电磁感应高考题大题综合
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。
高考电磁感应经典题型汇总
1.（单选）如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示．在0﹣2T 时间内，直导线中电流向上，则在2T﹣T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ）A ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左B ．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右C ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右D ．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左答案及解析：.C 解：在﹣T 时间内，直线电流方向向下，根据安培定则，知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大，则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左，离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力，所以金属框所受安培力的合力水平向右．故C 正确，A 、B 、D 错误．故选：C ．2.（单选）如图所示，a 、b 、c 三个线圈是同心圆，b 线圈上连接有直流电源E 和电键K ，则下列说法正确的是（ ）A ．在K 闭合的一瞬间，线圈a 中有逆时针方向的瞬时电流，有收缩趋势B ．在K 闭合的一瞬间，线圈c 中有顺时针方向的瞬时电流，有收缩趋势C ．在K 闭合电路稳定后，再断开K 的一瞬间，线圈c 中有感应电流，线圈a 中没有感应电流D ．在K 闭合的一瞬间，线圈b 中有感应电动势；在K 闭合电路稳定后，再断开K 的一瞬间，线圈b 中仍然有感应电动势答案及解析：.D 解：A 、K 闭合时线圈b 中顺时针的电流，根据右手定则可知内部有向里增大的磁场，则a 线圈产生阻碍原磁通量变化的电流；根据楞次定律可知，电流方向为逆时针，线圈受到向外的安培力，故有扩张的趋势；故A 错误；B 、根据楞次定律可知，c 中感应电流为逆时针且有收缩的趋势；故B 错误；C 、在K 闭合电路稳定后，再断开K 的一瞬间，两线圈中均有磁通量的变化，故线圈中均有感应电流；故C 错误D 、在K 闭合的一瞬间，线圈b 中有感应电动势；在K 闭合电路稳定后，再断开K 的一瞬间，线圈b 中仍然有感应电动势；故D 正确；故选：D ．3.（多选）如图所示，一电子以初速度v 沿与金属板平行方向飞入MN 极板间，突然发现电子向M 板偏转，若不考虑磁场对电子运动方向的影响，则产生这一现象的原因可能是（ ）A ．开关S 闭合瞬间B ．开关S 由闭合后断开瞬间C ．开关S 是闭合的，变阻器滑片P 向右迅速滑动D ．开关S 是闭合的，变阻器滑片P 向左迅速滑动答案及解析：AD 解：电子向M 板偏转，说明电子受到向左的电场力，两金属板间的电场由M 指向N ，M 板电势高，N 板电势低，这说明：与两金属板相连的线圈产生的感应电动势：左端电势高，与N 板相连的右端电势低；A 、开关S 闭合瞬间，由安培定则可知，穿过线圈的磁通量向右增加，由楞次定律知在右侧线圈中感应电流的磁场方向向左，产生左正右负的电动势，电子向M板偏振，A正确；B、开关S由闭合后断开瞬瞬间，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律知在右侧线圈中产生左负右正的电动势，电子向N板偏振，B错误；C、开关S是闭合的，变阻器滑片P向右迅速滑动，变阻器接入电路的电阻增大，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律知在上线圈中产生左负右正的电动势，电子向N偏振，C错误；D、开关S是闭合的，变阻器滑片P向左迅速滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电流增大，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律知在上线圈中感应出左正右负的电动势，电子向M偏振，D 正确．故选：AD．4.（单选）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是（）A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d答案及解析：B解：由静止释放到最低点过程中，磁通量减小，且磁场方向向上，由楞次定律，感应电流产生磁场也向上，再由右手螺旋定则可知，感应电流的方向：d→c→b→a→d；同理，当继续向右摆动过程中，向上的磁通量增大，根据楞次定律可知，电流方向是d→c→b→a→d；故选：B．5.（单选）如图甲所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S．在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示．则在0～t0时间内电容器（）A．上极板带正电，所带电荷量为012)( t BB CS-B．上极板带正电，所带电荷量为012)(t BBC-C．上极板带负电，所带电荷量为012)( t BB CS-D．上极板带负电，所带电荷量为012)(t BBC-答案及解析：.A解：根据法拉第电磁感应定律，电动势E=，电容器两端的电压等于电源的电动势，所以电容器所带的带电量．根据楞次定律，在环形导体中产生的感应电动势的方向为逆时针方向，所以电容器的上极板带正电．故A正确，B、C、D错误．故选A．6.（单选）如图，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上．当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c ．已知bc 边的长度为l ．下列判断正确的是（ ）A ．U a ＞U c ，金属框中无电流B ．U b ＞U c ，金属框中电流方向沿a ﹣b ﹣c ﹣aC ．U bc =﹣21Bl 2ω，金属框中无电流D ．U bc =21Bl 2ω，金属框中电流方向沿a ﹣c ﹣b ﹣a 答案及解析：.C 解：AB 、导体棒bc 、ac 做切割磁感线运动，产生感应电动势，根据右手定则，感应电动势的方向从b 到c ，或者说是从a 到c ，故U a =U b ＜U c ，磁通量一直为零，不变，故金属框中无电流，故A 错误，B 错误； CD 、感应电动势大小=Bl （）=Bl 2ω，由于U b ＜U c ，所以U bc =﹣Bl 2ω，磁通量一直为零，不变，金属框中无电流，故C 正确，D 错误；故选：C ．7.（多选）如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出．已知匀强磁场区域的宽度L 大于线框的高度h ，那么下列说法中正确的是（ ）A ．线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生B ．线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生C ．线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能变成电能D ．整个线框都在磁场中运动时，机械能转变成内能答案及解析：AC 解：A 、B 、线框在进入和穿出磁场的过程中，穿过线框的磁通量发生变化，有感应电流产生，而整个线框都在磁场中运动时，线框的磁通量不变，没有感应电流产生．故A 正确，B 错误．C 、线框在进入和穿出磁场的过程中，产生感应电流，线框的机械能减小转化为电能．故C 正确．