三年上海高考物理一模匯編之《電磁感應(yīng)》

上海高考物理一模匯編之《電磁感應(yīng)》(2020-2022)一．選擇題（共20小題）1．（2019秋?崇明區(qū)期末）如圖，在薄金屬圓筒表面上通以環(huán)繞圓筒、分布均勻的恒定電流時，由于受磁場力的作用，該圓筒的形變趨勢為（）A．沿軸線上下壓縮，同時沿半徑向內(nèi)收縮 B．沿軸線上下拉伸，同時沿半徑向內(nèi)收縮 C．沿軸線上下壓縮，同時沿半徑向外膨脹 D．沿軸線上下拉伸，同時沿半徑向外膨脹2．（2021秋?徐匯區(qū)期末）某同學(xué)搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱。對這些現(xiàn)象做出正確解釋的是（）A．未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 B．未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用 C．接上導(dǎo)線后，表針晃動明顯減弱是因為表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 D．接上導(dǎo)線后，表針晃動明顯減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用3．（2021秋?閔行區(qū)期末）掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌，為了隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加恒定磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示。出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是（）A． B． C． D．4．（2021秋?浦東新區(qū)期末）如圖所示，光滑絕緣水平面上，有兩條固定的相互垂直彼此絕緣的長直導(dǎo)線，通以大小相同的電流。在角平分線上，對稱放置四個相同的圓線圈。若兩根導(dǎo)線上的電流同時增加，則會產(chǎn)生逆時針方向感應(yīng)電流的是（）A．線圈1 B．線圈2 C．線圈3 D．線圈45．（2021秋?奉賢區(qū)期末）如圖所示，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。起初，兩導(dǎo)線中通有圖示的同向的大小相等的恒定電流。為使環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流，可采取措施（）A．環(huán)垂直紙面向外平移 B．左側(cè)導(dǎo)線電流減小 C．環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近 D．右側(cè)導(dǎo)線電流反向6．（2020秋?嘉定區(qū)期末）磁單極子自1932年被狄拉克提出以來，科學(xué)家們一直都在努力尋找其存在的確鑿證據(jù)。如果一個只有S極的磁單極子從上向下穿過如圖所示的閉合超導(dǎo)線圈，則從上向下看，這個線圈中將出現(xiàn)（）A．先逆時針后順時針的感應(yīng)電流 B．先順時針后逆時針的感應(yīng)電流 C．逆時針方向的持續(xù)流動的感應(yīng)電流 D．順時針方向的持續(xù)流動的感應(yīng)電流7．（2021秋?崇明區(qū)期末）如圖甲所示，水平桌面上固定著一根絕緣的長直導(dǎo)線，矩形導(dǎo)線框abcd靠近長直導(dǎo)線靜止放在桌面上．當(dāng)長直導(dǎo)線中的電流按圖乙所示的規(guī)律變化時（圖甲中電流所示的方向為正方向），則（）A．t1到t2時間內(nèi)，線框內(nèi)電流的方向為abcda，線框受力向右 B．t2到t3時間內(nèi)，線框內(nèi)電流的方向為abcda，線框受力向左 C．0到t2時間內(nèi)，線框內(nèi)感應(yīng)電流方向不變，線框受力方向也不變 D．t1到t3時間內(nèi)，線框內(nèi)感應(yīng)電流方向不變，線框受力方向改變8．（2020秋?黃浦區(qū)期末）如圖，長直通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面。下列操作中能使導(dǎo)線與線圈相互吸引的是（）A．MN中的電流突然增大 B．MN向左平移 C．線圈向上平移 D．線圈繞MN旋轉(zhuǎn)90°9．（2020秋?靜安區(qū)期末）如圖，矩形閉合線圈abcd豎直放置，OO′是它的對稱軸，通電直導(dǎo)線AB與OO′平行，且AB、OO′所在平面與線圈平面垂直。能使線圈中產(chǎn)生方向為abcda的感應(yīng)電流的做法是（）A．AB中電流I逐漸增大 B．AB沿圖中虛線靠近OO′ C．線圈繞OO′軸順時針轉(zhuǎn)動90°（俯視） D．線圈繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動90°（俯視）10．（2020秋?寶山區(qū)期末）如圖所示，金屬圓環(huán)用絕緣細線懸掛在天花板上，一條形磁鐵正對圓環(huán)水平向右快速移動時，金屬圓環(huán)（）A．既會向右偏，又有縮小的趨勢 B．會向右偏，但沒有縮小的趨勢 C．不會向右偏，但有縮小的趨勢 D．既不會向右偏，又沒有縮小的趨勢11．（2020秋?浦東新區(qū)期末）如圖所示，金屬環(huán)從條形磁鐵的正上方A處由靜止開始下落，（）A．從A到B，穿過金屬環(huán)的磁通量減少 B．從A到B，金屬環(huán)受磁場力方向向下 C．從B到O，穿過金屬環(huán)的磁通量增加 D．從B到O，金屬環(huán)不受磁場力的作用12．（2020秋?徐匯區(qū)期末）廠商通過在手機背面安裝感應(yīng)線圈來實現(xiàn)無線充電，如圖是一種結(jié)構(gòu)緊湊的雙層感應(yīng)線圈設(shè)計圖，a、b為線圈的兩端。當(dāng)線圈處在向上增強的磁場中時，感應(yīng)電流流向及兩線圈之間的安培力方向應(yīng)為（）A．從a端流出，兩層線圈相互排斥 B．從a端流出，兩層線圈相互吸引 C．從b端流出，兩層線圈相互排斥 D．從b端流出，兩層線圈相互吸引13．（2020秋?奉賢區(qū)期末）如圖所示，兩個勻強磁場的磁感應(yīng)強度B1和B2大小相等、方向相反，金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合?？梢允弓h(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流的措施及整個環(huán)受到的安培力的方向分別是（）A．向下平移，平行于紙面向上 B．向下平移，因抵消無方向 C．向上平移，平行于紙面向下 D．向上平移，因抵消無方向14．（2019秋?松江區(qū)期末）如圖a、b、c三個圓環(huán)在同一平面內(nèi)，當(dāng)b環(huán)中的順時針方向電流減小時，則（）A．a(chǎn)環(huán)中感應(yīng)電流方向為順時針，有收縮趨勢 B．a(chǎn)環(huán)中感應(yīng)電流方向為逆時針，有擴張趨勢 C．c環(huán)中感應(yīng)電流方向為順時針，有收縮趨勢 D．c環(huán)中感應(yīng)電流方向為逆時針，有擴張趨勢15．（2019秋?徐匯區(qū)期末）如圖，金屬圓環(huán)a與均勻帶正電的絕緣圓環(huán)b同心共面放置，當(dāng)b在其所在平面內(nèi)繞O點旋轉(zhuǎn)時，a中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，且具有擴張趨勢，由此可知，圓環(huán)b（）A．順時針加速旋轉(zhuǎn) B．順時針減速旋轉(zhuǎn) C．逆時針加速旋轉(zhuǎn) D．逆時針減速旋轉(zhuǎn)16．（2019秋?浦東新區(qū)期末）如圖所示，長直導(dǎo)線中通有向右的電流I，金屬線圈①與直導(dǎo)線垂直放置于其正下方，線圈②中心軸線與直導(dǎo)線重合，線圈③直徑與直導(dǎo)線重合，線圈④與直導(dǎo)線共面放置于其正下方。在電流I均勻增大的過程中（）A．從左向右看，線圈①中產(chǎn)生順時針方向電流 B．從左向右看，線圈②中產(chǎn)生逆時針方向電流 C．正視線圈③中產(chǎn)生逆時針方向電流 D．正視線圈④中產(chǎn)生逆時針方向電流17．（2019秋?虹口區(qū)期末）如圖所示，水平放置的條形磁鐵中央，有一閉合金屬彈性圓環(huán)，條形磁鐵中心線與圓環(huán)的軸線重合。現(xiàn)將圓環(huán)沿半徑向外均勻擴大，則（）A．穿過圓環(huán)的磁通量增大 B．圓環(huán)中無感應(yīng)電流 C．從左往右看，圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流 D．圓環(huán)受到磁鐵的作用力沿半徑向外18．（2019秋?寶山區(qū)期末）長直導(dǎo)線與環(huán)形導(dǎo)線固定在同一平面內(nèi)，長直導(dǎo)線中通有圖示方向的電流。當(dāng)電流大小逐漸減弱時（）A．環(huán)形導(dǎo)線有收縮的趨勢 B．環(huán)形導(dǎo)線有遠離長直導(dǎo)線的趨勢 C．環(huán)形導(dǎo)線中有順時針方向的感應(yīng)電流 D．環(huán)形導(dǎo)線中有感應(yīng)電流，但方向無法確定19．（2020秋?青浦區(qū)期末）如圖所示，一金屬線圈用絕緣細線掛于O點，O點正下方有有界水平勻強磁場，磁場寬度大于線圈直徑。拉直細線，將線圈拉離平衡位置由磁場外靜止釋放，線圈擺動過程中經(jīng)過磁場區(qū)域，若不計空氣阻力，則（）A．線圈向右穿過磁場后，還能擺至原來釋放時的高度 B．只有在進入磁場過程中，線圈中才有感應(yīng)電流 C．在擺動過程中，線圈中始終有感應(yīng)電流 D．線圈最終將在磁場中來回擺動20．（2019秋?黃浦區(qū)期末）位于磁場中的甲、乙兩個矩形金屬線框可繞各自的軸轉(zhuǎn)動，兩根導(dǎo)線將兩個線框按如圖方式連接?，F(xiàn)用外力使甲線框順時針方向轉(zhuǎn)動。某時刻甲、乙線框恰處于如圖所示的位置。設(shè)此時乙線框的ab邊受到的安培力為F，則（）A．F向上，乙線框表示電動機的原理 B．F向上，乙線框表示發(fā)電機的原理 C．F向下，乙線框表示電動機的原理 D．F向下，乙線框表示發(fā)電機的原理二．填空題（共8小題）21．（2021秋?徐匯區(qū)期末）有一種手電筒，當(dāng)其電池的電能耗盡時，搖晃它，即可為電池充電，在這個搖晃過程中能轉(zhuǎn)化為電能；如果將這種手電筒搖晃一次，相當(dāng)于將200g的重物舉高20cm，每秒搖兩次，則搖晃手電筒的平均功率為W，g＝10m/s2。22．（2021秋?黃浦區(qū)期末）直導(dǎo)線ab內(nèi)通有穩(wěn)恒電流，產(chǎn)生磁場方向如圖，導(dǎo)線中的電流方向為（選填“從a到b”或“從b到a”）；一線框從M處沿ab所在豎直平面向下移動到N處，線框內(nèi)的磁通量變化情況是。