高中物理--电磁感应中的综合问题练习
电磁感应与电路问题-----高中物理模块典型题归纳(含详细答案)
电磁感应与电路问题-----高中物理模块典型题归纳（含详细答案）一、单选题1.如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中．一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()A.PQ中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大2.如图表示，矩形线圈绕垂直于匀强磁场磁感线的固定轴O以角速度w逆时针匀速转动时，下列叙述中正确的是（）A.若从图示位置计时，则线圈中的感应电动势e=E m sinwtB.线圈每转1周交流电的方向改变1次C.线圈的磁通量最大时感应电动势为零D.线圈的磁通量最小时感应电动势为零3.如图所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨，置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻。
一根与导轨接触良好、有效阻值为的金属导线ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，不计导轨电阻，则（）A.通过电阻R的电流方向为P→R→MB.a、b两点间的电压为BLvC.a端电势比b端电势高D.外力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热4.闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，则()A.环中产生的感应电动势均匀变化B.环中产生的感应电流均匀变化C.环中产生的感应电动势保持不变D.环上某一小段导体所受的安培力保持不变5.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。
在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为U a、U b、U c 和U d。
下列判断正确的是()A.U a＜U b＜U c＜U dB.U a＜U b＜U d＜U cC.U a＝U b＜U c＝U dD.U b＜U a＜U d＜U c6.如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向在图中已经画出．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法正确的是()A.当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点B.当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点为等电势点C.当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点D.当金属棒向左加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点7.在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示。
人教版初中高中物理选修二第二章《电磁感应》经典练习题(含答案解析)(3)
一、选择题1．科学家发现一种新型合金材料N 45Co5n40Sn10i M （），只要略微加热该材料下面的铜片，这种合金就会从非磁性合金变成强磁性合金。
将两个相同的条状新型合金材料竖直放置，在其正上方分别竖直、水平放置两闭合金属线圈，如图甲、乙所示。
现对两条状新型合金材料下面的铜片加热，则（ ）A ．甲图线圈有收缩的趋势B ．乙图线圈有收缩的趋势C ．甲图线圈中一定产生逆时针方向的感应电流D ．乙图线圈中一定产生顺时针方向的感应电流2．如图为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外绕有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，则（ ）A ．如果线圈中通以恒定电流，冶炼炉就能冶炼金属B ．通过线圈的高频交流电使炉体产生涡流从而熔化炉内金属C ．真空冶炼炉在工作时炉内金属中产生涡流使炉内金属熔化D ．如果真空冶炼炉中金属的电阻率大，则涡流很强，产生的热量很多3．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ 、MN ，MN 的左边有一闭合电路，当PQ 在外力的作用下运动时，MN 向右运动。
则PQ 所做的运动是（ ）A ．向右加速运动B ．向左减速运动C ．向右减速运动或向左加速运动D ．向右加速运动或向左减速运动 4．如图所示，一宽为40cm 的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20cm 的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v =20cm/s ，通过磁场区域。