D 、整个线框都在磁场中运动时，没有感应电流产生，线框的重力势能转化为动能，机械能守恒．故D 错误．故选：AC ．8.（多选）如图所示，相距为d 的两条水平虚线L 1、L 2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，正方形线圈abcd 边长为L （L ＜d ），质量为m 、电阻为R ，将线圈在磁场上方h 高处静止释放，cd 边刚进入磁场时速度为v 0，cd 边刚离开磁场时速度也为v 0，则线圈穿过磁场的过程中（从cd 边刚进入磁场一直到ab 边离开磁场为止）：（ ）A ．感应电流所做的功为2mgdB ．线圈的最小速度可能为22L B mgR C ．线圈的最小速度一定是)(2d L h g -+D ．线圈穿出磁场的过程中，感应电流为逆时针方向答案及解析：.ABC解：A、据能量守恒，研究从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程：动能变化量为0，重力势能转化为线框进入磁场的过程中产生的热量，Q=mgd．cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，所以从cd边刚穿出磁场到ab边离开磁场的过程，线框产生的热量与从cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程产生的热量相等，所以线圈从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程，产生的热量Q′=2mgd，感应电流做的功为2mgd，故A正确．B、线框可能进入磁场先做减速运动，在完全进入磁场前已做匀速运动，刚完全进入磁场时的速度最小，有：mg=，解得可能的最小速度v=，故B正确．C、因为进磁场时要减速，线圈全部进入磁场后做匀加速运动，则知线圈刚全部进入磁场的瞬间速度最小，线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程，根据能量守恒定律得：mg（h+L）=Q+，解得最小速度v=，故C正确．D、线圈穿出磁场的过程，由楞次定律知，感应电流的方向为顺时针，故D错误．故选：ABC．9.（单选）在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个矩形的金属导体框，规定磁场方向向上为正，导体框中电流的正方向如图所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图变化时，下图中正确表示导体框中感应电流变化的是（）A．B．C．D．答案及解析：.C解：根据法拉第电磁感应定律有：E=n=n s，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与B﹣t图象中的斜率成正比，由图象可知：0﹣2s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针（俯视）即为正值，而在2﹣4s斜率不变，电流方向为逆时针，整个过程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变；根据楞次定律，向上的磁场先减小，再向下磁场在增大，则感应电流方向为逆时针，即为负方向，故ABD错误，C正确．故选：C．10.（多选）如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示．t=0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正．则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是（）A．B．C．D．答案及解析：.AC解：A、0～2s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，为正值．根据法拉第电磁感应定律，E==B0S为定值，则感应电流为定值，．在2～3s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，为正值，大小与0～2s 内相同．在3～4s内，磁感应强度垂直纸面向外，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与0～2s内相同．在4～6s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与0～2s内相同．故A正确，B错误．C、在0～2s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，电流恒定不变，根据F A=BIL，则安培力逐渐减小，cd边所受安培力方向向右，为负值．0时刻安培力大小为F=2B0I0L．在2s～3s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据F A=BIL，则安培力逐渐增大，cd 边所受安培力方向向左，为正值，3s末安培力大小为B0I0L．在2～3s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向右，为负值，第4s初的安培力大小为B0I0L．在4～6s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，6s末的安培力大小2B0I0L．故C正确，D错误．故选AC．11.（单选）圆形导线框固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向外，磁感应强度B随时间变化规律如图示，若规定逆时针方向为感应电流i的正方向，下列图中正确的是（）A．B．C．D．答案及解析：C解：由B﹣t图象可知，0﹣1s内，线圈中磁通量增大，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为正方向，故BD错误；由楞次定律可知，1﹣2s内电路中的电流为顺时针，为正方向，2﹣3s内，电路中的电流为顺时针，为正方向，3﹣4s内，电路中的电流为逆时针，为正方向，A错误，C正确；故选：C．12.（单选）一正三角形导线框ABC（高度为a）从图示位置沿x轴正向匀速穿过两匀强磁场区域．两磁场区域磁感应强度大小均为B、方向相反、垂直于平面、宽度均为a．图乙反映感应电流I与线框移动距离x的关系，以逆时针方向为电流的正方向．图象正确的是（）A．B．C．D．答案及解析：.C解：A、x在a～2a范围，线框穿过两磁场分界线时，BC、AC边在右侧磁场中切割磁感线，有效切割长度逐渐增大，产生的感应电动势E1增大，AC边在左侧磁场中切割磁感线，产生的感应电动势E2增大，两个电动势串联，总电动势E=E1+E2增大．故A错误；B、x在0～a范围，线框穿过左侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值．故B错误；CD、在2a～3a，线框穿过左侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值．故C正确，D错误．故选：C．13.（多选）如图，A、B为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈（自感系数较大；直流电阻不计），E为电源，S为开关．下列说法正确的是（）A．闭合开关稳定后，A、B一样亮B．闭合开关的瞬间，A、B同时亮，但A很快又熄灭C．闭合开关稳定后，断开开关，A闪亮后又熄灭D．闭合开关稳定后，断开开关，A、B立即同时熄灭答案及解析：.BC解：A、B刚闭合S的瞬间，电源的电压同时加到两灯上，由于L的自感作用，L瞬间相当于断路，所以电流通过两灯，两灯同时亮．随着电流的逐渐稳定，L将A灯短路，所以A灯很快熄灭，B灯变得更亮，故A错误，B正确．C、D闭合S待电路达到稳定后，再将S断开，B灯立即熄灭，而L与A灯组成闭合回路，线圈产生自感电动势，相当于电源，A灯闪亮一下而后熄灭，故C正确，D错误．故选：BC14.