【2年模拟】(新课标)2016版高考物理大一轮复习 第九章 第3讲 电磁感应规律的综合应用练习
2016年高考物理一轮复习 第九章 电磁感应中的动力学和能量.
二十八电磁感应中的动力学和能量问题1．(2013·新课标全国卷Ⅱ)如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列vt图象中，可能正确描述上述过程的是( )答案：D 解析：由于导线框闭合，导线框以某一初速度向右运动，其右侧边开始进入磁场时，切割磁感线产生感应电动势和感应电流，右侧边受到安培力作用，做减速运动；导线框完全进入磁场中时，导线框中磁通量不变，不产生感应电流，导线框不受安培力作用，做匀速运动；导线框右侧边开始出磁场时，左侧边切割磁感线产生感应电动势和感应电流，左侧边受到安培力作用，导线框做减速运动；导线框进、出磁场区域时，受到的安培力不断减小，导线框的加速度不断减小，所以可能正确描述导线框运动过程的vt图象是D．2．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，若外力对环做的功分别为W a、W b，则W a∶W b为( )A．1∶4B．1∶2C．1∶1D．不能确定答案：A 解析：根据能量守恒可知，外力做的功等于产生的电能，而产生的电能又全部转化为焦耳热W a＝Q a＝BLv2R a·Lv，W b＝Q b＝B·2Lv2R b·2Lv由电阻定律知R b＝2R a，故W a∶W b＝1∶4.A项正确．3．如图所示，光滑水平面上有竖直向下的有界匀强磁场，磁场宽度为2L、磁感应强度为B．正方形线框abcd的电阻为R，边长为L，线框以与ab垂直的速度3v进入磁场，线框穿出磁场时的速度为v ，整个过程中ab 、cd 两边始终保持与磁场边界平行．则线框全部进入磁场时的速度为( )A ．1.5vB ．2vC ．2.5vD ．2.2v答案：B 解析：设线框全部进入磁场时的速度为v ′，对线框进入磁场的过程，设平均电流、平均加速度分别为I 1、a 1，应用牛顿第二定律得－B I 1L ＝m a 1，a 1＝v ′－3vt 1；对线框出磁场的过程，设平均电流、平均加速度分别为I 2、a 2，应用牛顿第二定律得－B I2L ＝m a 2，a 2＝v －v ′t 2；又由感应电荷量公式q ＝ΔΦR 总＝BL2R 总，故q ＝I 1t 1＝I 2t 2，联立解得v ′＝2v ，故B 对．4．(2015·江苏泰州模拟)如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n ＝100，线圈面积S ＝200 cm 2，线圈的电阻r ＝1 Ω，线圈外接一个阻值R ＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示．下列说法中正确的是有( )A ．线圈中的感应电流方向为顺时针方向B ．电阻R 两端的电压随时间均匀增大C ．线圈电阻r 消耗的功率为4×10－4W D ．前4 s 内闭合回路产生的热量为0.08 J答案：C 解析：由楞次定律知，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，A 选项错误；由法拉第电磁感应定律知，感应电动势恒定，E ＝nS ΔBΔt＝0.1 V ，电阻R 两端的电压不随时间变化，B 选项错误；回路中电流I ＝ER ＋r＝0.02 A ，线圈电阻r 消耗的功率为P ＝I 2r ＝4×10－4W ，C 选项正确；Q ＝I 2(R ＋r )t ＝0.008 J ，D 选项错误．5．如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L ，直导线MN 垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ．电容器的电容为C ，除电阻R 外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线MN 一初速度，使导线MN 向右运动，当电路稳定后，MN 以速度v 向右做匀速运动时( )A ．电容器两端的电压为零B ．电阻两端的电压为BLvC ．电容器所带电荷量为CBLvD ．为保持MN 匀速运动，需对其施加的拉力大小为B 2L 2vR答案：C 解析：当导线MN 匀速向右运动时，导线MN 产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两极板间的电压为U ＝E ＝BLv ，所带电苛量Q ＝CU ＝CBLv ，故A 、B 错，C 对；MN 匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，D 错．6．如图所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热为( )A ．2mgLB ．2mgL ＋mgHC ．2mgL ＋34mgHD ．2mgL ＋14mgH答案：C 解析：设刚进入磁场时的速度为v 1，刚穿出磁场时的速度为v 2＝v 12①线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L . 由题意得12mv 21＝mgH ②12mv 21＋mg ·2L ＝12mv 22＋Q ③ 由①②③得Q ＝2mgL ＋34mgH .C 选项正确．