在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行、取它刚进入磁场时刻t=0时，则选项中能正确反映感应电流强度随时间变化规律的是（电流沿逆时针绕向为正）（）A．B．C．D．5．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。
实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。
下列说法正确的是（）A．图1中，A1与L1的电阻值相同B．图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C．图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D．图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等6．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则由O到D的过程中，下列说法错误的是（）A．O时刻线圈中感应电动势不为零B．D时刻线圈中感应电动势为零C．D时刻线圈中感应电动势最大D．由O至D时间内线圈中平均感应电动势为0.4 V7．法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。
电磁感应规律的综合应用(解析版)-2023年高考物理压轴题专项训练(新高考专用)
压轴题07电磁感应规律的综合应用目录一，考向分析 (1)二．题型及要领归纳 (2)热点题型一以动生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 (2)热点题型二以感生电动势为基综合考查导体棒运动的问题 (9)热点题型三以等间距双导体棒模型考动量能量问题 (16)热点题型四以不等间距双导体棒模型考动量定理与电磁规律的综合问题 (21)热点题型五以棒＋电容器模型考查力电综合问题 (27)三．压轴题速练 (33)一，考向分析1.本专题是运动学、动力学、恒定电流、电磁感应和能量等知识的综合应用，高考既以选择题的形式命题，也以计算题的形式命题。
2.学好本专题，可以极大地培养同学们数形结合的推理能力和电路分析能力，针对性的专题强化，可以提升同学们解决数形结合、利用动力学和功能关系解决电磁感应问题的信心。
3.用到的知识有：左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、平衡条件、牛顿运动定律、函数图像、动能定理和能量守恒定律等。
电磁感应综合试题往往与导轨滑杆等模型结合，考查内容主要集中在电磁感应与力学中力的平衡、力与运动、动量与能量的关系上,有时也能与电磁感应的相关图像问题相结合。
通常还与电路等知识综合成难度较大的试题，与现代科技结合密切,对理论联系实际的能力要求较高。
4.电磁感应现象中的电源与电路(1)产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
(2)在电源内部电流由负极流向正极。
(3)电源两端的电压为路端电压。
5.电荷量的求解电荷量q＝IΔt，其中I必须是电流的平均值。
由E＝n ΔΦΔt、I＝ER总、q＝IΔt联立可得q＝n ΔΦR总，与时间无关。
6.求解焦耳热Q的三种方法(1)焦耳定律：Q＝I2Rt，适用于电流、电阻不变。
(2)功能关系：Q＝W克服安培力，电流变不变都适用。
(3)能量转化：Q＝ΔE(其他能的减少量)，电流变不变都适用。
7.用到的物理规律匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等。
电磁感应现象压轴难题综合题附答案
电磁感应现象压轴难题综合题附答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，两根光滑、平行且足够长的金属导轨倾斜固定在水平地面上，导轨平面与水平地面的夹角37θ=︒，间距为d =0.2m ，且电阻不计。
导轨的上端接有阻值为R =7Ω的定值电阻和理想电压表。
空间中有垂直于导轨平面斜向上的、大小为B =3T 的匀强磁场。
质量为m =0.1kg 、接入电路有效电阻r =5Ω的导体棒垂直导轨放置，无初速释放，导体棒沿导轨下滑一段距离后做匀速运动，取g =10m/s 2，sin37°=0.6，求：（1）导体棒匀速下滑的速度大小和导体棒匀速运动时电压表的示数； （2）导体棒下滑l =0.4m 过程中通过电阻R 的电荷量。
【答案】（1）20m/s 7V （2）0.02C 【解析】 【详解】（1）设导体棒匀速运动时速度为v ，通过导体棒电流为I 。
由平衡条件sin mg BId θ=①导体棒切割磁感线产生的电动势为E =Bdv ②由闭合电路欧姆定律得EI R r=+③ 联立①②③得v =20m/s ④由欧姆定律得U =IR ⑤联立①⑤得U =7V ⑥（2）由电流定义式得Q It =⑦由法拉第电磁感应定律得E t∆Φ=∆⑧B ld ∆Φ=⋅⑨由欧姆定律得EI R r=+⑩ 由⑦⑧⑨⑩得Q =0.02C ⑪2．如图所示，无限长平行金属导轨EF 、PQ 固定在倾角θ=37°的光滑绝缘斜面上，轨道间距L=1m ，底部接入一阻值R=0.06Ω的定值电阻，上端开口，垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T 。
一质量m=2kg 的金属棒ab 与导轨接触良好，ab 与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，ab 连入导轨间的电阻r=0.04Ω，电路中其余电阻不计。