（单选）如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S 是控制电路的开关、对于这个电路，下列说法中不正确的是（）A．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B．刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不等C．闭合S待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮D．闭合S待电路达到稳定后，再将S断开的瞬间，D1不立即熄灭，D2立即熄灭答案及解析：.B解：A、S闭合瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联，电流相等，故A正确，B错误；C、闭合开关S待电路达到稳定时，D1被短路，D2比开关S刚闭合时更亮，C正确；D、S闭合稳定后再断开开关，D2立即熄灭，但由于线圈的自感作用，L相当于电源，与D1组成回路，D1要过一会在熄灭，故D正确；本题选择错误的，故选：B．15.（单选）如图所示的电路中，A1、A2是完全相同的灯泡，线圈L的自感系数较大，它的电阻与定值电阻R相等．下列说法正确的是（）A．闭合开关S，A1先亮、A2后亮，最后它们一样亮B．闭合开关S，A1、A2始终一样亮C．断开开关S，A1、A2都要过一会才熄灭D．断开开关S，A2立刻熄灭、A1过一会才熄灭答案及解析：C解：A、闭合开关S，电阻R不产生感应电动势，A2立即发光．线圈中电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律得知，自感电动势阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来，所以闭合开关S，A2先亮、A1后亮，最后它们一样亮．故AB错误．C、D断开开关S时，A2灯原来的电流突然消失，线圈中电流减小，产生感应电动势，相当于电源，感应电流流过A1、A2和R组成的回路，所以A1、A2都要过一会才熄灭．故C正确，D错误．16.（多选）如图所示，相同电灯A和B的电阻为R，定值电阻的阻值也为R，L是自感线圈．当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同．再闭合S2，待电路稳定后将S1断开．下列说法中正确的是（）A．A灯将比原来更亮一些后再熄灭B．B灯立即熄灭C．没有电流通过B灯D．有电流通过A灯，方向为b→a答案及解析：.BCD解：A、由于自感形成的电流是在L原来电流的基础上逐渐减小的，并没有超过A灯原来电流，故A灯虽推迟一会熄灭，但不会比原来更亮，故A错误．B、S1闭合、S2断开且电路稳定时两灯亮度相同，说明L的直流电阻亦为R．闭合S2后，L与A灯并联，R与B灯并联，它们的电流均相等．当断开后，L将阻碍自身电流的减小，即该电流还会维持一段时间，在这段时间里，因S2闭合，电流不可能经过B灯和R，只能通过A灯形成b→A→a→L→c→b的电流，所以BCD正确；故选：BCD．17.（多选）如图中甲、乙两图，电阻R和自感线圈L的阻值都较小，接通开关S，电路稳定，灯泡L发光，则（）A．在电路甲中，断开S，L逐渐变暗B．在电路甲中，断开S，L突然亮一下，然后逐渐变暗C．在电路乙中，断开S，L逐渐变暗D．在电路乙中，断开S，L突然亮一下，然后逐渐变暗答案及解析：AD解：A、在电路甲中，断开S，由于线圈阻碍电流变小，导致L将逐渐变暗．故A正确；B、在电路甲中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比电阻的电流小，当断开S，L将不会变得更亮，但会渐渐变暗．故B错误；C、在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致L将变得更亮，然后逐渐变暗．故C错误；D、在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致L将变得更亮，然后逐渐变暗．故D正确；故选：AD．18.（单选）如图所示装置中，cd杆光滑且原来静止．当ab杆做如下哪些运动时，cd杆将向右移动（）A．向右匀速运动B．向右加速运动C．向左加速运动D．向左匀速运动答案及解析：.B解：A、ab杆向右匀速运动，在ab杆中产生恒定的电流，该电流在线圈L1中产生恒定的磁场，在L2中不产生感应电流，所以cd杆不动．故A错误．B、ab杆向右加速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生增大的a到b的电流，根据安培定则，在L1中产生向上增强的磁场，该磁场向下通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生c到d的电流，根据左手定则，受到向右的安培力，向右运动．故B正确．C、ab杆向左加速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生增大的b到a的电流，根据安培定则，在L1中产生向下增强的磁场，该磁场向上通过L2，根据楞次定律，在cd杆上产生d到c的电流，根据左手定则，受到向左的安培力，向左运动．故C错误．D、ab杆向左匀速运动，根据右手定则，知在ab杆上产生不变的b到a的电流，根据安培定则，在L1中产生向下不变的磁场，该磁场向上通过L2，因此没有感应电流，则没有安培力，所以不会移动．故D错误．故选：B．20.截面积为0.2m 2的100匝圆形线圈A 处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，如图所示，磁感应强度正按t B ∆∆=0.02T/s 的规律均匀减小，开始时S 未闭合．R 1=4Ω，R 2=6Ω，C=30µF ，线圈内阻不计．求：（1）S 闭合后，通过R 2的电流大小；（2）S 闭合后一段时间又断开，则S 切断后通过R 2的电量是多少？解：（1）磁感应强度变化率的大小为=0.02 T/s ，B 逐渐减弱， 所以E=n S=100×0.02×0.2 V=0.4 V I== A=0.04 A ， （2）R 2两端的电压为U 2=E=×0.4 V=0.24 V所以Q=CU 2=30×10﹣6×0.24 Q=7.2×10﹣6 C ．21.如图，两足够长的平行粗糙金属导轨MN ，PQ 相距d=0.5m ．导轨平面与水平面夹角为α=30°，处于方向垂直导轨平面向上、磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中，长也为d 的金属棒ab 垂直于导轨MN 、PQ 放置，且始终与导轨接触良好，导体棒质量m=0．lkg ，电阻R=0．lΩ，与导轨之间的动摩擦因数μ=63，导轨上端连接电路如图，已知电阻R 1与灯泡电阻R L 的阻值均为0.2R ，导轨电阻不计，取重力加速度大小g=10m/s 2，（1）求棒由静止刚释放瞬间下滑的加速度大小a ；（2）假若导体棒有静止释放向下加速度运动一段距离后，灯L 的发光亮度稳定，求此时灯L 的实际功率P 及棒的速率v ．解：（1）金属棒刚刚开始时，棒受到重力、支持力和摩擦力的作用，垂直于斜面的方向：N=mgcosα沿斜面的方向：mgsinα﹣μN=ma 代入数据解得：a=0.25g=2.5m/s 2（2）当金属棒匀速下滑时速度最大，达到最大时有mgsinα﹣μN=F 安又 F 安=Bid I= R 总=Ω联立以上方程得金属棒下滑的最大速度为：v m ==m/s=0.8m/s电动势：E=Bdv m =0.5×0.5×0.8=0.2V 电流： A灯泡两端的电压：U L =E ﹣IR=0.2﹣1×0.1=0.1V 灯泡的功率：W22.如图所示，表面绝缘且光滑的斜面MM′N′N固定在水平地面上，斜面所在空间有一边界与斜面底边NN′平行、宽度为d的匀强磁场，磁场方向垂直斜面．一个质量m=0.15kg、总电阻R=0.25Ω的正方形单匝金属框，放在斜面的顶端（金属框上边与MM′重合）．现从t=0时开始释放金属框，金属框将沿斜面下滑．