23．（2020秋?閔行區(qū)期末）如圖，逆時針環(huán)形電流I外有一被擴張的軟金屬彈簧圈，當(dāng)其由環(huán)形電流外側(cè)收縮到內(nèi)側(cè)虛線位置過程中，彈簧圈p內(nèi)的磁通量大小變化情況為；彈簧圈p所受安培力的方向沿半徑。24．（2020秋?松江區(qū)期末）如圖所示，一塊蹄形磁鐵放在水平臺秤上，金屬棒AB固定在兩個磁極之間。當(dāng)AB中通入電流時，臺秤示數(shù)減小。則AB棒所受安培力的方向為，電流的方向為。 25．（2021秋?寶山區(qū)期末）磁懸浮高速列車在我國已投入正式運行，磁懸浮的原理如圖所示。圖中A是圓柱形磁鐵，B是超導(dǎo)圓環(huán)，將B靠近A，水平放在A的上方，它就能在磁場力的作用下保持懸浮。在B靠近A的過程中，B中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是因為。由B中的感應(yīng)電流方向可知，A的上端為極。26．（2020秋?嘉定區(qū)期末）兩根相互平行的金屬導(dǎo)軌水平放置于如圖所示的勻強磁場中，與導(dǎo)軌接觸良好的導(dǎo)體棒AB和CD可以在導(dǎo)軌上自由滑動。當(dāng)AB在外力F的作用下水平向右運動時，導(dǎo)體棒CD中感應(yīng)電流的方向為，它會向運動。27．（2020秋?黃浦區(qū)期末）如圖（a），質(zhì)量為0.01kg、電阻為0.1Ω的正方形金屬線框abcd位于豎直平面內(nèi)。線框下方有一垂直于線框所在平面的勻強磁場，其水平邊界MN與線框bc邊平行。圖（b）是線框從距MN某一高度處由靜止開始下落，直到ad邊恰進入磁場區(qū)域過程的v﹣t圖象。則勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為T，0～0.2s時間內(nèi)線框上產(chǎn)生的焦耳熱為J。（空氣阻力恒定，重力加速度g＝10m/s2）28．（2021秋?虹口區(qū)期末）研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的器材如圖連接，線圈A放置在線圈B中。電鍵C和D均處于閉合狀態(tài)時，向右移動滑動變阻器的滑片，檢流計G的指針向右偏轉(zhuǎn)。若變阻器的滑片位置不變，閉合C，經(jīng)過一段時間后再閉合D，則檢流計的指針。若C、D均處于閉合狀態(tài)，斷開C時，則檢流計的指針（均選填“向左偏轉(zhuǎn)”、“向右偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”）。三．實驗題（共4小題）29．（2020秋?寶山區(qū)期末）（1）在“用DIS研究溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體壓強與體積的關(guān)系”實驗中，封閉氣體的壓強p用測量，體積V由讀出。（2）在“研究磁通量變化時感應(yīng)電流的方向”實驗中，將螺線管與電流計組成閉合回路，實驗裝置如圖。將條形磁鐵的N極、S極分別插入、抽出線圈，線圈中的感應(yīng)電流方向分別如甲、乙、丙、丁圖所示。則甲圖中在線圈內(nèi)部感應(yīng)電流磁場的方向與條形磁鐵磁場的方向，由此可知，感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的的增加。再經(jīng)過思考乙、丙、丁圖所示的情況，本實驗得到的結(jié)論是。30．（2021秋?崇明區(qū)期末）如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，導(dǎo)軌間距L＝0.5m，導(dǎo)軌電阻不計，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磁場，磁感應(yīng)強度B＝0.1T，磁場方向垂直于導(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)體棒進入磁場后電阻R上的電流方向；（選填“向左”、“向右”）（2）導(dǎo)體棒剛進入磁場時的速度v1大小和加速度a1大小與方向；（3）簡要描述金屬棒進入磁場后，速度如何變化和加速度變化情況。①速度變化情況：；②加速度如何變化：。（4）下滑過程中電阻R上的最大功率Pm。31．（2020秋?楊浦區(qū)期末）如圖為“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實驗裝置。（1）請在圖中用實線將所缺的導(dǎo)線補接完整。根據(jù)你的連線，在閉合電鍵S前，滑動片P應(yīng)置于滑動變阻器的（選填：“最左端”、“中間”或“最右端”）。（2）在完成“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”這一實驗后，接下來繼續(xù)使用這一實驗裝置進行“研究磁通量變化時感應(yīng)電流的方向”這一實驗。閉合電鍵S、使A放置在B線圈中保持靜止，減小滑動變阻器的阻值，觀察到檢流計G的指針向左偏轉(zhuǎn)。根據(jù)這一現(xiàn)象判斷，當(dāng)A線圈相對B線圈向上運動時，檢流計的指針（選填：“向左”或“向右”）偏轉(zhuǎn)，并寫出你的判斷依據(jù)：。32．（2019秋?靜安區(qū)期末）在“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實驗中（1）下圖給出了可供使用的實驗器材，某同學(xué)選擇了電源、開關(guān)和帶鐵芯的原副線圈，還需選擇的器材有：。（2）從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程是能轉(zhuǎn)化為能；若閉合電路中的感應(yīng)電流是因磁感應(yīng)強度發(fā)生變化而產(chǎn)生的，則是能轉(zhuǎn)化為能。（3）（多選）下面四幅圖中，“+”和“﹣”分別表示靈敏電流計的正、負接線柱。已知電流從正接線柱流入靈敏電流計時，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，電流從負接線柱流入時，指針向負接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)。圖中給出了條形磁鐵運動的方向、指針偏轉(zhuǎn)方向或螺線管的繞線方向，以下判斷正確的是（A）甲圖中電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向向右（B）乙圖中螺線管內(nèi)部的磁場方向向下（C）丙圖中條形磁鐵向下運動（D）丁圖中螺線管的繞線方向從上往下看為順時針方向四．計算題（共28小題）33．（2021秋?浦東新區(qū)期末）如圖，θ＝37°的足夠長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，導(dǎo)體框與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25。一電阻R＝3Ω、長度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CD與EF相距s0＝0.03m，讓金屬棒與導(dǎo)體框同時由靜止開始釋放，金屬棒下滑距離s1＝0.03m后勻速進入方向垂直于斜面的勻強磁場區(qū)域，磁場邊界（圖中虛線）與斜面底邊平行。當(dāng)金屬棒離開磁場的瞬間，導(dǎo)體框的EF邊剛好進入磁場并保持勻速運動。已知金屬棒與導(dǎo)體框之間始終接觸良好，且在運動中金屬棒始終未脫離導(dǎo)體框。磁場的磁感應(yīng)強度大小B＝1T、方向垂直于斜面向上，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：（1）棒CD在磁場中運動時棒中感應(yīng)電流I的大小和方向；（2）棒CD的質(zhì)量m以及金屬棒在磁場中運動時導(dǎo)體框的加速度a；（3）從開始到導(dǎo)體框離開磁場的過程中，回路產(chǎn)生的焦耳熱Q；（4）用文字簡要說明，導(dǎo)體框由靜止釋放至EF邊到達磁場下邊界的過程中，有哪些力對它做功及對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化情況。34．（2021秋?奉賢區(qū)期末）如圖，質(zhì)量m＝0.01kg的金屬棒ab置于光滑的金屬框上，框兩側(cè)接有電阻R1和R2，整個裝置處于磁感應(yīng)強度B＝0.1T的勻強磁場中。現(xiàn)讓棒ab在框上由靜止開始向右做勻加速直線運動。已知棒ab長L＝0.5m，棒ab與框接觸始終良好。棒ab的電阻為r＝0.5Ω，電阻R1和R2的阻值分別為6Ω和3Ω，運動t＝2s時測得流過R1的電流為0.02A。則：（1）棒ab中的感應(yīng)電流方向；（2）t＝2s時感應(yīng)電動勢的大小；（3）棒ab的加速度的大??；（4）t＝2s時外力做功的功率。35．（2021秋?楊浦區(qū)期末）半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定，電阻忽略不計。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B。導(dǎo)體棒長為L（L＞2R），其單位長度電阻值為r。圖（a）中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O1點，t＝0時刻起，從圖示位置以速度v勻速向右運動，棒始終與速度方向垂直。圖（b）中導(dǎo)體棒與圓環(huán)相切于O2點，t＝0時刻起，以O(shè)2點為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)過180°，角速度為ω；導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。（1）分析說明圖（a）中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導(dǎo)體棒的電流變化情況；（2）求圖（b）中導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E與時間t的關(guān)系式；（3）若圖（a）、圖（b）中導(dǎo)體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同，試比較兩種情況中導(dǎo)體棒運動到虛線（圓環(huán)上直徑位置）處，流過兩導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流大小。36．（2021秋?