现用一质量M=6kg 的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与ab 相连.由静止释放物体，当物体下落高度h=2.0m 时，ab 开始匀速运动，运动中ab 始终垂直导轨并与导轨接触良好。
电磁感应常考的几种题型
电磁感应常考的几种题型泗县二中倪怀轮题型一：电磁感应与力学的综合问题1、如图所示，磁感应强度的方向垂直于轨道平面倾斜向下，当磁场从零均匀增大时，金属杆ab始终处于静止状态，则金属杆受到的静摩擦力将( D )．A．逐渐增大B．逐渐减小C．先逐渐增大，后逐渐减小D．先逐渐减小，后逐渐增大2、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将（ C ）A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法确定3．如图所示，竖直平行导轨间距L＝20 cm，导轨顶端接有一电键K．导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R＝0.4 Ω，质量m＝10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B＝1 T．当ab棒由静止释放0.8 s后，突然接通电键，不计空气阻力，设导轨足够长．求ab棒的最大速度和最终速度的大小．（g取10 m/s24、如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略·让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．(1)由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当杆ab的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．题型二：电磁感应与能量综合问题5、如图所示，匀强磁场和竖直导轨所在面垂直，金属棒ab 可在导轨上无摩擦滑动，在金属棒、导轨和电阻组成的闭合回路中，除电阻R 外，其余电阻均不计，在ab 下滑过程中：（ C ）A.由于ab 下落时只有重力做功，所以机械能守恒．B.ab 达到稳定速度前，其减少的重力势能全部转化为电阻R 的内能．C.ab 达到稳定速度后，其减少的重力势能全部转化为电阻R 的内能．D.ab 达到稳定速度后，安培力不再对ab 做功．6、匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导体棒ab ，质量为m ，导体棒的电阻与固定电阻R 1和R 2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab 沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v 时，受到安培力的大小为F ．此时下列说法错误的是（ A ）（A ）电阻R 1消耗的热功率为Fv ／3（B ）电阻 R 1消耗的热功率为 Fv ／6．（C ）整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ．（D ）整个装置消耗的机械功率为（F ＋μmgcosθ）v·7、如图所示,质量为m ,边长为L 的正方形线框,在有界匀强磁场上方h 高处由静止自由下落,线框的总电阻为R ,磁感应强度为B 的匀强磁场宽度为2L .线框下落过程中,ab 边始终与磁场边界平行且处于水平方向.已知ab 边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动.求:（1）cd 边刚进入磁场时线框的速度.（2）线框穿过磁场的过程中,产生的焦耳热.8、如图所示，AB ．CD 是两根足够长的固定平行金属导轨，两轨间距离为L ，导轨平面与水平面的夹角为θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感应强度为B ，在导轨的AC 端连接一个阻值为R 的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab ，质量为m ，电阻为R ，与导轨的动摩擦因数为μ ，从静止开始沿导轨下滑，求：（1）ab 棒的最大速度（2）ab 释放的最大功率 （3）若ab 棒下降高度h 时达到最大速度，在这个过程中，ab 棒产生的焦耳热为多大？B a θ D R b A C题型三：电磁感应中的图像问题9、如图3所示，竖直放置的螺线管与导线abed 构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平面桌面上有一导体圆环．导线abcd 所围区域内磁场的磁感强度按图1 5—11中哪一图线所表示的方式随时问变化时，导体圆环将受到向上的磁场力作用?( A )．图3 A B C D10、如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc 的ab 边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab 边垂直．则下列各图中哪一个可以定性地表示线框在进入磁场的过程中感应电流随时间变化的规律： ( D )11．如图所示，一有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，方向分 别垂直纸面向里和向外，磁场宽度均为L ，在磁场区域的左侧相距为L处，有一边长为L 的正方形导体线框，总电阻为R ，且线框平面与磁场方向垂直。