7．如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R 1和R 2相连，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()A ．电阻R 1消耗的热功率为Fv 3B ．电阻R 2消耗的热功率为Fv6C ．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgv sin θD ．整个装置消耗的机械功率为Fv答案： B 解析：上滑速度为v 时，导体棒受力如图所示，则B 2L 2vR ＋R 2＝F ，所以P R 1＝P R 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫BLv 2×32R 2R ＝16Fv ，故选项A 错误，B因为F f ＝μF N ，F N ＝mg cos θ，所以P F f ＝F f v ＝μmgv cos θ，选项C 错误；此时，整个装置消耗的机械功率为P ＝P F ＋P F f ＝Fv ＋μmgv cos θ，选项D 错误．8．(多选)在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ 、MN ，相距为L ，导轨处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．有两根质量均为m 的金属棒a 、b ，先将a 棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c 连接，连接a 棒的细线平行于导轨，由静止释放c ，此后某时刻，将b 也垂直导轨放置，a 、c 此刻起做匀速运动，b 棒刚好能静止在导轨上．a 棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计．则()A ．物块c 的质量是2mg sin θB ．b 棒放上导轨前，物块c 减少的重力势能等于a 、c 增加的动能C ．b 棒放上导轨后，物块c 减少的重力势能等于回路消耗的电能D ．b 棒放上导轨后，a 棒中电流大小是mg sin θBL答案：AD 解析：b 棒恰好静止，受力平衡，有mg sin θ＝F 安，对a 棒，安培力沿导轨平面向下，由平衡条件，mg sin θ＋F 安＝m c g ，由上面的两式可得m c ＝2m sin θ，选项A 正确；根据机械能守恒定律知，b 棒放上导轨之前，物块c 减少的重力势能应等于a 棒、物块c 增加的动能与a 棒增加的重力势能之和，选项B 错误；根据能量守恒可知，b 棒放上导轨后，物块c 减少的重力势能应等于回路消耗的电能与a 棒增加的重力势能之和，选项C 错误；对b 棒，设通过的电流为I ，由平衡条件mg sin θ＝F 安＝BIL ，得I ＝mg sin θBL，a 棒中的电流也为I ＝mg sin θBL，选项D 正确． 9．(多选)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L ，顶端接阻值为R 的电阻．质量为m 、电阻为r 的金属棒在距磁场上边界某处静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图所示，不计导轨的电阻，重力加速度为g ，则( )A ．金属棒在磁场中运动时，流过电阻R 的电流方向为a →bB ．金属棒的速度为v 时，金属棒所受的安培力大小为B 2L 2vR ＋rC ．金属棒的最大速度为mg R ＋rBLD ．金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R 的热功率为⎝ ⎛⎭⎪⎫mg BL 2R答案：BD 解析：金属棒在磁场中向下运动时，由楞次定律可知，流过电阻R 的电流方向为b →a ，选项A 错误；金属棒的速度为v 时，金属棒中感应电动势E ＝BLv ，感应电流I ＝ER ＋r ，所受的安培力大小为F ＝BIL ＝B 2L 2vR ＋r ，选项B 正确；当安培力F ＝mg 时，金属棒下落速度最大，金属棒的最大速度为v ＝mg R ＋rB 2L 2，选项C 错误；金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R 和r 的热功率为P ＝mgv ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫mg BL 2(R ＋r )，电阻R 的热功率为⎝ ⎛⎭⎪⎫mg BL2R ，选项D 正确．10．(多选)如图所示，质量为3m 的重物与一质量为m 的线框用一根绝缘细线连接起来，挂在两个高度相同的定滑轮上，已知线框的横边边长为L ，水平方向匀强磁场的磁感应强度为B ，磁场上下边界的距离、线框竖直边长均为h .初始时刻，磁场的下边缘和线框上边缘的高度差为2h ，将重物从静止开始释放，线框上边缘刚进磁场时，恰好做匀速直线运动，滑轮质量、摩擦阻力均不计．则下列说法中正确的是( )A ．线框进入磁场时的速度为2ghB ．线框的电阻为B 2L 22mg2ghC ．线框通过磁场的过程中产生的热量Q ＝2mghD ．