閔行區(qū)期末）如圖（a）所示，兩根不計電阻、間距L＝0.5m的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌，豎直固定在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向里，磁感應(yīng)強度大小為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U﹣I圖像如圖（b）所示，當(dāng)流過元件Z的電流大于或等于I0時，電壓穩(wěn)定為Um。其中I0＝0.25A，Um＝2.0V。質(zhì)量為m、不計電阻的金屬棒可沿導(dǎo)軌運動，運動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原磁場的影響。（1）閉合開關(guān)S，由靜止釋放金屬棒，測得金屬棒下落的最大速度v1＝20m/s，試確定金屬棒中此時的電流大小和方向；（2）試確定金屬棒質(zhì)量m；（3）斷開開關(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）先閉合開關(guān)S，由靜止釋放同一金屬棒，金屬棒達到最大速度后，再斷開開關(guān)S。忽略回路中電流突變的時間，求S斷開瞬間金屬棒的加速度大小a。37．（2020秋?楊浦區(qū)期末）如圖（a），磁力剎車是為保證過山車在最后進站前的安全而設(shè)計的一種剎車形式。磁場很強的釹磁鐵長條安裝在軌道上，剎車金屬片安裝在過山車底部或兩側(cè)。簡化為圖（b）的模型，相距為l、水平放置的導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直的勻強磁場中，整個回路中的等效電阻為R，將過山車上的剎車金屬片等效為一根金屬桿AB，過山車的質(zhì)量為m。不計軌道摩擦和空氣阻力。（1）求水平磁力剎車減速的加速度a大小隨速度v變化的關(guān)系式；（2）試比較用磁力剎車和用摩擦力剎車的區(qū)別；（3）若過山車進入水平磁力剎車軌道開始減速時，速度為30m/s，剎車產(chǎn)生的加速度大小為15m/s2。過山車的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足：v＝v0﹣x（設(shè)水平軌道起點x＝0）。在圖（c）中畫出水平磁力剎車減速的加速度大小隨速度變化的圖線，并求出過山車在水平軌道上減速到10m/s時滑行的距離。38．（2020秋?嘉定區(qū)期末）如圖甲所示，兩條相距l(xiāng)＝1m的水平粗糙導(dǎo)軌左端接一定值電阻。t＝0s時，一質(zhì)量m＝1kg、阻值r＝0.5Ω的金屬桿，在水平外力的作用下由靜止開始向右運動，5s末到達MN，MN右側(cè)為一勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝1T，方向垂直紙面向內(nèi)。當(dāng)金屬桿到達MN后，保持外力的功率不變，金屬桿進入磁場，8s末開始做勻速直線運動。整個過程金屬桿的v﹣t圖象如圖乙所示。若導(dǎo)軌電阻忽略不計，桿和導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，兩者之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g＝10m/s2。試計算：（1）進入磁場前，金屬桿所受的外力F；（2）金屬桿到達磁場邊界MN時拉力的功率Pm；（3）電阻的阻值R；（4）說說0～8s內(nèi)功與能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。若前8s金屬桿克服摩擦力做功127.5J，試求這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量。39．（2020秋?虹口區(qū)期末）如圖（a），質(zhì)量m1＝2kg、寬度L＝1m的足夠長金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕緣水平面上。一電阻不計、質(zhì)量m2＝1kg的導(dǎo)體棒MN放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，MNcb構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ＝0.5，棒左側(cè)有兩個固定于水平面的立柱。開始時MN左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻R＝0.2Ω，右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻R0＝0.1Ω/m。以ef為界，其左側(cè)勻強磁場方向豎直向上，右側(cè)勻強磁場水平向左，磁感應(yīng)強度大小均為B＝1T。在t＝0時，一水平向左的拉力F垂直作用在導(dǎo)軌的bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開始做加速度a＝2m/s2的勻加速直線運動，重力加速度g取10m/s2。求：（1）t＝2s時，MN中電流I的大小和方向；（2）t＝2s時，MN對金屬導(dǎo)軌施加摩擦力Ff的大??；（3）在圖（b）中定性畫出拉力F隨時間t的變化關(guān)系圖象。要求標(biāo)出相關(guān)數(shù)據(jù)，并作出說明。40．（2021秋?寶山區(qū)期末）如圖所示，MN、PQ為在同一水平面上放置的、足夠長的平行粗糙導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌左端接有理想電壓表V、電鍵S和阻值為R的電阻。將一根質(zhì)量為m的金屬棒cd垂直放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，cd棒的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計，cd棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，整個裝置處于豎直向下的，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。若cd棒在垂直于它的水平恒力F作用下，正以v0速度向右作勻速直線運動。求：（1）在圖示情況下電壓表的讀數(shù)U；（2）合上電鍵S的瞬間，cd棒的加速度a；（3）合上電鍵S后，電阻R能產(chǎn)生的最多焦耳熱QR；（4）合上電鍵S后，cd棒克服摩擦力所能做的最多的功Wf。41．（2020秋?寶山區(qū)期末）如圖所示，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為0.2kg，用絕緣細線懸掛后，恰好與寬度為0.5m的光滑水平導(dǎo)軌良好接觸。導(dǎo)軌上還固定另一導(dǎo)體棒cd，整個裝置處于豎直向上的B＝0.2T的勻強磁場中?，F(xiàn)將ab棒向右拉起0.8m高后無初速釋放，當(dāng)首次擺到最低點與導(dǎo)軌接觸后，還能向左擺到0.45m高。已知ab棒和cd棒的電阻均為0.2Ω，導(dǎo)軌的電阻不計，g取10m/s2。對于上述ab棒的運動過程，試求：（1）ab棒剛接觸導(dǎo)軌時其中電流的方向；（2）ab棒剛接觸導(dǎo)軌時其中電流的大?。唬?）ab棒在接觸導(dǎo)軌的瞬間，電流通過cd棒所做的功；（4）ab棒在接觸導(dǎo)軌的瞬間，通過ab棒截面的電荷量。42．（2020秋?浦東新區(qū)期末）如圖所示，光滑金屬導(dǎo)軌固定在與水平面成θ＝37°的斜面上（斜面未畫出），導(dǎo)軌各相鄰段互相垂直，導(dǎo)軌頂端接有阻值R＝3Ω的電阻。已知寬軌間距L1＝1m，寬軌長S1＝1m，窄軌間距L2＝0.5m，窄軌長S2＝2m。pq連線以下區(qū)域有垂直于斜面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B＝2.0T，bp＝cq＝0.27m?，F(xiàn)有一根長度等于L1、電阻為r＝2Ω、質(zhì)量m＝0.2kg的金屬棒從寬軌頂端由靜止釋放，金屬棒到達寬軌底部和窄軌底部之前都已經(jīng)做勻速直線運動。導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：（1）金屬棒剛進入磁場時通過電阻R的電流I1的大小和方向；（2）金屬棒剛離開寬軌時速度v2的大小；（3）在金屬棒的整個運動過程中，回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q。43．（2019秋?虹口區(qū)期末）一種可測速的跑步機的測速原理如圖所示。該機底面固定有間距為L、寬度為d的平行金屬電極。電極間充滿磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場，左側(cè)與電壓表和電阻R相連接。絕緣橡膠帶上每隔距離d就嵌入一個電阻為r的平行細金屬條，跑步過程中，絕緣橡膠帶跟隨腳步一起運動，金屬條和電極之間接觸良好且任意時刻僅有一根金屬條處于磁場中?，F(xiàn)在測出t時間內(nèi)電壓表讀數(shù)為恒為U，設(shè)人與跑步機間無相對滑動，求：（1）判斷電阻R的電流方向。（2）該人跑步過程中，是否勻速？給出定性判斷理由。（3）求t時間內(nèi)的平均跑步速度。（4）若跑步過程中，人體消耗的能量有20%用于克服磁場力做功，求t時間內(nèi)人體消耗的能量。44．（2019秋?寶山區(qū)期末）如圖，光滑平行金屬導(dǎo)軌（電阻不計）間距為L，水平部分處在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。金屬棒a、b與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。金屬棒a從h高處自靜止沿導(dǎo)軌下滑、金屬棒b開始靜止。已知a棒質(zhì)量為3m，b棒質(zhì)量為m，電阻均為R．試求：（1）當(dāng)a棒剛進入磁場時，回路中感應(yīng)電流的大??；（2）當(dāng)a棒剛進入磁場時，b棒的加速度大??；（3）假設(shè)兩棒沒有相碰，且b棒的最終速度為，此過程中b棒產(chǎn)生的熱量；（4）在v﹣t坐標(biāo)系中定性畫出a棒進入磁場后兩棒的運動圖象。45．（2021秋?虹口區(qū)期末）如圖，電阻不計的光滑平行金屬長導(dǎo)軌與水平面夾角θ＝53°，導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝1m，中間的abcd區(qū)域內(nèi)存在寬度為l、垂直于導(dǎo)軌向上的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝0.3T。甲、乙、丙三根完全相同的金屬桿，質(zhì)量均為m＝0.03kg。初始時刻，甲位于磁場的上邊界，乙位于甲的上方l處，丙固定在導(dǎo)軌的底端。同時由靜止釋放甲、乙兩桿，并立即對甲施加一個平行于導(dǎo)軌的外力F，使甲在磁場內(nèi)保持沿導(dǎo)軌向下的加速度a＝gsinθ的勻加速直線運動。