高中物理电磁感应精选练习题及答案
【例1】 （2004，综合）发电的基本原理是电磁感应。
发现电磁感应现象的科学家是（ ）A ．安培B ．赫兹C ．法拉第D ．麦克斯韦解析：该题考查有关物理学史的知识，应知道法拉第发现了电磁感应现象。
答案：C【例2】发现电流磁效应现象的科学家是___________，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________，发现电磁感应现象的科学家是___________，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。
解析：该题考查有关物理学史的知识。
答案：奥斯特 安培 法拉第 库仑☆☆对概念的理解和对物理现象的认识【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（ ）A ．磁场对电流产生力的作用B ．变化的磁场使闭合电路中产生电流C ．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D ．电流周围产生磁场解析：电磁感应现象指的是在磁场产生电流的现象，选项B 是正确的。
答案：B★巩固练习1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说确的是（ ）A ．磁感应强度越大的地方，磁通量越大B ．穿过某线圈的磁通量为零时，由B =SΦ可知磁通密度为零 C ．磁通密度越大，磁感应强度越大D ．磁感应强度在数值上等于1 m 2的面积上穿过的最大磁通量解析：B 答案中“磁通量为零”的原因可能是磁感应强度（磁通密度）为零，也可能是线圈平面与磁感应强度平行。
答案：CD2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（ ）A ．Wb/m 2B ．N/A ·mC ．kg/A ·s 2D ．kg/C ·m解析：物理量间的公式关系，不仅代表数值关系，同时也代表单位.答案：ABC3.关于感应电流，下列说法中正确的是（ ）A ．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B ．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C ．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D ．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应 电流答案：D4.在一长直导线以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（ ）A ．保持电流不变，使导线环上下移动B ．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C ．保持电流不变，使导线在竖直平面顺时针（或逆时针）转动D ．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面左右水平移动解析：画出电流周围的磁感线分布情况。
电磁感应现象习题综合题附答案
电磁感应现象习题综合题附答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T ．金属棒ab 从上端由静止开始下滑，金属棒ab 的质量m=0.1kg ．（sin37°=0.6，g=10m/s 2）（1）求导体棒下滑的最大速度；（2）求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度；（3）若经过时间t ，导体棒下滑的垂直距离为s ，速度为v ．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I 0的表达式（各物理量全部用字母表示）．【答案】（1）18.75m/s （2）a=4.4m/s 2（3222mgs mv Rt【解析】【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式，结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程，即可求解；根据牛顿第二定律，由受力分析，列出方程，即可求解；根据能量守恒求解；解：（1）当物体达到平衡时，导体棒有最大速度，有：sin cos mg F θθ= ， 根据安培力公式有： F BIL =， 根据欧姆定律有： cos E BLv I R Rθ==， 解得： 222sin 18.75cos mgR v B L θθ==； （2）由牛顿第二定律有：sin cos mg F ma θθ-= ，cos 1BLv I A Rθ==， 0.2F BIL N ==， 24.4/a m s =；（3）根据能量守恒有：22012mgs mv I Rt =+ ， 解得： 202mgs mv I Rt -=2．