图2给出了金属框在下滑过程中速度v的二次方与对应的位移x的关系图象．取重力加速度g=l0m/s2．求：（1）斜面的倾角θ；（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；（3）金属框在穿过磁场的过程中电阻上生热的功率．解：（1）s=0到s=0.4 m由公式v2=2as，该段图线斜率：，所以有：a==5m/s2，根据牛顿第二定律mgsinθ=ma，得：sinθ=，所以：θ=30°（2）线框通过磁场时，v2=4，v=2 m/s，此时安培力等于重力沿斜面向下的分量：F安=mg sinθ，即：，所以解得： =T（3）由图象可知线框匀速穿过磁场，该过程中线框减少的重力势能转化为焦耳热，所以金属框在穿过磁场的过程中电阻上生热的功率等于重力做功的功率，即：P R=P G=mgsinθ•v=0.15×10×0.5×2W=1.5W23.如图所示，倾角θ为30°的光滑斜面上，有一垂直于斜面向下的有界匀强磁场区域PQNM，磁场区域宽度L=0.1m．将一匝数n=10匝、质量m=0.02kg、边长L=0.1m、总电阻R=0.4Ω的正方形闭合线圈abcd由静止释放，释放时ab边水平，且到磁场上边界PQ的距离也为L，当ab边刚进入磁场时，线圈恰好匀速运动．（g=10m/s2）．求：（1）ab边刚进入磁场时，线圈所受安培力的大小及方向；（2）ab边刚进入磁场时，线圈的速度及磁场磁感应强度B的大小；（3）线圈穿过磁场过程产生的热量．解：（1）ab边刚进入磁场时线框做匀速运动，对线圈受力分析，如图所示，可知：线圈所受安培力的大小 F安=mgsinθ=0.1N方向沿斜面向上．（2）线框进入磁场前沿斜面向下做匀加速直线运动，设ab边刚进磁场时的速度为v，则由机械能守恒定律得：v2=mgL•sin30°得：v=1m/s线框切割磁感线产生的感应电动势 E=nBLv 线框中的感应电流 I=底边所受的安培力 F安=nBIL由以上各式解得：B=0.2T（3）分析可知线圈穿过磁场的过程中一直匀速运动，由能量守恒可得：Q=2mgL•sin30°=0.01J24.如图所示装置由水平轨道、倾角θ=37°的倾斜轨道连接而成，轨道所在空间存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场．质量m、长度L、电阻R的导体棒ab置于倾斜轨道上，刚好不下滑；质量、长度、电阻与棒ab 相同的光滑导体棒cd置于水平轨道上，用恒力F拉棒cd，使之在水平轨道上向右运动．棒ab、cd与导轨垂直，且两端与导轨保持良好接触，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8．（1）求棒ab与导轨间的动摩擦因数μ；（2）求当棒ab刚要向上滑动时cd速度v的大小；（3）若从cd刚开始运动到ab刚要上滑过程中，cd在水平轨道上移动的距离x，求此过程中ab上产生热量Q．解：（1）当ab刚好不下滑，静摩擦力沿导轨向上达到最大，由平衡条件得：mgsin37°=μmgcos37°则μ=tan37°=0.75（2）设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E由法拉第电磁感应定律有 E=BLv设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有 I=设ab所受安培力为F安，有 F安=BIL此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有F安cos37°=mgsin37°+μ（mg cos37°+F安sin37°）代入数据解得：F安==mg又F安=代入数据解得 v=（3）设ab棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总，由能量守恒有 F•x﹣2Q=mv2解得Q=F•x﹣mv2=F•x﹣。
高考物理电磁学练习题库及答案
高考物理电磁学练习题库及答案一、选择题1. 在电场中，带电粒子的运动路径称为（）A. 轨道B. 轨迹C. 路径D. 脉冲2. 下列哪项不是电磁感应现象中主要的应用？A. 电动机B. 发电机C. 变压器D. 电吹风3. 在电磁波中，波长越小，频率越（）A. 大B. 小C. 相等D. 不确定4. 电流大小与导线截面积之间的关系是（）A. 正比例B. 反比例C. 平方反比D. 指数关系5. 下列哪个现象与电磁感应无关？A. 磁铁吸引铁矿石B. 手持电磁铁吸附铁钉C. 相机闪光灯工作D. 电动车行驶二、填空题1. 电流的单位是（）2. 电阻的单位是（）3. 电势差的单位是（）4. 电功的单位是（）5. 法拉是电容的单位，它的符号是（）三、简答题1. 什么是电磁感应？2. 什么是洛仑兹力？3. 简述电阻对电流的影响。
4. 电势差与电压的关系是什么？5. 什么是电容？四、计算题1. 一根导线质量为0.5kg，长度为2m，放在匀强磁场中，当磁感应强度为0.4T时，该导线受到的洛仑兹力大小为多少？（设导线的电流为2A）2. 一台电视机的功率为200W，使用时电流为2A，求电源的电压是多少？3. 一个电容器带电量为5μC，电容为10μF，求该电容器的电势差。
4. 一台电脑的电压为110V，电流为2A，求功率是多少？5. 一根电阻为10欧姆的导线通过电流2A，求该导线两端的电压。
五、综合题1. 请解释什么是电磁感应现象，并列举两个具体的应用。
2. 电流和电势差之间的关系是什么？请给出相关公式并解释其含义。
3. 请计算一个电感为2H的线圈，通过电流为5A，求该线圈的磁场强度。
4. 一个电容器的电容为20μF，通过电流为0.5A，求该电容器两端的电压。
5. 请简述电阻、电容和电感的区别与联系。
答案及解析如下：一、选择题1. B. 轨迹解析：带电粒子在电场中的运动路径称为轨迹。
2. C. 变压器解析：变压器是电磁感应现象的一种重要应用。
高考物理电磁感应现象压轴题综合题附答案
高考物理电磁感应现象压轴题综合题附答案一、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，在倾角30o θ=的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，两磁场宽度均为L 。
一质量为m 、边长为L 的正方形线框距磁场上边界L 处由静止沿斜面下滑，ab 边刚进入上侧磁场时，线框恰好做匀速直线运动。
ab 边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速度直线运动。
重力加速度为g 。
求：（1）线框ab 边刚越过两磁场的分界线ff′时受到的安培力； （2）线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量Q 和所用的时间t 。
【答案】(1)安培力大小2mg ，方向沿斜面向上(2)4732mgL Q = 72Lt g= 【解析】 【详解】(1）线框开始时沿斜面做匀加速运动，根据机械能守恒有21sin 302mgL mv ︒=， 则线框进入磁场时的速度2sin30v g L gL =︒=线框ab 边进入磁场时产生的电动势E =BLv 线框中电流E I R=ab 边受到的安培力22B L vF BIL R==线框匀速进入磁场，则有22sin 30B L vmg R︒= ab 边刚越过ff '时，cd 也同时越过了ee '，则线框上产生的电动势E '=2BLv 线框所受的安培力变为22422B L vF BI L mg R==''=方向沿斜面向上（2）设线框再次做匀速运动时速度为v '，则224sin 30B L v mg R︒='解得4v v ='=根据能量守恒定律有2211sin 30222mg L mv mv Q ︒'⨯+=+解得4732mgLQ =线框ab 边在上侧磁扬中运动的过程所用的时间1L t v=设线框ab 通过ff '后开始做匀速时到gg '的距离为0x ，由动量定理可知：22sin 302mg t BLIt mv mv ︒-='-其中()022BL L x I t R-=联立以上两式解得()02432L x v t vg-=-线框ab 在下侧磁场匀速运动的过程中，有0034x x t v v='=所以线框穿过上侧磁场所用的总时间为123t t t t =++=3．如图所示，足够长且电阻忽略不计的两平行金属导轨固定在倾角为α=30°绝缘斜面上，导轨间距为l =0.5m 。