已知乙進入磁場即開始做勻速直線運動，甲、乙均與導(dǎo)軌接觸良好，g取10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。求：（1）乙進入磁場的瞬間，乙中的電流強度I乙；（2）每根金屬桿的電阻R；（3）甲在磁場內(nèi)運動的過程中，電路總功率每增大0.1W，甲沿導(dǎo)軌下滑的距離為多少？（4）試寫出乙穿出磁場前的整個運動過程中（甲尚未與丙碰撞），甲的電功率隨時間變化的表達式，并畫出相應(yīng)的圖像。46．（2021秋?徐匯區(qū)期末）如圖所示，兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，并處于豎直向下的勻強磁場中。導(dǎo)軌間距為l，左端接有阻值R的定值電阻。兩根完全相同的輕質(zhì)彈簧左端固定，右端連接質(zhì)量為m、長度為l、電阻為r的導(dǎo)體棒ab。開始時彈簧處于原長。導(dǎo)體棒ab在水平向右的拉力作用下，從靜止開始向右移動一段距離，在此過程中拉力做功為W。撤去拉力，當(dāng)彈簧第一次恢復(fù)原長時閉合電鍵K，此時通過電鍵的電流強度為I。導(dǎo)體棒運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直，不計空氣阻力與彈簧形變過程中的能量損失。求：（1）電鍵閉合瞬間，流過ab棒的電流方向與回路中的感應(yīng)電動勢E；（2）電鍵閉合瞬間，ab棒的速度大小v與勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B；（3）畫出電鍵閉合后，電路中的電功率P電隨時間t變化的大致圖像，并分析說明圖線與坐標(biāo)軸所圍的總面積大小。47．（2021秋?靜安區(qū)期末）如圖（a）所示，兩條相距為L的光滑固定平行金屬導(dǎo)軌，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計。虛線AB、CD均與導(dǎo)軌垂直，間距為d，在AB與CD之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。兩根相同的導(dǎo)體棒OP、MN，質(zhì)量均為m，電阻均為R，將其先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度為g。從棒OP進入磁場開始計時，到棒MN離開磁場區(qū)域為止，流過棒OP的電流隨時間變化的圖像如圖（b）所示。（1）請判斷棒OP在磁場內(nèi)做怎樣的運動，求出圖（b）中I1的大小；（2）求棒MN離開磁場時的速度v的大?。唬?）求從棒OP進入磁場到棒MN離開磁場的過程中，電路中產(chǎn)生的總熱量Q；（4）若縮短導(dǎo)體棒OP、MN釋放的時間間隔，從棒OP進入磁場開始計時，請定性畫出流過棒OP的電流隨時間變化的圖像。48．（2020秋?黃浦區(qū)期末）足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L，導(dǎo)軌所在平面水平、電阻不計。導(dǎo)軌處于豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。一長為L、質(zhì)量為m、電阻為R0的金屬棒垂直放置在導(dǎo)軌上且始終與導(dǎo)軌接觸良好。兩金屬導(dǎo)軌的左端連接如圖所示的電路，其中R1＝2R0，R2＝4R0?，F(xiàn)將電阻箱R3的電阻調(diào)為12R0，對金屬棒施加一水平向右的恒力F，求：（1）金屬棒上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的最大值Emax；（2）金屬棒運動的最大速率vmax；（3）金屬棒勻速運動時，棒與電阻R2的發(fā)熱功率之比；（4）從金屬棒開始運動至最大速率的過程中，若棒上產(chǎn)生的熱量是Q，則此過程中恒力F做的功W是多少？49．（2020秋?徐匯區(qū)期末）如圖，MN、PQ為間距為L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角為θ，P、M間連接一個阻值為R的定值電阻，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上。一根質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒從ab位置以較大的初速度v1開始下滑，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運動，過程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好。當(dāng)金屬棒滑行至cd處時，速度減小為v2，在此過程中整個電路產(chǎn)生的總的焦耳熱為Q。求：（1）開始下滑時金屬棒兩端的電壓U；（2）當(dāng)金屬棒滑行至cd時的加速度a；（3）在此過程中金屬棒的重力勢能變化量ΔEp。50．（2020秋?靜安區(qū)期末）如圖，兩條相距為L的足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌電阻不計。兩相同的導(dǎo)體棒ab和cd質(zhì)量均為m、電阻均為r，靜止在導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ（認為最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力）。勻強磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下，磁感應(yīng)強度大小為B?，F(xiàn)用方向水平向右、大小為F的恒力拉動ab棒，此過程中cd棒始終靜止，兩棒與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌保持良好接觸，重力加速度為g。（1）求ab棒剛開始滑動時的加速度a的大??；（2）求ab棒穩(wěn)定運動時的速度v的大小及此時cd棒上的電功率P；（3）請分析、說明整個過程中，ab棒的運動情況及能量轉(zhuǎn)化關(guān)系；（4）若改變F的大小，拉動ab棒的過程中cd棒仍始終靜止，請分析說明F的大小范圍及相應(yīng)的ab棒穩(wěn)定運動時速度v的大小范圍，作出ab棒穩(wěn)定運動速度v隨F變化的v﹣F圖象，并在圖中相應(yīng)位置標(biāo)出圖線起點和終點的坐標(biāo)值。51．（2020秋?閔行區(qū)期末）如圖，兩根電阻不計、互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，相距L＝1m；在水平虛線間有與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝0.5T，磁場區(qū)域的高度d＝1m，導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma未知、電阻Ra＝1Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb＝0.05kg、電阻Rb＝1.5Ω，它們分別從圖中M、N處同時由靜止開始在導(dǎo)軌上向下滑動，b勻速穿過磁場區(qū)域，且當(dāng)b剛穿出磁場時a正好進入磁場并勻速穿過，取g＝10m/s2，不計a、b棒之間的相互作用，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好，求：（1）b棒穿過磁場區(qū)域過程所用的時間；（2）a棒剛進入磁場時兩端的電勢差；（3）棒a的質(zhì)量；（4）從靜止釋放到a棒剛好出磁場過程中a棒產(chǎn)生的焦耳熱。52．（2020秋?崇明區(qū)期末）如圖，兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌平面與水平面成α角，電阻忽略?？臻g有一足夠大、與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強磁場，導(dǎo)軌通過電鍵連接一電動勢為E內(nèi)阻不計的電源。質(zhì)量均為m、電阻均為R的導(dǎo)體棒ab、cd垂直于導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好，其中ab可以自由滑動，cd固定。（1）閉合電鍵后釋放ab，它恰能靜止在導(dǎo)軌上，求勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小和方向（方向請標(biāo)在磁感線上）；（2）斷開電鍵，ab開始運動。求ab運動的最大加速度和最大速度；（3）在ab上標(biāo)出運動過程中感應(yīng)電流方向。在ab棒開始運動以后，簡要分析回路中的能量轉(zhuǎn)化情況。53．（2021秋?嘉定區(qū)期末）如圖甲所示，兩根足夠長、間距L＝1m、電阻不計的光滑平行導(dǎo)軌水平固定，在導(dǎo)軌的左側(cè)接R＝2Ω的定值電阻，質(zhì)量m＝1kg，電阻r＝0.5Ω的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌水平放置，磁感應(yīng)強度B＝2T的有界勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面?，F(xiàn)用水平恒力F＝4N向右拉動金屬桿，使其由靜止開始運動。若金屬桿初始時距離磁場邊界s1＝0.5m，進入磁場瞬間撤去外力。（1）求金屬桿進入磁場瞬間的速度大小v1，并判斷此時a、b兩點電勢的高低；（2）進入磁場后，金屬桿的速度v隨它在磁場中位移s2的變化規(guī)律滿足：v＝v1﹣ks2，k的大小為1.6，則當(dāng)金屬桿運動至s2＝1m位置處的加速度a2；（3）以金屬桿初始位置為坐標(biāo)原點，試在圖乙中畫出金屬桿在整個運動過程中，速度v隨位移s的變化圖線（要有解析過程，并在坐標(biāo)軸上標(biāo)出關(guān)鍵點）；（4）描述金屬桿在整個運動過程中能量的變化情況，并計算電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。54．（2020秋?奉賢區(qū)期末）如圖所示，足夠長的不計電阻的平行光滑金屬導(dǎo)軌CD、EF固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為L，一端連接阻值為R的電阻，導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場。質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上，其長度恰好等于導(dǎo)軌間距，與導(dǎo)軌接觸良好，不計空氣阻力。t＝0時刻，MN棒與DE的距離為d，磁感應(yīng)強度為B，問：（1）若保持磁感應(yīng)強度不變，給MN棒一初速度v0向右運動，求其最大加速度；（2）若保持磁感應(yīng)強度不變，施加一個向右的水平拉力，MN棒以恒定速度v向右運動。