如图甲所示，MN 、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定，M 、P 之间接电阻箱R ，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B = 1T ．质量为m 的金属杆ab 水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r ，现从静止释放杆ab ，测得最大速度为v m ．改变电阻箱的阻值R ，得到v m 与R 的关系如图乙所示．已知轨距为L = 2m ，重力加速度g 取l0m/s 2，轨道足够长且电阻不计．求：(1)杆ab 下滑过程中流过R 的感应电流的方向及R =0时最大感应电动势E 的大小； (2)金属杆的质量m 和阻值r ；(3)当R =4Ω时，求回路瞬时电功率每增加2W 的过程中合外力对杆做的功W ． 【答案】(1)电流方向从M 流到P ，E =4V (2)m =0.8kg ，r =2Ω (3)W =1.2J 【解析】本题考查电磁感应中的单棒问题，涉及动生电动势、闭合电路欧姆定律、动能定理等知识．(1)由右手定则可得，流过R 的电流方向从M 流到P 据乙图可得，R=0时，最大速度为2m/s ，则E m = BLv = 4V (2)设最大速度为v ，杆切割磁感线产生的感应电动势 E = BLv 由闭合电路的欧姆定律EI R r=+ 杆达到最大速度时0mgsin BIL θ-= 得 2222sin sin B L mg mg v R r B Lθθ=+ 结合函数图像解得：m = 0.8kg 、r = 2Ω(3)由题意：由感应电动势E = BLv 和功率关系2E P R r =+得222B L V P R r=+则22222221B L V B L V P R r R r∆=-++ 再由动能定理22211122W mV mV =- 得22()1.22m R r W P J B L +=∆=3．图中装置在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中，足够长的光滑导轨固定不动。
高中物理电磁感应练习题及答案
高中物理电磁感应练习题及答案一、选择题1、在电磁感应现象中，下列说法正确的是：A.感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化B.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反C.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同D.感应电流的磁场方向与原磁场方向无关答案：A.感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化。
2、一导体在匀强磁场中匀速切割磁感线运动，产生感应电流。
下列哪个选项中的物理量与感应电流大小无关？A.磁感应强度B.导体切割磁感线的速度C.导体切割磁感线的长度D.导体切割磁感线的角度答案：D.导体切割磁感线的角度。
二、填空题3、在电磁感应现象中，当磁通量增大时，感应电流的磁场方向与原磁场方向_ _ _ _ ；当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 _ _ _ _。
答案：相反；相同。
31、一根导体在匀强磁场中以速度v运动，切割磁感线，产生感应电动势。
如果只增大速度v，其他条件不变，则产生的感应电动势将_ _ _ _ ；如果保持速度v不变，只减小磁感应强度B，其他条件不变，则产生的感应电动势将 _ _ _ _。
答案：增大；减小。
三、解答题5、在电磁感应现象中，有一闭合电路，置于匀强磁场中，接上电源后有电流通过，现将回路断开，换用另一电源重新接上，欲使产生的感应电动势增大一倍，应采取的措施是（）A.将回路绕原路转过90°B.使回路长度变为原来的2倍C.使原电源的电动势增大一倍D.使原电源的电动势和回路长度都增大一倍。
答案：A.将回路绕原路转过90°。
法拉第电磁感应定律是电磁学中的重要规律之一，它描述了变化的磁场产生电场，或者变化的电场产生磁场的现象。
这个定律是法拉第在1831年发现的，它为我们打开了一个全新的领域——电磁学，也为我们的科技发展提供了强大的理论支持。
在高中物理中，法拉第电磁感应定律主要通过实验和理论推导来展示，让学生们能够更直观地理解这个重要的规律。
高中的学生们已经对电场和磁场的基本概念有了一定的了解，他们已经掌握了电场线和磁场线的概念，以及安培定则等基本知识。
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高中物理--电磁感应中的综合问题练习一．选择题1．如图甲所示,左侧接有定值电阻R＝2 Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B＝1 T,导轨间距L＝1 m。