高考物理法拉第电磁感应定律(大题培优 易错 难题)附答案
一、法拉第电磁感应定律1．如图所示,在磁感应强度B =1.0 T 的有界匀强磁场中(MN 为边界)，用外力将边长为L =10 cm 的正方形金属线框向右匀速拉出磁场，已知在线框拉出磁场的过程中，ab 边受到的磁场力F 随时间t 变化的关系如图所示，bc 边刚离开磁场的时刻为计时起点(即此时t =0).求:(1)将金属框拉出的过程中产生的热量Q ; (2)线框的电阻R .【答案】（1）2.0×10-3 J （2）1.0 Ω 【解析】 【详解】(1)由题意及图象可知，当0t =时刻ab 边的受力最大，为：10.02N F BIL ==可得：10.02A 0.2A 1.00.1F I BL ===⨯ 线框匀速运动，其受到的安培力为阻力大小即为1F ，由能量守恒：Q W =安310.020.1J 2.010J F L -==⨯=⨯(2) 金属框拉出的过程中产生的热量：2Q I Rt=线框的电阻：3222.010Ω 1.0Ω0.20.05Q R I t -⨯===⨯2．如图甲所示，一个电阻值为R ，匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路。
线圈的半径为r 1。
在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0。
导线的电阻不计，求0至t1时间内(1)通过电阻R1上的电流大小及方向。
(2)通过电阻R1上的电荷量q。
【答案】(1)2020 3n B rRtπ电流由b向a通过R1(2)20213n B r tRtπ【解析】【详解】(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为22022n B rBE n n rt t tππ∆Φ∆===∆∆由闭合电路的欧姆定律，得通过R1的电流大小为20233n B rEIR Rtπ==由楞次定律知该电流由b向a通过R1。
(2)由qIt=得在0至t1时间内通过R1的电量为:202113n B r tq ItRtπ==3．如图(a)所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路，线圈的半径为r1, 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计．求(1) 0~t0时间内圆形金属线圈产生的感应电动势的大小E；(2) 0~t1时间内通过电阻R1的电荷量q．【答案】（1）202n B rEtπ=（2）20123n B t rqRtπ=【解析】【详解】（1）由法拉第电磁感应定律E ntφ∆=∆有202n B rBE n St tπ∆==∆①（2）由题意可知总电阻R总=R+2R=3 R②由闭合电路的欧姆定律有电阻R1中的电流EIR=总③0~t1时间内通过电阻R1的电荷量1q It=④由①②③④式得20123n B t rqRtπ=4．如图所示，两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上，相距为L，处于竖直向下的磁场中，整个磁场由n个宽度皆为x0的条形匀强磁场区域1、2、3、…n组成，从左向右依次排列，磁感应强度的大小分别为B、2B、3B、…nB，两导轨左端MP间接入电阻R，一质量为m的金属棒ab垂直于MN、PQ放在水平导轨上，与导轨电接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。
高考必做大题04：电磁感应
高考必做大题04：电磁感应一、综合题1．如图，足够长的直角金属导轨MO1N与PO2Q平行放置在竖直向上的匀强磁场中，它们各有一部分在同一水平面内，另一部分在同一竖直平面内，两轨相距L=0.5m。
金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，两杆质量均为m=1kg、电阻均为R=1Ω，两杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ=0.5，导轨电阻不计。
当t=0时，对ab杆施加水平向右的力F，使杆ab做初速度为零的匀加速运动，同时将杆cd在竖直面内由静止释放。
已知F随时间的变化关系为F=（6+2t）N，重力加速度g 取10m/s2。
（1）判断流经杆cd的电流方向；（2）求匀强磁场的磁感应强度B的大小和杆ab的加速度a；（3）若前2秒内，水平力F做的功W=17J，求前2s内闭合回路产生的焦耳热Q；（4）请列式分析杆cd由静止释放后的运动状况，并求出杆cd从静止释放到达到最大速度所用的时间。
2．如图甲所示，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一竖直面（纸面）内，其上端接一阻值为R的电阻，在两导轨间OO′下方区域内有垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。
现使长为l、电阻为r、质量为m的金属棒ab由静止开始自OO′位置释放，向下运动距离d后速度不再变化（棒ab与导轨始终保持良好的接触且下落过程中始终保持水平，忽略空气阻力，导轨电阻不计）。
（1）求棒ab在向下运动距离d过程中回路产生的总焦耳热；（2）棒ab从静止释放经过时间t0下降了d2，求此时刻的速度大小；（3）如图乙所示，在OO′上方区域加一面积为S的垂直于纸面向里的匀强磁场B′，棒ab 由静止开始自OO′上方某一高度处释放，自棒ab运动到OO′位置时开始计时，B′随时间t的变化关系B′=kt，式中k为已知常量；棒ab以速度v0进入OO′下方磁场后立即施加一竖直外力使其保持匀速运动。
求在t时刻穿过回路的总磁通量和电阻R的电功率。
3．如图甲所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内，相距为L，轨道端点M、P间接有阻值为R的电阻，导轨电阻不计长度为L、质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直于MN、PQ静止放在导轨上，与MP间的距离为d，棒与导轨接触良好。
2024全国高考真题物理汇编：电磁感应章节综合
2024全国高考真题物理汇编电磁感应章节综合一、单选题1．（2024甘肃高考真题）如图，相距为d 的固定平行光滑金属导轨与阻值为R 的电阻相连，处在磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中长度为L 的导体棒ab 沿导轨向右做匀速直线运动，速度大小为v 。
则导体棒ab 所受的安培力为（）A ．22B d v R，方向向左B ．22B d v R ，方向向右C ．22B L v R ，方向向左D ．22B L v R，方向向右2．（2024甘肃高考真题）工业上常利用感应电炉冶炼合金，装置如图所示。
当线圈中通有交变电流时，下列说法正确的是（）A ．金属中产生恒定感应电流B ．金属中产生交变感应电流C ．若线圈匝数增加，则金属中感应电流减小D ．若线圈匝数增加，则金属中感应电流不变3．（2024广东高考真题）电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。
两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B ．磁场中，边长为L 的正方形线圈竖直固定在减震装置上。
某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。
关于图乙中的线圈。