試從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度推導(dǎo)MN棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E的大?。唬?）若不施加拉力等其他外力的情況下，從t＝0時開始改變磁感應(yīng)強度，要使導(dǎo)體棒MN保持恒定速度v向右運動，試問磁感應(yīng)強度Bt隨時間t變化的情況。55．（2019秋?崇明區(qū)期末）如圖所示，由10根長度都是L的金屬桿連接成的一個“目”字型的矩形金屬框abcdefgh，放在紙面所在的平面內(nèi)。有一個寬度也為L的勻強磁場，磁場邊界跟de桿平行，磁感應(yīng)強度的大小是B，方向垂直于紙面向里，金屬桿ah、bg、cf、de的電阻都為r，其他各桿的電阻不計，各桿端點間接觸良好?，F(xiàn)用水平向右的外力F，以速度v勻速地把金屬框從磁場的左邊界水平向右拉，從de桿剛進入磁場瞬間開始計時，求：（1）de剛進入磁場時ah中的電流強度大小和方向。（2）de進入磁場時，作用在de上的外力F大小。（3）從開始計時到ah離開磁場的過程中，電流在de桿上做的功。（4）從開始計時到ah剛進入磁場的過程中，通過ah某一橫截面總的電荷量q。56．（2019秋?松江區(qū)期末）如圖甲所示，abcd是一粗細均勻、電阻為R、邊長為L的正方形線框，放在傾角為θ、足夠長的光滑斜面頂端，有界磁場方向垂直于斜面向上，寬度為L，磁感應(yīng)強度大小為B，ef、gh為其上、下邊界，上邊界ef與cd邊相距為d0，ab、cd、ef、gh均與斜面的底邊平行。現(xiàn)將正方形線框從圖示位置由靜止釋放，ab邊進入磁場時，線框剛好勻速運動。求：（1）ab邊進入磁場時，線框的速度大??；（2）在線框進入磁場區(qū)域的過程中，通過線框某一橫截面的電荷量；（3）在線框穿過磁場區(qū)域的過程中，cd邊中產(chǎn)生的電能；（4）若線框釋放的初始位置稍稍降低，請在圖乙中定性畫出線框在斜面上運動的v﹣t圖象，并作簡要說明。57．（2019秋?黃浦區(qū)期末）如圖，質(zhì)量為m、阻值為R、邊長為L的正方形導(dǎo)線框，從位置A由靜止下落，恰能豎直且勻速進入下方磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場（不計空氣阻力）。求：（1）在A位置時線框的下邊到磁場上邊界的距離h；（2）線框進入磁場的過程中通過導(dǎo)線截面的電量q和線框上產(chǎn)生的熱量Q；（3）分析并說明從開始下落到線框下邊到達磁場下邊界的過程中，線框機械能的變化情況。58．（2019秋?徐匯區(qū)期末）發(fā)電機和電動機具有裝置上的類似性，源于它們機理上的類似性。直流發(fā)電機和直流電動機的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。在豎直向下的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L，電阻不計。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運動。圖1軌道端點MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒ab通過滑輪勻速提升重物，電路中的電流為I．求：（1）圖1、2中棒ab受到的安培力F1、F2；（2）在△t時間內(nèi)，圖1“發(fā)電機”產(chǎn)生的電能和圖2“電動機”輸出的機械能；（3）請簡述圖1中，做功與能量變化的情況。59．（2020秋?青浦區(qū)期末）如圖所示，電阻為0.1Ω的正方形單匝線圈abcd的邊長為0.2m，bc邊與勻強磁場邊緣重合。磁場的寬度大于線圈的邊長，磁感應(yīng)強度大小為0.5T。在水平恒力作用下，線圈以2m/s的速度向右勻速進入磁場區(qū)域。求：（1）線圈進入磁場時，所受的磁場力FA；（2）從線圈bc邊開始進入磁場到ad邊恰好進入磁場的這一段時間里，線圈中產(chǎn)生的熱量Q；（3）請分析說明從線圈bc邊開始進入磁場到ad邊恰好離開磁場的過程中，線圈的運動情況。60．（2019秋?浦東新區(qū)期末）如圖所示，固定的直角金屬軌道足夠長，左側(cè)傾角θ1＝37°，右側(cè)傾角θ2＝53°，軌道寬均為L＝1.0m，整個裝置處于B＝1.0T勻強磁場中，磁場方向垂直于右側(cè)軌道平面向上。質(zhì)量分別為m1＝1.0kg、m2＝0.4kg的導(dǎo)體棒ab、cd，水平放在左、右兩側(cè)軌道上并與軌道垂直。已知ab、cd棒的電阻均為R＝1.0Ω，其余電阻不計，兩棒與軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，sin53°＝0.8．由靜止同時釋放兩棒，在棒下滑過程中（1）判斷cd棒中感應(yīng)電流的方向；（2）通過分析說明cd棒下滑過程中的運動情況，并計算ab棒中電功率的最大值；（3）通過分析、推理和計算，說明ab棒在下滑過程中的運動情況。

上海高考物理一模匯編之《電磁感應(yīng)》(2020-2022)答案與解析一．選擇題（共20小題）1．【答案與解析】根據(jù)電流間的相互作用力關(guān)系：同向電流相互吸引，反向電流相互排斥，所以通以同向電流后，電流間相互吸引，所以整個圓筒有沿軸線上下壓縮，同時沿半徑向外膨脹的趨勢，故ABD錯誤，C正確。故選：C。2．【答案與解析】A、未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中線圈轉(zhuǎn)動切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故A錯誤；B、未接導(dǎo)線時，未連成閉合回路，沒有感應(yīng)電流，所以不受安培力，故B錯誤；CD、接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，回路閉合有感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知，線圈會受到與轉(zhuǎn)動方向相反的安培力作用，所以表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用，故C錯誤，D正確。故選：D。3．【答案與解析】裝置的原理是利用電磁阻尼。當(dāng)薄板進出磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流，薄板受安培力，安培力總是阻礙導(dǎo)體相對磁場的運動，從而使薄板盡快停下來。只有D項阻礙上下左右振動最有效。故ABC錯誤，D正確。故選：D。4．【答案與解析】由右手螺旋定則可判定通電導(dǎo)線磁場的方向：線圈13處角平分線上磁感應(yīng)強度為零，線圈4中磁場垂直紙面向里，線圈2中磁場垂直紙面向外；AC、根據(jù)矢量合成的特點可知，線圈13所在的區(qū)域的角平分線上磁感應(yīng)強度為零，則穿過線圈1與3的磁通量為零，當(dāng)電流變化時不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流，故AC錯誤；B、線圈2中磁場垂直紙面向外，當(dāng)電流增大時穿過2的磁通量向外增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈2中有順時針方向的電流，故B錯誤；D、線圈4中磁場垂直紙面向里，當(dāng)電流增大時穿過4的磁通量向里增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈4中有逆時針方向的電流，故D正確。故選：D。5．【答案與解析】A、直導(dǎo)線之間的磁場時對稱的，圓環(huán)在中間時，通過圓環(huán)的磁通量為零，金屬環(huán)垂直紙面向外平移時，圓環(huán)的磁通量不變，不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯誤；B、左側(cè)的電流減小，根據(jù)安培定則，則左側(cè)電流在環(huán)所在處產(chǎn)生的向外的磁場減弱，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向，故B錯誤；C、金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則穿過圓環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向，故C錯誤；D、右側(cè)電流反向，則穿過圓環(huán)的磁通量從零變成垂直紙面向外，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針，故D正確；故選：D。6．【答案與解析】AC、當(dāng)S極磁單極子穿過超導(dǎo)線圈的過程中，當(dāng)磁單極子靠近線圈時，穿過線圈中磁通量增加，且磁場方向從下向上，所以由楞次定律可知，感應(yīng)磁場方向向下，再由右手螺旋定則可確定感應(yīng)電流方向順時針，故A錯誤、C錯誤；BD、當(dāng)磁單極子遠離線圈時，穿過線圈中磁通量減小，且磁場方向從上向下，所以由楞次定律可知，感應(yīng)磁場方向向下，再由右手螺旋定則可確定感應(yīng)電流方向順時針，因此線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向不變，故B錯誤，D正確；故選：D。7．【答案與解析】A、t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線的電流方向向上，在減小，產(chǎn)生的磁場在線框處垂直于線框平面向里，也在減小，根據(jù)楞次定律可知，導(dǎo)線框的感應(yīng)磁場與原磁場的方向相同，根據(jù)右手螺旋定則可得，電流的方向為abcda；根據(jù)楞次定律的推廣可知，為阻礙磁通量的減少，線框有向左運動的趨勢，則線框受力向左，故A錯誤；B、t2到t3時間內(nèi)，導(dǎo)線的電流方向向下，在增大，產(chǎn)生的磁場在線框處垂直于線框平面向外，也在增大，根據(jù)楞次定律可知，導(dǎo)線框的感應(yīng)磁場與原磁場的方向相反，根據(jù)右手螺旋定則可得，電流的方向為abcda；根據(jù)楞次定律的推廣可知，為阻礙磁通量的增大，線框有向右運動的趨勢，則線框受力向右，故B錯誤；C、在0到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線的電流方向向上，在增大，產(chǎn)生的磁場在線框處垂直于線框平面向里，也在增大，根據(jù)楞次定律可知，導(dǎo)線框的感應(yīng)磁場與原磁場的方向相反，根據(jù)右手螺旋定則可得，電流的方向為adcba；根據(jù)楞次定律的推廣可知，為阻礙磁通量的增大，線框有向右運動的趨勢，則線框受力向右；結(jié)合A選項的分析，可知0到t2時間內(nèi)，線框內(nèi)感應(yīng)電流方向會發(fā)生變化，線框受力方向也發(fā)生變化，故C錯誤；D、結(jié)合AB選項的分析可知，在t1到t3時間內(nèi)，線框內(nèi)感應(yīng)電流方向不變，但線框受力方向改變，故D正確。