一质量m＝2 kg,阻值r＝2 Ω的金属棒在水平拉力F 作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动,金属棒的v－x图象如图乙所示,若金属棒与导轨间动摩擦因数μ＝0.25,则从起点发生x＝1 m位移的过程中(g＝10 m/s2)( )A．金属棒克服安培力做的功W1＝0.5 JB．金属棒克服摩擦力做的功W2＝4 JC．整个系统产生的总热量Q＝4.25 JD．拉力做的功W＝9.25 J【参考答案】D2．如图所示,固定在水平面上的光滑平行金属导轨,间距为L,右端接有阻值R的电阻,空间存在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连,放在导轨上．初始时刻,弹簧恰处于自然长度．给导体棒水平向右的初速度v0,导体棒开始沿导轨往复运动,在此过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知导体棒的电阻r 与定值电阻R的阻值相等,不计导轨电阻,则下列说法中正确的是( )A．导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左B．导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U＝BLv0C．导体棒开始运动后速度第一次为零时,系统的弹性势能E p＝12 mv2D．导体棒最终会停在初始位置,在导体棒整个运动过程中,电阻R上产生的焦耳热Q＝14 mv2【参考答案】AD二．计算题1.所图所示,匝数N=100、截面积s=1.0×10-2m2、电阻r=0.15Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1,其变化率k=0.80T/s。
线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d=0.20m的竖直导轨,下端连接阻值R=0.50Ω的电阻。
一根阻值也为0.50Ω、质量m=1.0×10-2kg的导体棒ab搁置在等高的挡条上。
在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B2。
接通开关S后,棒对挡条的压力恰好为零。
假设棒始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。
（1）求磁感应强度B2的大小,并指出磁场方向；（2）断开开关S后撤去挡条,棒开始下滑,经t=0.25s后下降了h=0.29m,求此过程棒上产生的热量。
【名师解析】（1）线圈中产生的感应电动势为E=Nt∆Φ∆=NS1Bt∆∆流过导体棒的电流 Iab=22ERr⎛⎫+⎪⎝⎭,导体棒对档条的压力为零,有B2Iabd=mg,联立解得：B2=()2mg R rEd+=0.50T。
方向垂直纸面向外。
2.如图所示,两根电阻不计的光滑金属导轨MAC、NBD水平放置,MA、NB间距L＝0.4 m,AC、BD 的延长线相交于E点且AE＝BE,E点到AB的距离d＝6 m,M、N两端与阻值R＝2 Ω的电阻相连,虚线右侧存在方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场,磁感应强度B＝1 T。
一根长度也为L＝0.4 m、质量m＝0.6 kg、电阻不计的金属棒,在外力作用下从AB处以初速度v0＝2 m/s沿导轨水平向右运动,棒与导轨接触良好,运动过程中电阻R 上消耗的电功率不变,求：(1)电路中的电流I ；(2)金属棒向右运动d2过程中克服安培力做的功W 。
此时金属棒所受安培力为：F ＝BIL 1＝0.16－2x 75(0≤x ≤d 2) 作出F －x 图象,由图象可得运动d2过程中克服安培力所做的功为：W ＝F －x ＝0.16＋0.082×3 J＝0.36 J 。
【参考答案】 (1)0.4 A (2)0.36 J3．如图所示,用水平绝缘传送带输送一正方形单匝闭合铜线框,在输送中让线框随传送带通过一固定的匀强磁场区域,铜线框在进入磁场前与传送带的速度相同,穿过磁场的过程中将相对于传送带滑动。
已知传送带以恒定速度v 0运动,当线框的右边框刚刚到达边界PQ 时速度又恰好等于v 0。
若磁场边界MN 、PQ 与传送带运动方向垂直,MN 与PQ 的距离为d ,磁场的磁感应强度为B ,铜线框质量为m ,电阻均为R ,边长为L (L <d ),铜线框与传送带间的动摩擦因数为μ,且在传送带上始终保持前后边框平行于磁场边界MN ,试求：(1)线框的右边框刚进入磁场时所受安培力的大小；(2)线框在进入磁场的过程中运动加速度的最大值以及速度的最小值；(3)从线框右边框刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对闭合铜线框做的功。
【参考答案】(1)B2L2v0 R(2)B2L2vmR－μg v20－2μg（d－L）(3)2μmg d【名师解析】(1)闭合铜线框右侧边刚进入磁场时产生的电动势E＝BLv产生的电流I＝ER＝BLvR右侧边所受安培力F＝BIL＝B2L2v0 R(3)线框从右边框进入磁场到运动至磁场边界PQ的过程中线框一直受摩擦力f＝μmg由功的公式W f1＝fd得摩擦力做功W f1＝μmgd闭合线框穿出磁场与进入磁场的受力情况相同,则完全穿出磁场的瞬间速度亦为最小速度v,然后速度均匀增加到v0,产生的位移一定为x＝d－L(和在磁场中速度v由增加v0到的位移相同)闭合线框在右边框出磁场到与传送带共速的过程中位移x′＝x＋L＝d。
