安培力大小為F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R＋r)，選項(xiàng)B正確；當(dāng)安培力F＝mg時(shí)，金屬棒下滑速度最大，金屬棒的最大速度為v＝eq\f(mg（R＋r）,B2L2)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金屬棒以穩(wěn)定的速度下滑時(shí)，電阻R和r的總熱功率為P＝mgv＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mg,BL)))eq\s\up12(2)(R＋r)，電阻R的熱功率為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mg,BL)))eq\s\up12(2)R，選項(xiàng)D正確．【答案】C8．(多選)(2022?河南省南陽(yáng)市高三(上)期末)如圖甲所示為磁懸浮列車(chē)模型，質(zhì)量的絕緣板底座靜止在動(dòng)摩擦因數(shù)的粗糙水平地面上，位于磁場(chǎng)中的正方形金屬框ABCD為動(dòng)力源，其質(zhì)量，邊長(zhǎng)為，電阻為，與絕緣板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，為AD.BC的中線，在金屬框內(nèi)有可隨金屬框同步移動(dòng)的磁場(chǎng)，區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)如圖乙所示，CD恰在磁場(chǎng)邊緣以外；區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)如圖丙所示，AB恰在磁場(chǎng)邊緣以?xún)?nèi)()，若絕緣板足夠長(zhǎng)且認(rèn)為絕緣板與地面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則金屬框從靜止釋放瞬間()A．若金屬框固定在絕緣板上，金屬框的加速度為B．若金屬框固定在絕緣板上，金屬框的加速度為C．若金屬框不固定，金屬框的加速度為，絕緣板仍靜止D．若金屬框不固定，金屬框的加速度為，絕緣板的加速度為【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有，則回路中的電流為，所受安培力的大小為，根據(jù)牛頓第二定律有，代入數(shù)據(jù)解得，故A正確，B錯(cuò)誤；若金屬框不固定在絕緣板上：對(duì)金屬框，由牛頓第二定律，則有，解得：，對(duì)絕緣板，由牛頓第二定律，則有，解得，因此C錯(cuò)誤，D正確。故選AD?！敬鸢浮緼D9．(多選)(2022?四川德陽(yáng)市高三(下)二模)如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下。t＝0時(shí)對(duì)金屬棒施一平行于導(dǎo)軌的外力F，金屬棒由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；下列關(guān)于穿過(guò)回路abPMa的磁通量變化量ΔΦ、磁通量的瞬時(shí)變化率、通過(guò)金屬棒的電荷量q及a、b兩端的電勢(shì)差U隨時(shí)間t變化的圖象中，下列說(shuō)法正確的是()A．B．C． D．【解析】A．根據(jù)，則圖像不是直線，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．回路的磁通量的變化率，則圖象為過(guò)原點(diǎn)的直線，選項(xiàng)B正確；D．金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)v=at，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=BLat，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是均勻增大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，，棒兩端的電勢(shì)差，則知U與時(shí)間t成正比，故D正確；C．根據(jù)，可知q與t不成正比，故C錯(cuò)誤；故選BD?！敬鸢浮緽D10．(多選)(2022?廣東汕頭市高三(下)一模)如圖甲所示粗糙U形導(dǎo)線框固定在水平面上，右端放有一金屬棒PQ，整個(gè)裝置處于豎直方向的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖乙規(guī)律變化，規(guī)定豎直向上為正方向，整個(gè)過(guò)程金屬棒保持靜止。則()A．時(shí)刻回路沒(méi)有感應(yīng)電流B．在時(shí)間，流過(guò)金屬棒的感應(yīng)電流方向是從Q到PC．在時(shí)間，金屬棒PQ所受安培力方向水平向右D．時(shí)刻金屬棒PQ所受摩擦力方向水平向右【解析】A．時(shí)刻回路的磁通量為零，但是磁通量的變化率不為零，則回路有感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．在時(shí)間，回路的磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律可知，流過(guò)金屬棒的感應(yīng)電流方向是從P到Q，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．