故選：D。8．【答案與解析】MN上電流的方向向上，由安培定則可知線圈abcd處的磁場的方向向里。A、MN中的電流增大時，向里穿過線圈的磁通量增大，由楞次定律可知，abcd內(nèi)產(chǎn)生沿逆時針方向的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則可知，ab邊受到的安培力的方向向右，bc邊受到的安培力的方向向上，cd邊受到的安培力的方向向左，da邊受到的安培力的方向向下；其中bc邊受到的安培力與da邊受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；由于靠近電流MN處的磁場強，所以ab邊受到的安培力大于cd邊受到的安培力，可知線圈受到的總安培力的方向向右，所以導(dǎo)線與線圈相互排斥，故A錯誤；B、當(dāng)MN向左平移時，向里穿過線圈的磁通量減小，由楞次定律可知，abcd內(nèi)產(chǎn)生沿順時針方向的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則可知，ab邊受到的安培力的方向向左，bc邊受到的安培力的方向向下，cd邊受到的安培力的方向向右，da邊受到的安培力的方向向上；其中bc邊受到的安培力與da邊受到的安培力大小相等，方向相反，相互抵消；由于靠近電流MN處的磁場強，所以ab邊受到的安培力大于cd邊受到的安培力，可知線圈受到的總安培力的方向向左，所以導(dǎo)線與線圈相互吸引，故B正確；C、當(dāng)線圈向上平移時，穿過線圈的磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)線與線圈之間沒有相互作用，故C錯誤；D、線圈繞MN旋轉(zhuǎn)90°的過程中穿過線圈的磁通量不變，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)線與線圈之間沒有相互作用，故D錯誤。故選：B。9．【答案與解析】OO′線框的對稱軸，由圖示可知，AB中電流產(chǎn)生的磁場穿過線圈的磁通量為零；A、AB中電流I逐漸增大，穿過線圈的磁通量為零，保持不變，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯誤；B、AB沿圖中虛線靠近OO′，穿過線圈的磁通量仍為零，保持不變，線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故B錯誤；C、線圈繞OO′軸順時針轉(zhuǎn)動90°（俯視），穿過線圈abcd且垂直于AB與OO′所構(gòu)成的平面向左的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向為adcba，故C錯誤；D、線圈繞OO′軸逆時針轉(zhuǎn)動90°（俯視），穿過線圈abcd且垂直于AB與OO′所構(gòu)成的平面向左的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向為abcda，故D正確；故選：D。10．【答案與解析】當(dāng)一條形磁鐵正對圓環(huán)水平向右快速移動時，穿過線圈的磁場方向向左，磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，二者之間是斥力，線圈向右偏轉(zhuǎn)，由于穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)“增縮減擴”可知，線圈有收縮的趨勢，故A正確，BCD錯誤；故選：A。11．【答案與解析】A、磁感線在條形磁鐵的內(nèi)外形成閉合曲線，磁鐵外部的磁感線總數(shù)等于內(nèi)部磁感線的總數(shù)，而且磁鐵內(nèi)外磁感線方向相反。而磁鐵外部的磁感線分布在無窮大空間，當(dāng)線圈從A到B過程中，穿過線圈的磁通量增多，故A錯誤；B、從A到B，穿過金屬環(huán)的磁通量增多，由楞次定律，可知，感應(yīng)磁場將會阻礙線圈磁通量變化，因而環(huán)受到的磁場力方向向上，故B錯誤；C、當(dāng)從B到O過程中，線圈中磁鐵內(nèi)部的磁感線多于外部的磁感線，由于方向相反，外部的磁感線要將內(nèi)部的磁感線抵消一些，隨著外部磁感線越來越少，則抵消得越來越少，則磁通量將增加，故C正確；D、從B到O，穿過環(huán)的磁通量發(fā)生變化，則環(huán)中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成的感應(yīng)磁場會阻礙線圈磁通量變化的，因此環(huán)受到磁場力的作用，故D錯誤。故選：C。12．【答案與解析】當(dāng)線圈處在向上增強的磁場中時，線圈的向上的磁通量增大，則根據(jù)楞次定律知識可知：從上往下看，線圈中有順時針的感應(yīng)電流，則感應(yīng)電流從b流出，由于兩個線圈的感應(yīng)電流方向相同，根據(jù)左手定則可知，兩線圈相互吸引，故D正確，ABC錯誤。故選：D。13．【答案與解析】AB、環(huán)向下平移，磁通量向外增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向里，所以感應(yīng)電流順時針，由于感應(yīng)電流的作用效果是阻礙導(dǎo)體的相對運動，所以受到的安培力平行于紙面向上，故A正確，B錯誤；CD、環(huán)向上平移，磁通量向里增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場垂直紙面向外，所以感應(yīng)電流逆時針，故C錯誤、D錯誤；故選：A。14．【答案與解析】A、由安培定則可知，b環(huán)產(chǎn)生的磁場的方向向里，當(dāng)b環(huán)中電流逐漸減小時，在環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的磁場減小，a環(huán)內(nèi)的磁通量減小，為阻礙磁通量的減小，a環(huán)有面積增大的趨勢，根據(jù)楞次定律可知，a環(huán)感應(yīng)電流的方向為順時針方向，故AB錯誤；CD、根據(jù)磁場分布的特點可知，c環(huán)處磁場的方向向外，當(dāng)b環(huán)中電流逐漸減小時，c環(huán)內(nèi)向外的磁通量減小，為阻礙磁通量的減小，c環(huán)有面積增大的趨勢，根據(jù)楞次定律可知，c環(huán)感應(yīng)電流的方向為逆時針方向，故C錯誤，D正確；故選：D。15．【答案與解析】由圖可知，a與b是同心圓環(huán)，a內(nèi)磁場的方向與b產(chǎn)生的磁場的方向想相同的；當(dāng)圓環(huán)b做變速運動時，形成的電流是變化的，電流產(chǎn)生的磁場也是變化的，穿過圓心處閉合線圈的磁通量將發(fā)生變化，線圈a中一定產(chǎn)生感應(yīng)電流。a具有擴張趨勢，根據(jù)楞次定律的推廣可知，a內(nèi)的磁通量一定在減小，說明b產(chǎn)生的磁場在減小，所以b做減速運動；a中感應(yīng)電流的方向為順時針方向，則感應(yīng)電流的磁場的方向向里，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場，即b產(chǎn)生的磁場的方向也向里，由安培定則可知b的電流的方向也是順時針方向，故ACD錯誤，B正確；故選：B。16．【答案與解析】電流的方向向右，由安培定則可知，線圈①與②的方向與磁場的方向平行，所以穿過線圈①、②的磁通量始終都等于0；③上下兩側(cè)的磁場大小是對稱的，但方向相反，所以穿過線圈③的磁通量也始終等于0；根據(jù)安培定則可知，穿過線圈④的磁通量的方向向里；ABC、由于穿過線圈①②③的磁通量都始終為0，所以電流增大時，穿過線圈①②③的磁通量都沒有變化，所以都不產(chǎn)生感應(yīng)電流，故ABC都錯誤；D、穿過線圈④的磁通量的方向向里，當(dāng)電流增大時，穿過線圈④的磁通量向里增大，由楞次定律可知，線圈④中將產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流。故D正確；故選：D。17．【答案與解析】磁感線是閉合曲線，磁鐵內(nèi)部穿過線圈的磁感線條數(shù)等于外部所有磁感線的總和，圖中內(nèi)部磁感線線比外部多。外部的磁感線與內(nèi)部的磁感線方向相反，外部的磁感線將內(nèi)部抵消。A、現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴大，則磁鐵外部磁感線條數(shù)多，將內(nèi)部磁感線抵消多，導(dǎo)致磁通量變小，故A錯誤；BC、由A選項分析，可知，磁通量變小，則由楞次定律得，從左往右看，產(chǎn)生順時針感應(yīng)電流，故B錯誤，C正確；D、產(chǎn)生順時針感應(yīng)電流，在外部感線的作用下，根據(jù)左手定則可知，彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向內(nèi)，故D錯誤；故選：C。18．【答案與解析】A、當(dāng)電流逐漸減弱時，電流產(chǎn)生的磁場減小，穿過環(huán)形導(dǎo)線的磁通量減小，由楞次定律可知，環(huán)形導(dǎo)線的面積有擴大的趨勢。故A錯誤；B、當(dāng)電流逐漸減弱時，電流產(chǎn)生的磁場減小，穿過環(huán)形導(dǎo)線的磁通量減小，由楞次定律可知，環(huán)形導(dǎo)線有靠近直導(dǎo)線的趨勢。故B錯誤；CD、根據(jù)右手定則可以判定，導(dǎo)線右側(cè)的磁場方向向里，磁通量減小時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向向里，是順時針方向的感應(yīng)電流，故C正確，D錯誤；故選：C。19．【答案與解析】A、線圈向右進入和穿出磁場時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈中將產(chǎn)生焦耳熱，根據(jù)能量守恒知線圈的機械能將轉(zhuǎn)化為電能，所以回不到原來的高度了，故A錯誤；B、當(dāng)線圈進入或離開磁場區(qū)域時磁通量發(fā)生變化，均會產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B錯誤；C、線圈在磁場外或磁場區(qū)域內(nèi)運動時，穿管線圈磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，故C錯誤；D、在線圈不斷經(jīng)過磁場，機械能不斷損耗過程中圓環(huán)越擺越低，最后整個圓環(huán)只會在磁場區(qū)域來回擺動，因為在此區(qū)域內(nèi)沒有磁通量的變化（一直是最大值），所以機械能守恒，即線圈最后的運動狀態(tài)為在磁場區(qū)域來回擺動，故D正確；故選：D。20．