在此过程中摩擦力再做功W f2＝μmgd因此,闭合铜线框从刚进入磁场到穿出磁场后又相对传送带静止的过程中,传送带对闭合铜线框做的功W＝W f1＋W f2＝2μmgd4.(18分) 如图所示,宽L=2m、足够长的金属导轨MN和M′N′放在倾角为θ=30°的斜面上,在N和N′之间连接一个R=2.0Ω的定值电阻,在AA′处放置一根与导轨垂直、质量m=0.8kg、电阻r =2.0Ω的金属杆,杆和导轨间的动摩擦因数μ=34,导轨电阻不计,导轨处于磁感应强度B =1.0T 、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中。
用轻绳通过定滑轮将电动小车与杆的中点相连,滑轮与杆之间的连线平行于斜面,开始时小车位于滑轮正下方水平面上的P 处（小车可视为质点）,滑轮离小车的高度H =4.0m 。
启动电动小车,使之沿PS 方向以v =5.0m/s 的速度匀速前进,当杆滑到OO ′位置时的加速度a =3.2m/s 2,AA ′与OO ′之间的距离d =1m,求： （1）该过程中,通过电阻R 的电量q ； （2）杆通过OO ′时的速度大小； （3）杆在OO ′时,轻绳的拉力大小；（4）上述过程中,若拉力对杆所做的功为13J,求电阻上的平均电功率。
αBMM ′OO ′A ′AN ′N θ R PSvHdL【参考答案】（1）0.5C （2）3m/s （3）12.56N （4）2.0W（3）杆受的摩擦力cos 3f F mg N μθ==杆受的安培力221()B L F BIL R r ==+安v 代入数据,可得3F N =安根据牛顿第二定律：sin =T f F mg F F ma θ---安 解得:12.56T F N =（4）根据动能定理：211sin 2f W W mgd F mv θ+--=安 解出 2.4W J =-安,电路产生总的电热 2.4Q J =总 那么,R 上的电热 1.2R Q J = 此过程所用的时间cot 0.6H t s vα== R 上的平均电功率 1.2W 2.0W 0.6R Q P t ===考点：法拉第电磁感应定律；牛顿第二定律；动能定理【名师点睛】本题是一道电磁感应与力学、电学相结合的综合体,考查了求加速度、电阻产生的热量,分析清楚滑杆的运动过程,应用运动的合成与分解、E=BLv 、欧姆定律、安培力公式、牛顿第二定律、平衡条件、能量守恒定律即可正确解题；求R 产生的热量时要注意,系统产生的总热量为R 与r 产生的热量之和.5．(14分)如图所示,一面积为S 的单匝圆形金属线圈与阻值为R 的电阻连接成闭合电路,不计圆形金属线圈及导线的电阻．线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度大小均匀增加且变化率为k 的磁场B .电阻R 两端并联一对平行金属板M 、N ,两板间距为d ,N 板右侧xOy 坐标系(坐标原点O 在N 板的下端)的第一象限内,有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场边界OA 和y 轴的夹角∠AOy ＝45°,AOx 区域为无场区．在靠近M 板处的P 点由静止释放一质量为m 、带电荷量为＋q 的粒子(不计重力),经过N 板的小孔,从点Q (0,l )垂直y 轴进入第一象限,经OA 上某点离开磁场,最后垂直x 轴离开第一象限．求：(1)平行金属板M、N获得的电压U；(2)yOA区域内匀强磁场的磁感应强度B；(3)粒子从P点射出至到达x轴的时间．【参考答案】(1)kS(2)2l2mkSq(3)(2d＋π＋24l)m2qkS带电粒子进入磁场区域的运动轨迹如图所示,有qvB＝m v2 r④由几何关系可得r＋rcot 45°＝l⑤联立②③④⑤得B＝2l2mkSq(3)粒子在电场中,有d＝12at21⑥q Ud＝ma⑦粒子在磁场中,有T ＝2πrv⑧t 2＝14T ⑨粒子在第一象限的无场区中,有s ＝vt 3⑩ 由几何关系得s ＝r ⑪粒子从P 点射出至到达x 轴的时间为t ＝t 1＋t 2＋t 3⑫ 联立⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫式可得t ＝(2d ＋π＋24l )m 2qkS6.如图所示,两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L ,导轨上面横放着两根导体棒ab 和cd ,构成矩形回路,两根导体棒的质量皆为m ,电阻皆为R ,回路中其余部分的电阻可不计。
在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B 。
设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd 静止,棒ab 有指向棒cd 的初速度0v ,若两导体棒在运动中始终不接触,求：（1）在运动中产生的焦耳热Q 最多是多少？（2）当ab 棒的速度变为初速度的4/3时,cd 棒的加速度a 是多少？【参考答案】（1）2014Q mv =；（2）2204B L v F a m mR==（2）设ab 棒的速度变为3v 0/4,cd 棒的速度为v ’,由动量守恒定律,003'4mv mv mv =+, 解得：v ’= v 0/4。
此时回路中感应电动势E=034BLv -014BLv =012BLv ,回路中电流I=E/2R=4BLv R, 此时cd 棒所受的安培力F=BIL=2204B L v R ,由牛顿第二定律,cd 棒的加速度a=F/m=2204B L v mR。
考点：动量守恒定律；闭合电路的欧姆定律；导体切割磁感线时的感应电动势【名师点睛】本题主要考查了动量守恒定律、闭合电路的欧姆定律、导体切割磁感线时的感应电动势。