下列说法正确的是（）A ．穿过线圈的磁通量为2BL B ．永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大C ．永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小D ．永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向4．（2024江苏高考真题）如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a 、b ，线圈a 处在匀强磁场中，现将线圈a 从磁场中匀速拉出，线圈a 、b 中产生的感应电流方向分别是（）A ．顺时针，顺时针B ．顺时针，逆时针C ．逆时针，顺时针D ．逆时针，逆时针5．（2024湖北高考真题）《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好（原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。
高考物理电磁感应现象压轴题综合题
高考物理电磁感应现象压轴题综合题一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，两根竖直固定的足够长的金属导轨ad 和bc ，相距为L=10cm ；另外两根水平金属杆MN 和EF 可沿导轨无摩擦地滑动，MN 棒的质量均为m=0.2kg ，EF 棒的质量M =0.5kg ，在两导轨之间两棒的总电阻为R=0.2Ω（竖直金属导轨的电阻不计）；空间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B=5T ，磁场区域足够大；开始时MN 与EF 叠放在一起放置在水平绝缘平台上，现用一竖直向上的牵引力使MN 杆由静止开始匀加速上升，加速度大小为a =1m/s 2，试求：（1）前2s 时间内流过MN 杆的电量（设EF 杆还未离开水平绝缘平台）； （2）至少共经多长时间EF 杆能离开平台。
【答案】（1）5C ；（2）4s 【解析】 【分析】 【详解】解：（1）t=2s 内MN 杆上升的距离为21 2h at = 此段时间内MN 、EF 与导轨形成的回路内，磁通量的变化量为BLh ∆Φ=产生的平均感应电动势为E t ∆Φ=产生的平均电流为E I R=流过MN 杆的电量q It =代入数据解得25C 2BLat q R==（2）EF 杆刚要离开平台时有BIL Mg =此时回路中的电流为E I R=MN 杆切割磁场产生的电动势为E BLv =MN 杆运动的时间为v t a=代入数据解得224s MgRt B L a==2．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1 m ，导轨平面与水平面成θ = 37°角，下端连接阻值为R ＝2Ω的电阻．磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度为0.4T ．质量为0.2kg 、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25．金属棒沿导轨由静止开始下滑．(g=10m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向； (2)求金属棒下滑速度达到5m/s 时的加速度大小； (3)当金属棒下滑速度达到稳定时，求电阻R 消耗的功率． 【答案】（1）由a 到b （2）22/a m s =（3）8P W = 【解析】 【分析】 【详解】（1）由右手定则判断金属棒中的感应电流方向为由a 到b ．（2）金属棒下滑速度达到5/m s 时产生的感应电动势为0.4152E BLv V V ==⨯⨯= 感应电流为1EI A R==，金属棒受到的安培力为0.4110.4?F BIL N N ==⨯⨯= 由牛顿第二定律得：mgsin mgcos F ma θμθ--=，解得：22/a m s =． （3）设金属棒运动达到稳定时，所受安培力为F '，棒在沿导轨方向受力平衡mgsin mgcos F θμθ=+'，解得：0.8F N '=，又：F BI L '='，0.820.41F I A A BL ''===⨯电阻R 消耗的功率：28P I R W ='=． 【点睛】该题考查右手定则的应用和导体棒沿着斜面切割磁感线的运动，该类题型综合考查电磁感应中的受力分析与法拉第电磁感应定律的应用，要求的解题的思路要规范，解题的能力要求较高．3．如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L ＝0.4 m ．导轨右端接有阻值R ＝1 Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好．导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd 内有方向竖直向下的匀强磁场，bd 连线与导轨垂直，长度也为L .从0时刻开始，磁感应强度B 的大小随时间t 变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s 后刚好进入磁场．若使棒在导轨上始终以速度v ＝1 m/s 做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E 大小；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F ，以及棒通过三角形abd 区域时电流I 与时间t 的关系式．【答案】(1)0.04 V ； (2)0.04 N ， I ＝22Bv tR；【解析】 【分析】 【详解】⑴在棒进入磁场前，由于正方形区域abcd 内磁场磁感应强度B 的变化，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，在棒进入磁场前回路中的电动势为E ＝＝0.04V⑵当棒进入磁场时，磁场磁感应强度B ＝0.5T 恒定不变，此时由于导体棒做切割磁感线运动，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中的电动势为：e ＝Blv ，当棒与bd 重合时，切割有效长度l ＝L ，达到最大，即感应电动势也达到最大e m ＝BLv ＝0.2V ＞E ＝0.04V根据闭合电路欧姆定律可知，回路中的感应电流最大为：i m ＝＝0.2A根据安培力大小计算公式可知，棒在运动过程中受到的最大安培力为：F m ＝i m LB ＝0.04N 在棒通过三角形abd 区域时，切割有效长度l ＝2v （t －1）（其中，1s≤t≤＋1s ） 综合上述分析可知，回路中的感应电流为：i ＝＝（其中，1s≤t≤＋1s ）即：i ＝t －1（其中，1s≤t≤1.2s ） 【点睛】注意区分感生电动势与动生电动势的不同计算方法，充分理解B-t 图象的含义．4．如图所示，将边长为a 、质量为m 、电阻为R 的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b 、磁感应强度为B 的匀强磁场区域，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场．整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f ，且线框不发生转动．求：(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v 2； (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v 1； (3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q . 【答案】(1)22mg fR B a - (2)()22122Rv mg f B a =-(3)()()()2224432mR Q mg f mg f a b B a ⎡⎤=--++⎣⎦ 【解析】 【分析】(1)下落阶段匀速进入磁场说明线框所受力：重力、空气阻力及向上的安培力的合力为零.