【答案與解析】分析甲線框，順時針方向轉(zhuǎn)動，根據(jù)右手定則可知，此時從上向下看，電流為順時針，故電流從a流向b，則乙線框中，根據(jù)左手定則可知，ab邊受到的安培力F向下，乙線框是在安培力作用下的運動，屬于通電導(dǎo)線在磁場中的受力，表示電動機的工作原理，故C正確，ABD錯誤。故選：C。二．填空題（共8小題）21．【答案與解析】搖晃手機實際上就是人對手機做功，將機械能轉(zhuǎn)化成手機的電能；把手機搖晃一次做的功的大小為W＝mgh＝0.2kg×10N/kg×0.2m＝0.4J，所以搖晃兩次對手機做的功的大小為0.8J，平均功率的大小為。故答案為：機械；0.822．【答案與解析】根據(jù)安培定則判斷可知，導(dǎo)線中的電流方向為從b到a。線框從M處移動到ab處時，磁通量增大；線框穿越ab的過程中，磁通量先減小后增大；線框離開ab后，磁通量減小，所以線框內(nèi)的磁通量先增大后減小，再增大最后減小。故答案為：從b到a，先增大后減小，再增大最后減小。23．【答案與解析】根據(jù)安培定則逆時針環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場，在環(huán)形內(nèi)部垂直紙面向外，在環(huán)形外部垂直紙面向內(nèi)。所以被擴張的軟金屬彈簧圈在環(huán)形電流外面時，磁通量變大，進入環(huán)形電流內(nèi)部后，磁通量變小。根據(jù)楞次定律可知，彈簧圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向先是在環(huán)形電流外部時為順時針，后在環(huán)形電流內(nèi)部時為逆時針，根據(jù)左手定則，彈簧圈p在環(huán)形電流外部和內(nèi)部所受安培力的方向均沿半徑向外。故答案為：先變大后變??；向外24．【答案與解析】當(dāng)AB中通入電流時，臺秤的示數(shù)減小，說明磁鐵受到金屬棒的作用力向上，根據(jù)牛頓第三定律可知，金屬棒受到的安培力向下，根據(jù)左手定則可知電流方向為從B到A；故答案為：向下；B指向A25．【答案與解析】根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知，在B靠近A的過程中，B中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這是因為穿過B的磁通量增大；線圈磁通量增大，且感應(yīng)電流為逆時針方向，根據(jù)楞次定律可知線圈感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙磁通量的變化，可知A的上端為S極；故答案為：穿過B的磁通量增大；S26．【答案與解析】AB切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則判斷可知，AB中感應(yīng)電流的方向為B→A，則導(dǎo)體棒CD內(nèi)有電流通過，方向是C→D；感應(yīng)電流通過CD，CD棒受到安培力作用，由左手定則判斷可知磁場對導(dǎo)體棒CD的安培力向右，所以CD棒向右運動。故答案為：C→D，右。27．【答案與解析】由圖（b）知道ab邊進入磁場后線框做勻速運動，且勻速運動的速度v＝0.8m/s設(shè)線框的邊長為L。根據(jù)v﹣t圖象與時間軸所圍的面積表示位移，知L等于0.1s﹣0.2s圖象與時間軸所圍的面積大小，為L＝0.8×0.1m＝0.08m線框進入磁場前的加速度：a＝＝m/s2＝8m/s2設(shè)線框受到的空氣阻力大小為f，由牛頓第二定律得：mg﹣f＝ma代入數(shù)據(jù)解得：f＝0.02N線框進入磁場過程做勻速直線運動，由平衡條件得：F+f＝mg線框受到的安培力：F＝BIL＝BL＝綜合可得+f＝mg代入數(shù)據(jù)解得：B＝1.25T，F(xiàn)＝0.08N0～0.2s時間內(nèi)線框上產(chǎn)生的焦耳熱等于0.1s﹣0.2s內(nèi)線框克服安培力做的功，為Q＝FL＝0.08×0.08J＝0.0064J故答案為：1.25，0.0064。28．【答案與解析】由題意知道，線圈A放置在線圈B中，閉合兩回路的電鍵后，向右滑動滑動變阻器的滑片，電路中的電阻增大，電流減小，穿過B線圈的磁通量減小，檢流計指針向右偏轉(zhuǎn)；若變阻器的滑片位置不變，閉合C，經(jīng)過一段時間后A線圈中的通電電流恒定，則磁通量不變。再閉合D時，穿過B線圈的磁通量也不變，無感應(yīng)電流產(chǎn)生，那么檢流計不偏轉(zhuǎn)。若C、D均處于閉合狀態(tài)，斷開C時，則A線圈中的電流減小為零，穿過A線圈的磁通量減小，穿過B線圈中的磁通量也減小，B線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，按第一次的實驗步驟，檢流計向右偏轉(zhuǎn)。故答案為：不偏轉(zhuǎn)、向右偏轉(zhuǎn)三．實驗題（共4小題）29．【答案與解析】（1）根據(jù)實驗原理，結(jié)合實驗設(shè)計，在保持溫度不變情況，用壓強傳感器測量氣體的壓強；用注射器刻度來讀作，氣體的體積，記作V；（2）根據(jù)安培定則可知，甲圖中在線圈內(nèi)部感應(yīng)電流磁場的方向向上，與條形磁鐵磁場的方向相反；故說明感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的增加；同理可知，乙中線圈中磁場增加，感應(yīng)電流的磁場與條形磁鐵的方向相反；丙丁線圈中磁場減弱，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，則說明感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。故答案為：（1）壓強傳感器，注射器刻度；（2）相反，磁通量，感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。30．【答案與解析】（1）由右手定則可知，導(dǎo)體棒進入磁場后電阻R上的電流方向向左。（2）導(dǎo)體棒進入磁場前只有重力做功，機械能守恒，由機械能守恒定律得：mgh＝代入數(shù)據(jù)解得，導(dǎo)體棒剛進入磁場時的速度大?。簐1＝3m/s導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：E＝BLv1由閉合電路的歐姆定律可知，感應(yīng)電流：I1＝導(dǎo)體棒受到的安培力大?。篎＝BIL代入數(shù)據(jù)解得：F＝0.025N＜mg＝0.025×10N＝0.25N導(dǎo)體棒所受合力向下，對導(dǎo)體棒，由牛頓第二定律得：mg﹣F＝ma1，代入數(shù)據(jù)解得加速度大?。篴1＝9m/s2，方向豎直向下（3）導(dǎo)體棒進入磁場后所受合力豎直向下，導(dǎo)體棒向下做加速運動，所受安培力F＝增大，導(dǎo)體棒所受合力減小，由牛頓第二定律得：mg﹣F＝ma，加速度a減小，當(dāng)安培力與重力相等時，導(dǎo)體棒所受合力為零，加速度為零，導(dǎo)體棒做勻速直線運動，速度達到最大值。（4）最大導(dǎo)體棒做勻速直線運動，設(shè)速度大小為v，由平衡條件得：mg＝代入數(shù)據(jù)解得：v＝30m/s最大感應(yīng)電流：I＝A＝5A電阻R的最大功率Pm＝I2R＝52×0.2W＝5W答：（1）導(dǎo)體棒進入磁場后電阻R上的電流方向向左。（2）導(dǎo)體棒剛進入磁場時的速度v1大小是3m/s，加速度a1大小是9m/s2，方向豎直向下；（3）①速度逐漸增大，增加越來越慢，最好保持不變，做勻速直線運動；②加速度逐漸減小，最后變?yōu)榱?。?）下滑過程中電阻R上的最大功率Pm是5W。31．【答案與解析】（1）“探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件”的實驗裝置圖由兩個回路構(gòu)成，一部分是大螺線管與電流計構(gòu)成的電路，另一部分就是小螺線管與滑動變阻器、電源、開關(guān)構(gòu)成的電路，實物連接圖如圖所示：閉合開關(guān)前，滑動變阻器置于最大阻值處，根據(jù)連線情況可知滑動變阻器應(yīng)位于左端；（2）根據(jù)題意可知，減小滑動變阻器的阻值，流過A線圈的電流增大，穿過B線圈的磁通量增大，觀察到檢流計G的指針向左偏轉(zhuǎn)，由此可知，當(dāng)穿過B線圈的磁通量減小時，檢流計G的指針向右偏轉(zhuǎn)；當(dāng)A線圈相對B線圈向上運動時，穿過B線圈中的磁通量減小，則指針向右偏轉(zhuǎn)。故答案為：（1）實物連接圖見解析；最左端；（2）向右；穿過B線圈的磁通量增大，觀察到檢流計G的指針向左偏轉(zhuǎn)，當(dāng)A線圈相對B線圈向上運動時，穿過B線圈的磁通量減小時，檢流計G的指針向右偏轉(zhuǎn)。32．【答案與解析】（1）實驗器材已經(jīng)有：帶鐵芯的原副線圈和電源、開關(guān)，還需選擇的器材有：滑動變阻器、靈敏電流計；（2）從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線時產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程，導(dǎo)體具有的機械能減小，轉(zhuǎn)化為電能，是機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程；若閉合電路中的感應(yīng)電流是因磁感應(yīng)強度發(fā)生變化而產(chǎn)生的，則是磁場能轉(zhuǎn)化為電能。（3）A、由圖甲可知，原磁場方向向下，穿過線圈的磁通量變大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計正接線柱流入，靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，故A正確；B、由圖乙所示可知，感應(yīng)電流從負接線柱流入，由安培定則可知，感應(yīng)電流磁場方向向下，磁鐵遠離線圈，磁通量減小，由楞次定律可知，原磁場方向向下，故B正確；C、由圖丙可知，感應(yīng)電流從靈敏電流計正接線柱流入，由安培定則可知，感應(yīng)電流磁場向上，而原磁場方向向上，由楞次定律可知，原磁通量減小，磁鐵向上運動，故C錯誤；D、由圖丁可知，原磁場方向向下，磁通量減小，感應(yīng)電流從靈敏電流計正接線柱流入，由安培定則可知，從上向下看，感應(yīng)電流沿順時針方向，即螺線管的繞向沿順時針方向，故D正確；故選ABD。故答案為：（1）滑動變阻器、靈敏電流計；（2）機械、電；磁場、電；（3）ABD。四．計算題（共20小題）33．