在時(shí)間，回路的磁通向上減小，則有金屬棒中有從P到Q的感應(yīng)電流，由左手定則可知，PQ所受安培力方向水平向右，選項(xiàng)C正確；D．根據(jù)楞次定律可知，時(shí)刻金屬棒PQ中的感應(yīng)電流從P到Q，則安培力水平向左，由平衡可知，所受摩擦力方向水平向右，選項(xiàng)D正確。故選CD。【答案】CD第Ⅱ卷(非選擇題共54分)二、非選擇題(本題共5小題，共54分)11．(2022?上海市崇明區(qū)高三(上)一模)如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距L=0.5m，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，上端與一阻值為R=0.2Ω電阻連接。在虛線以下有一足夠大勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=0.1T，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面。一質(zhì)量m=0.025kg，電阻r=0.1Ω導(dǎo)體棒水平置于導(dǎo)軌上，離磁場(chǎng)上邊界的距離h=0.45m。靜止釋放導(dǎo)體棒，求：(重力加速度g取10m/s2，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終良好接觸。)(1)導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后電阻R上的電流方向______；(選填“向左”、“向右”)(2)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v1大小和加速度a1大小與方向；______(3)簡(jiǎn)要描述金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后，速度如何變化和加速度變化情況，速度變化情況：______；加速度如何變化：______。(4)下滑過(guò)程中電阻R上的最大功率Pm。______【解析】(1)[1]導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由右手定則判斷，導(dǎo)體棒上電流方向向右，所以電阻R上電流向右。(2)[2]導(dǎo)體棒未進(jìn)入磁場(chǎng)前自由落體運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)規(guī)律：，進(jìn)入磁場(chǎng)后，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流受到的安培力為：，方向豎直向上，所以，加速度為：，方向豎直向上(3)[3]速度逐漸增大，但增大得越來(lái)越慢，最后達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的速度。[4]加速度逐漸減小，最后變成0。(4)[5]當(dāng)安培力等于重力時(shí)，切割速度最大，所以最大速度為：，此時(shí)安培力的功率為：，此時(shí)電阻R上的最大功率為：【答案】向左

v=3m/s；a=9m/s2，方向向下

速度逐漸增大

加速度逐漸減小

5W12．(2022?北京市西城區(qū)高三(上)期末)如圖1所示，足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為l，左端連接一阻值為R的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)體棒MN置于導(dǎo)軌上，其質(zhì)量為m，電阻為r，長(zhǎng)度恰好等于導(dǎo)軌間距，與導(dǎo)軌接觸良好。不計(jì)導(dǎo)軌的電阻、導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的摩擦。在水平拉力作用下，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為v。(1)請(qǐng)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。(2)若在某時(shí)刻撤去拉力，導(dǎo)體棒開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)，并最終停在導(dǎo)軌上。a.以向右為正方向，在圖2和圖3中定性畫(huà)出撤去拉力后導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像和位移—時(shí)間圖像；b.求導(dǎo)體棒減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服安培力做的功W，以及這一過(guò)程中電阻R消耗的總電能?！