(2)对比线框离开磁场后继续上升一段高度（设为h ），然后下落相同高度h 到匀速进入磁场时两个阶段受力情况不同，合力做功不同，由动能定理：线框从离开磁场至上升到最高点的过程．(3)求解焦耳热Q ，需要特别注意的是线框向上穿过磁场是位移是a+b 而不是b ，这是易错的地方 【详解】(1)线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间，由平衡知识有：222B a v mg f R=+解得：222()mg f Rv B a -=(2)线框从离开磁场至上升到最高点的过程，由动能定理：2110()02mg f h mv -+=- 线圈从最高点落至进入磁场瞬间：211()2mg f h mv -= 联立解得：221222()mg f Rv v mg f mg f B a+==-- (3)线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有：220111()()22Q mg f a b mv mv +++=- 而012v v =解得：222443[()]()()2mR Q mg f mg f a b B a=--++ 即线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热为222443[()]()()2mR Q mg f mg f a b B a=--++ 【点睛】此类问题的关键是明确所研究物体运动各个阶段的受力情况，做功情况及能量转化情况，选择利用牛顿运动定律、动能定理或能的转化与守恒定律解决针对性的问题，由于过程分析不明而易出现错误.5．如图所示，宽度L ＝0.5 m 的光滑金属框架MNPQ 固定于水平面内，并处在磁感应强度大小B ＝0.4 T ，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布．将质量m ＝0.1 kg ，电阻可忽略的金属棒ab 放置在框架上，并与框架接触良好．以P 为坐标原点，PQ 方向为x 轴正方向建立坐标．金属棒从0x 1?m ＝处以0v 2?m /s ＝的初速度，沿x 轴负方向做2a 2?m /s ＝的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用．求：(1)金属棒ab 运动0.5 m ，框架产生的焦耳热Q ；(2)框架中aNPb 部分的电阻R 随金属棒ab 的位置x 变化的函数关系；(3)为求金属棒ab 沿x 轴负方向运动0.4 s 过程中通过ab 的电荷量q ，某同学解法为：先算出经过0.4 s 金属棒的运动距离x ，以及0.4 s 时回路内的电阻R ，然后代入BLxq R R∆Φ＝＝求解．指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果． 【答案】(1)0.1 J (2)R x ＝(3)0.4C 【解析】【分析】 【详解】(1)金属棒仅受安培力作用，其大小0.120.2?F ma N ⨯＝＝＝金属棒运动0.5 m ，框架中产生的焦耳热等于克服安培力做的功所以0.20.50.1?Q Fx J ＝＝＝⨯. (2)金属棒所受安培力为F BIL ＝E BLv I R R ＝＝所以22B L RF ma v＝＝由于棒做匀减速直线运动v所以R ===(3)错误之处是把0.4 s 时回路内的电阻R 代入BLxq R＝进行计算． 正确的解法是q It ＝ 因为F BIL ma ＝＝ 所以ma 0.12q t 0.40.4?C BL 0.40.5⨯⨯⨯＝＝＝ 【点睛】电磁感应中的功能关系是通过安培力做功量度外界的能量转化成电能．找两个物理量之间的关系是通过物理规律一步一步实现的．用公式进行计算时，如果计算的是过程量，我们要看这个量有没有发生改变．6．如图甲所示。
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电磁感应电路问题一、平行导轨，匀强磁场(1990年全国)32．参考解答:把PQ作为电源,阻为R,电动势为εε=Blv……………1．评分标准:全题7分.正确列出1．式得1分.正确得出2．、3．、4．、5．式各得1分.正确得出aP段中电流的大小和流向再各得1分.（2005年）34.(7分)如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体棒ab长l＝0.5m，其电阻为r，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4T.现使ab以v ＝10m／s的速度向右做匀速运动.(1)ab中的感应电动势多大?(2)ab中电流的方向如何?(3)若定值电阻R＝3，OΩ,导体棒的电阻r＝1.O Ω,，则电路电流大?34.（共7分）（1）ab中的感应电动势为：①代入数据得：E=2.0V ②（2）ab中电流方向为b→a（3）由闭合电路欧姆定律，回路中的电流EIR r=+③代入数据得：I＝0.5A ④评分标准：本题7分，其中第（1）问2分，第二问2分，第三问3分。
第（1）问中①、②各1分。
第（2）问中，正确得出ab中电流的方向给2分。
第（3）问中，③式给2分，④式给1分。
（2008年全国2卷）24．（19分）如图，一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r，其两端放在位于水平面间距也为l的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面。
开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v0。
在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I 保持恒定。
导体棒一直在磁场中运动。
若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率。
24.（19分）导体棒所受的安培力为F ＝IlB ①该力大小不变，棒做匀减速运动，因此在棒的速度v 0从减小v 1的过程中，平均速度为)(2110v v v += ② 当棒的速度为v 时，感应电动势的大小为 E ＝lvB ③棒中的平均感应电动势为B v l E = ④由②④式得21=E l (v 0＋v 1)B ⑤ 导体棒中消耗的热功率为P 1＝I 2r ⑥负载电阻上消耗的平均功率为I E P =2－P 1 ⑦由⑤⑥⑦式得 212=P l (v 0＋v 1)BI －I 2r ⑧评分参考：①式3分（未写出①式，但能正确 论述导体棒做匀减速运动的也给这3分），②③ 式各3分，④⑤式各2分，⑥⑦⑧式各2分。
（2005年卷）24、两根光滑的长直金属导轨导轨MN 、M'N '平行置于同一水平面，导轨间距为l ，电阻不计，M 、M '处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R ，电容器的电容为C 。
长度也为l 、阻值同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中。
ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab 运动距离为s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q 。
求：⑴ab 运动速度v 的大小；⑵电容器所带的电荷量q 。
24、（18分） 解：⑴设ab 上产生的感应电动势为E ，回路中电流为I ，ab 运动距离s 所用的时间为t ，则有：E ＝BLv 4EI R=s t t =Q ＝I 2(4R )t 由上述方程得：224QRv B l s=⑵设电容器两极板间的电势差为U ，则有：U ＝IR电容器所带电荷量为：q ＝CU 解得：CQR q Bls =二、平行导轨，非匀强磁场（2003年）18．（13分）如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r 0＝0.10Ω/m ，导轨的端点P 、Q 用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l ＝0.20m 。