【答案與解析】（1）金屬棒從釋放到運動到磁場過程，由動能定理得：mgs1sinθ＝﹣0代入數(shù)據(jù)解得金屬棒進入磁場時的速度大小v1＝0.6m/s金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝BLv1＝1×0.6×0.6V＝0.36V由閉合電路的歐姆定律可知，感應(yīng)電流：I＝A＝0.12A由右手定則可知，電流方向由D流出C（2）金屬棒受到的安培力大小F＝BIL＝1×0.12×0.6N＝0.072N金屬棒在磁場中做勻速直線運動，由平衡條件得：F＝mgsinθ代入數(shù)據(jù)解得金屬棒的質(zhì)量m＝0.012kg金屬棒在磁場中運動時，對導(dǎo)體框，由牛頓第二定律得：Mgsinθ﹣μ（M+m）gcosθ＝Ma代入數(shù)據(jù)解得：a＝3m/s2（3）金屬棒進入磁場前，由牛頓第二定律得：mgsinθ＝ma1代入數(shù)據(jù)解得：a1＝6m/s2金屬棒從開始運動到剛運動到磁場過程：s1＝導(dǎo)體框從開始運動到進入磁場過程：s0+s1＝代入數(shù)據(jù)解得：t1＝0.1s，t＝0.2s導(dǎo)體框進入磁場時的速度大小v＝at＝3×0.2m/s＝0.6m/s金屬棒在磁場中的運動時間t2＝t﹣t1＝0.2s﹣0.1s＝0.1s磁場的長度L＝v1t2＝0.6×0.1m＝0.06m導(dǎo)體框在磁場中的運動時間t′＝s＝0.1s導(dǎo)體框在磁場中運動過程感應(yīng)電流I′＝A＝0.12A從開始到導(dǎo)體框離開磁場的過程中，回路產(chǎn)生的焦耳熱：Q＝＝0.122×3×0.1J+0.122×3×0.1J＝0.0864J（4）導(dǎo)體框由靜止釋放到EF邊進入磁場過程，重力對金屬框做正功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能與內(nèi)能，摩擦力對金屬框做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；導(dǎo)體框EF邊進入磁場到EF邊到達磁場下邊界過程，重力做正功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能與內(nèi)能，摩擦力做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，安培力做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（焦耳熱）。答：（1）棒CD在磁場中運動時棒中感應(yīng)電流I的大小是0.12A，方向由D流向C；（2）棒CD的質(zhì)量m是0.012kg，金屬棒在磁場中運動時導(dǎo)體框的加速度a大小是3m/s2，方向平行于斜面向下；（3）從開始到導(dǎo)體框離開磁場的過程中，回路產(chǎn)生的焦耳熱Q是0.0864J；（4）導(dǎo)體框由靜止釋放到EF邊進入磁場過程，重力對金屬框做正功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能與內(nèi)能，摩擦力對金屬框做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；導(dǎo)體框EF邊進入磁場到EF邊到達磁場下邊界過程，重力做正功，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能與內(nèi)能，摩擦力做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，安培力做負功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（焦耳熱）。34．【答案與解析】（1）根據(jù)右手定則可知，棒ab中的感應(yīng)電流方向從b到a；（2）由并聯(lián)電路的特點可得：解得通過R2的電流：A通過棒的電流：I總＝I1+I2＝0.02A+0.04A＝0.06A外電路并聯(lián)總電阻：R并＝＝2Ω電路總電阻：R總＝R并+r＝2Ω+0.5Ω＝2.5Ω根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得：E＝I總R總＝0.06×2.5V＝0.15V；（3）由E＝BLv可得t＝2s時棒的速度大小為：＝3m/s根據(jù)加速度定義式可得：a＝＝1.5m/s2；（4）根據(jù)安培力的計算公式可得：F安＝BI總L＝0.1×0.06×0.5N＝0.003N根據(jù)牛頓第二定律可得：F合＝F﹣F安＝ma解得：F＝F安+ma＝0.003N+0.01×1.5N＝0.018N根據(jù)功率的計算公式可得：P＝Fv＝0.018×3W＝0.054W。答：（1）棒ab中的感應(yīng)電流方向從b到a；（2）t＝2s時感應(yīng)電動勢的大小為0.15V；（3）棒ab的加速度的大小為1.5m/s2；（4）t＝2s時外力做功的功率為0.054W。35．【答案與解析】（1）設(shè)導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度為l，流過導(dǎo)體棒的電流：則電流不變；（2）當(dāng)0＜ωt＜時，l＝2Rsinωt當(dāng)時，l＝2Rsin（π﹣ωt）＝2Rsinωt導(dǎo)體棒內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：（3）設(shè)導(dǎo)體棒的電阻為r，由圖可知，此時的有效切割長度均為2R用時相同，可得：圖（a）：圖（b）：因為：，所以：I1＜I2答：（1）根據(jù)上述的分析可知，流過導(dǎo)體棒的電流不變；（2）導(dǎo)體棒兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E與時間t的關(guān)系式為：；（3）兩種情況中導(dǎo)體棒運動到虛線（圓環(huán)上直徑位置）處，流過兩導(dǎo)體棒的感應(yīng)電流大小為I1＜I2。36．【答案與解析】（1）金屬棒下落速度最大時，重力與安培力平衡，故安培力方向豎直向上，且代入數(shù)據(jù)解得：I＝1A根據(jù)右手定判斷可知金屬棒中電流方向由a流向b（2）金屬棒速度最大時：mg＝BIL代入數(shù)據(jù)解得：m＝0.02kg（3）斷開S，當(dāng)下落速度為v2時mg＝BI′L由上述分析可知，此時電路電流大于I0，故元件電壓為Um，則聯(lián)立解得v2＝30m/s（4）斷開S瞬間，金屬棒速度：v1＝20m/s由于此時電流大于I0，則元件電壓為：Um＝2V根據(jù)閉合電路歐姆定律解得定值電阻電壓為：UR＝BLv1﹣Um電流：安培力：F安＝BI2L根據(jù)牛頓第二定律解得加速度：聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得：a＝5m/s2答：（1）金屬棒中此時的電流大小為1A，金屬棒中電流方向由a流向b；（2）金屬棒質(zhì)量為0.02kg；（3）斷開開關(guān)S，由靜止釋放同一根金屬棒，金屬棒下落的最大速度為30m/s；（4）S斷開瞬間金屬棒的加速度大小為5m/s2。37．【答案與解析】（1）金屬桿AB在磁場中切割磁感線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：E＝Blv感應(yīng)電流：I＝金屬桿受到的安培力：F＝BIl＝由牛頓第二定律得：F＝ma解得：a＝v（2）磁力剎車的加速度a＝v，速度越大，減速的加速度越大，當(dāng)速度減到一定程度時，加速度過小，不足以阻止列車；設(shè)動摩擦因數(shù)為μ，由牛頓第二定律可知加速度大?。篴＝＝μg，加速度a恒定，與速度無關(guān)，摩擦力剎車存在不穩(wěn)定性，比如下雨天剎車，動摩擦因數(shù)減小，車可能打滑。（3）水平磁力剎車減速的加速度大小a＝vv＝30m/s時a＝15m/s2，則k＝＝0.5s﹣1，則a＝0.5v，a﹣v圖象如圖所示；當(dāng)v＝10m/s代入解得：x＝40m答：（1）水平磁力剎車減速的加速度a大小隨速度v變化的關(guān)系式是a＝v；（2）磁力剎車：速度越大，減速的加速度越大，當(dāng)速度減到一定程度時，加速度過小，不足以阻止列車；摩擦力剎車：加速度a恒定，與速度無關(guān)，摩擦力剎車存在不穩(wěn)定性；（3）水平磁力剎車減速的加速度大小隨速度變化的圖線如圖所示，過山車在水平軌道上減速到10m/s時滑行的距離是40m。38．【答案與解析】（1）金屬桿未進入磁場前做勻加速直線運動，由圖乙所示v﹣t圖象可知，加速度大?。簩饘贄U，由牛頓第二定律得：F﹣μmg＝ma代入數(shù)據(jù)解得：F＝6N，方向水平向右（2）由圖乙所示圖象可知，金屬桿到達MN瞬間速度為v1＝5m/s金屬桿到達磁場邊界MN時拉力的功率：Pm＝Fv1＝6×5W＝30W（3）金屬桿進入磁場后拉力功率為Pm＝30W，金屬桿最后以v2＝4m/s做勻速直線運動，金屬桿做勻速直線運動時，金屬桿受到的安培力F安培＝BIl＝Bl＝金屬桿做勻速直線運動時設(shè)拉力大小為F1，則F1＝金屬桿做勻速直線運動，由平衡條件得：F1＝F安培+μmg代入數(shù)據(jù)解得：R＝1.1Ω（4）整個過程外力對金屬桿所做的功一部分克服摩擦力和安培力做功，另一部分轉(zhuǎn)化成金屬桿的動能。金屬桿克服安培力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化成熱能。進入磁場前金屬桿的位移：拉力做功：WF＝Fs1+Pm（t2﹣t1）＝6×12.5J+30×（8﹣5）J＝165J金屬桿動能的增加量：△Ek＝﹣0＝J＝8J設(shè)克服安培力做功為WFA，由能量守恒定律得：＝△EK，代入數(shù)據(jù)解得：產(chǎn)生的總焦耳熱：Q總＝WFA＝29.5J，則電阻R產(chǎn)生的焦耳熱：答：（1）進入磁場前，金屬桿所受的外力F大小是6N，方向水平向右；（2）金屬桿到達磁場邊界MN時拉力的功率Pm是30W；（3）電阻的阻值R是1.1Ω；（4）0～8s內(nèi)功與能的轉(zhuǎn)化關(guān)系是：整個過程外力對金屬桿所做的功一部分克服摩擦力和安培力做功，另一部分轉(zhuǎn)化成金屬桿的動能；金屬桿克服安培力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能，最終轉(zhuǎn)化成熱能。這段時間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量是20.28J。39．【答案與解析】（1）導(dǎo)軌做初速度為零的勻加速運動，導(dǎo)軌的速度v＝at回路中感應(yīng)電動勢E＝BLv＝BLat經(jīng)過時間t導(dǎo)軌的位移x＝at2回路總電阻R總＝R+2xR0＝R+at2R0，回路電流I＝＝t＝2s時代入數(shù)據(jù)解得I＝4A，由右手定則可知，MN中的電流由M流向N（2）t＝2s時導(dǎo)體棒MN所受安培力F安培＝ILB＝4×1×1N＝4N導(dǎo)體棒MN對金屬導(dǎo)軌的摩擦力Ff＝μ（m2g+F安培）＝0.5×（1×10+4）N＝7N（3）通過導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電流I相等，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌所受安培力大小相等為F安