窘馕觥?1)設(shè)在時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)的距離為，則導(dǎo)體棒與軌道組成的閉合回路的磁通量的變化量為回路匝數(shù)則由法拉第電磁感應(yīng)定律得(2)a撤去拉力后，導(dǎo)體棒在安培力作用下做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，最終速度減為零，速度—時(shí)間圖像如圖所示位移—時(shí)間圖像如圖所示b由動(dòng)能定理得，解得安培力做的功全部轉(zhuǎn)化為電能，可得根據(jù)串并聯(lián)電路的特征得電阻R消耗的總電能聯(lián)立解得【答案】(1)見(jiàn)解析；(2)a，；b，13．(2022?上海市閔行區(qū)高三(上)一模)如圖(a)所示，兩根不計(jì)電阻、間距L=0.5m的足夠長(zhǎng)平行光滑金屬導(dǎo)軌，豎直固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.4T。導(dǎo)軌上端串聯(lián)非線性電子元件Z和阻值為R=4Ω的電阻。元件Z的圖像如圖(b)所示，當(dāng)流過(guò)元件Z的電流大于或等于I0時(shí)，電壓穩(wěn)定為Um。其中I0=0.25A，Um=2.0V。質(zhì)量為m、不計(jì)電阻的金屬棒可沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒始終水平且與導(dǎo)軌保持良好接觸。忽略空氣阻力及回路中的電流對(duì)原磁場(chǎng)的影響。(1)閉合開(kāi)關(guān)S，由靜止釋放金屬棒，測(cè)得金屬棒下落的最大速度v1=20m/s，試確定金屬棒中此時(shí)的電流大小和方向；(2)試確定金屬棒質(zhì)量m；(3)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，由靜止釋放同一根金屬棒，求金屬棒下落的最大速度v2；(4)先閉合開(kāi)關(guān)S，由靜止釋放同一金屬棒，金屬棒達(dá)到最大速度后，再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。忽略回路中電流突變的時(shí)間，求S斷開(kāi)瞬間金屬棒的加速度大小a?！窘馕觥?1)金屬棒下落速度最大時(shí)，重力與安培力平衡，故安培力方向豎直向上，且根據(jù)左手定則可知電流方向由左向右(2)速度最大時(shí)，，解得(3)斷開(kāi)S，當(dāng)下落速度為v2時(shí)，由上述分析可知，此時(shí)電路電流大于，故元件電壓為，則聯(lián)立解得(4)斷開(kāi)S瞬間，金屬棒速度由于此時(shí)電流大于，則元件電壓為定值電阻電壓為電流安培力加速度【答案】(1)1A，由左向右；(2)0.02kg；(3)30m/s；(4)14．(2022?天津市南開(kāi)區(qū)高三(上)期末)如圖所示，固定在同一水平面內(nèi)的兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌的間距為，其右端接有阻值為的電阻，整個(gè)裝置處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置，且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。棒在水平向左、垂直于桿的恒力作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)距離為時(shí)，速度恰好達(dá)到最大值，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中棒始終與導(dǎo)軌保持垂直。已知棒接入電路的電阻為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度大小為。求：(1)棒的最大速度的大小和此時(shí)通過(guò)的電流；(2)此過(guò)程通過(guò)電阻的電量和電阻產(chǎn)生的焦耳熱?！窘馕觥?1)ab速度最大時(shí)，加速度為零，對(duì)桿根據(jù)平衡條件可知，解得根據(jù)，解得(2)根據(jù)公式，，，整理得代入數(shù)據(jù)解得設(shè)整個(gè)電路產(chǎn)生得焦耳熱為Q，根據(jù)能量守恒定律則電阻產(chǎn)生的焦耳熱聯(lián)立解得【答案】(1)，；(2)，15．(2022?上海市浦東新區(qū)高三(上)一模)如圖所示，=37°的足夠長(zhǎng)且固定的粗糙絕緣斜面頂端放有質(zhì)量M＝0.024kg的U型導(dǎo)體框，導(dǎo)體框的電阻忽略不計(jì)，導(dǎo)體框與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。一電阻R＝3、長(zhǎng)度L＝0.6m的光滑金屬棒CD置于導(dǎo)體框上，與導(dǎo)體框構(gòu)成矩形回路CDEF，且EF與斜面底邊平行。初始時(shí)CD與EF相距s0＝0.03m，讓金屬棒與導(dǎo)體框同時(shí)由靜止開(kāi)始釋放，金屬棒下滑距離s1＝0.03m后勻速進(jìn)入方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)邊界(圖中虛線)與斜面底邊平行。當(dāng)金屬棒離開(kāi)磁場(chǎng)的瞬間，導(dǎo)體框的EF邊剛好進(jìn)入磁場(chǎng)并保持勻速運(yùn)動(dòng)。已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸良好，且在運(yùn)動(dòng)中金屬棒始終未脫離