有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B 与时间t 的关系为B ＝kt ，比例系数k ＝0.020T/s ，一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t ＝0时刻，金属杆紧靠在P 、Q 端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t ＝6.0s 时金属杆所受的安培力。
18．（13分）以a 表示金属杆运动的加速度，在t 时刻，金属杆与初始位置的距离221at L = 此时杆的速度，这时，杆与导轨构成的回路的面积LI S =，回路中的感应电动势 k tB t t B t B Blv tBS=∆∆-∆+=∆∆=+∆∆=)(ktB 而ε回路的总电阻02Lr R = 回路中的感应电流Ri ε=作用于杆的安培力Bli F = 解得t r l k F 022123=，代入数据为N F 31044.1-⨯=三、双棒平行导轨，匀强磁场（2008年卷）18．（17分）如图（a ）所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L =0.3m ．导轨左端连接R ＝0.6 Ω的电阻，区域abcd 存在垂直于导轨平面B =0.6T 的匀强磁场，磁场区域宽D =0.2 m ．细金属棒A 1和A 2用长为2D =0.4m 的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为t =0.3 Ω,导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度r =1.0 m/s 沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A 1进入磁场（t =0）到A 2离开磁场的时间，不同时间段通过电阻R 的电流强度，并在图（b ）中画出．18．解析：0－t 1（0－0.2s ） A 1产生的感应电动势：V BDv E 18.00.13.06.0=⨯⨯==电阻R 与A 2并联阻值：Ω=+⋅=2.0rR rR R 并所以电阻R 两端电压Ω=⨯+=+=072.018.03.02.02.0E rR R U 并并通过电阻R 的电流：A R U I 12.06.0072.01===t 1－t 2（0.2－0.4s ）E=0, I 2=0t 2－t 3（0.4－0.6s ） 同理：I 3=0.12A四、竖直平行导轨，匀强磁场 （2005年卷）23．（16分）图中MN 和PQ 为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l 为0.40m ，电阻不计。
导轨所在平面与磁感应强度B 为0.50T 的匀强磁场垂直。
质量m 为6.0×10-3kg 、电阻为1.0Ω的金属杆ab 始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。
导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R 1。
当杆ab 达到稳定状态时以速率v 匀速下滑，整个电路消耗的电功率P 为0.27W ，重力加速度取10m/s 2，试求速率v 和滑动变阻器接入电路部分的阻值R 2。
R 2laMB v23.由能量守恒定律得：mgv=P ① 代入数据得：v=4.5m/s ② 又 E ＝BLv ③ 设电阻R a 与R b 的并联电阻为R 外，ab 棒的电阻为r ，有111a bR R R +外＝ ④ EI R r=+外 ⑤ P=IE ⑥代入数据得：2R ＝6.0Ω（2011年全国大纲卷）24．（15分）如图，两根足够长的金属导轨ab 、cd 竖直放置，导轨间距离为L ，电阻不计。
在导轨上端并接两个额定功率均为P 、电阻均为R 的小灯泡。
整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。
现将一质量为m 、电阻可以忽略的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放。
金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。
已知某时刻后两灯泡保持正常发光。
重力加速度为g 。
求： ⑴磁感应强度的大小：⑵灯泡正常发光时导体棒的运动速率。
答案：⑴2mgRB L P=⑵2P v mg =解析：（1）设小灯泡的额定电流为I 0，有P=I 02R ①由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻，小灯泡保持正常发光，流经MN 电流为I=2I 0 ② 此时金属棒MN 所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有 mg =BIL ③ 联立①②③式得 2mg RB L P=④ （2）设灯泡正常发光时，导体棒的速率为v ，由电磁感应定律和欧姆定律得E =BLv ⑤ E =RI 0 ⑥ 联立①②④⑤⑥式得2Pv mg=⑦五、单轨圆形环问题，匀强磁场（2002年全国）15．（12分）如图所示，半径为Ｒ、单位长度电阻为λ的均匀导体圆环固定在水平面 上，圆环中心为Ｏ．匀强磁场垂直水平面方向向下， 磁感强度为Ｂ．平行于直径ＭＯＮ的导体杆，沿垂 直于杆的方向向右运动．杆的电阻可以忽略不计， 杆与圆环接触良好，某时刻，杆的位置如图，∠ａ Ｏｂ＝2θ，速度为ｖ，求此时刻作用在杆上安培 力的大小．15．如图所示，杆切割磁力线时，ａｂ部分产生的感应电动势Ｅ＝ｖＢ（2Ｒｓｉｎθ）， 此时弧ａｃｂ和弧ａｄｂ的电阻分别为2λＲ（π－θ）和2λＲθ，它们并联后的电阻为 ｒ＝2λＲθ（π－θ）／π， 杆中的电流为Ｉ＝Ｅ／ｒ，a c M Nb d L作用在杆上的安培力为Ｆ＝ＩＢ（2Ｒｓｉｎθ），由以上各式解得Ｆ＝（2πｖＢ２Ｒ／λ）（ｓｉｎ２θ／θ（π－θ））．（2001年）22．（3分）半径为a的圆形区域有均匀磁场，磁感强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计（1）若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO’的瞬时（如图所示）MN中的电动势和流过灯L1的电流。
（2）撤去中间的金属棒MN将右面的半圆环OL2O’以OO’为轴向上翻转90o，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为ΔB/Δt＝（4 /3.14）T/s，求L1的功率。
无字母22解：（1）ε1＝B2av＝0.2×0.8×5＝0.8V ①I1＝ε1/R＝0.8/2＝0.4A ②（2）ε2＝ΔФ/Δt＝0.5×πa2×ΔB/Δt＝0.32V ③P1＝(ε2/2)2/R＝1.28×102W ④1，28 *10-2 评分标准：全题13分．第（1小题6分，第（2）小题7分。
其中（1）正确得出①式得3分，得出②式得3分；（2）得出③式4分，得出④式得3分。
六、其他形状导轨，匀强磁场（2003）22．（14分）如图所示，OACO为置于水平面的光滑闭合金属导轨，O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示），R1=4Ω、R2=8Ω（导轨其它部分电阻不计）。
导轨OAC的形状满足⎪⎭⎫⎝⎛=xy3sin2π（单位：m）。
磁感应强度B=0.2T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面。