线框通过磁场的过程中产生的热量Q ＝4mgh答案：ABD 解析：从初始时刻到线框上边缘刚进入磁场，由机械能守恒定律得3mg ×2h ＝mg ×2h ＋4mv 2/2，解得线框刚进入磁场时的速度v ＝2gh ，故A 对；线框上边缘刚进磁场时，恰好做匀速直线运动，故所受合力为零，3mg ＝BIL ＋mg ，I ＝BLv /R ，解得线框的电阻R＝B 2L 22mg2gh ，故B 对；线框匀速通过磁场的距离为2h ，产生的热量等于系统重力势能的减少，即Q ＝3mg ×2h －mg ×2h ＝4mgh ，故C 错，D 对．11．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 间距为l ＝0.5 m ，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab 、cd 分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m ＝0.02 kg ，电阻均为R ＝0.1 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B ＝0.2 T ，棒ab 在平行于导轨向上的力F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd 恰好能够保持静止．取g ＝10 m/s 2，问：(1)通过棒cd 的电流I 是多少，方向如何？ (2)棒ab 受到的力F 多大？(3)棒cd 每产生Q ＝0.1 J 的热量，力F 做的功W 是多少？ 答案：(1)1 A 方向由d 至c (2)0.2 N (3)0.4 J 解析：(1)棒cd 受到的安培力F cd ＝IlB①棒cd 在共点力作用下平衡，则F cd ＝mg sin 30°②由①②式，代入数据解得I＝1 A ③根据楞次定律可知，棒cd中的电流方向由d至c. ④(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等F ab＝F cd对棒ab，由共点力平衡知F＝mg sin 30°＋IlB ⑤代入数据解得F＝0.2 N．⑥(3)设在时间t内棒cd产生Q＝0.1 J热量，由焦耳定律知Q＝I2Rt⑦设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势E＝Blv ⑧由闭合电路欧姆定律知I＝E2R⑨由运动学公式知在时间t内，棒ab沿导轨的位移x＝vt ⑩力F做的功W＝Fx ⑪综合上述各式，代入数据解得W＝0.4 J．⑫12．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 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v2；(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；(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)mg－F f RB2a2(2)RB2a2mg2－F2f(3)3mR 22B 4a 4[(mg )2－F 2f ]－(mg ＋F f )(a ＋b ) 解析：(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时有mg ＝F f ＋B 2a 2v 2R解得v 2＝mg －F f RB 2a 2.(2)由动能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程有(mg ＋F f )h ＝12mv 21线框从最高点回落至进入磁场瞬间有(mg －F f )h ＝12mv 22两式联立解得v 1＝mg ＋F f mg －F f v 2＝RB 2a2mg2－F 2f .(3)线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有 12mv 20－12mv 21＝Q ＋(mg ＋F f )(a ＋b ) 且由已知v 0＝2v 1解得Q ＝3mR 22B 4a 4[(mg )2－F 2f ]－(mg ＋F f )(a ＋b )．。
【高考领航】2016届高考物理大一轮复习(人教版)：第九章 电磁感应热点集训(九) 电磁感应图象+能量问题
热点一 电磁感应的图象本热点主要涉及穿过闭合回路的磁场发生变化时的电磁感应现象的图象问题，是高考考查的重点．分析此类问题的关键是正确理解E ＝n ΔΦΔt 的含义，挖掘给定图象(如Φ－t 图象、B －t 图象等)中斜率的隐含信息．题型以选择题为主．1.(2015·安徽江南十校联考)如图所示，正方形区域MNPQ中存在垂直纸面向里的匀强磁场．在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿Q ′N ′方向匀速运动，t ＝0时刻，其四个顶点M ′、N ′、P ′、Q ′恰好在磁场边界中点．下列图象中能反映线框所受安培力F 的大小随时间t 变化规律的是( )解析：选B.设正方形线框边长为a ，由几何关系可知线框M ′N ′边的部分穿出磁场时回路中电动势E ＝BL v ＝B ·2v t ·v ＝2B v 2t ，线框所受安培力F ＝BIL ＝B ·2B v 2t R ·2v t ，则本运动过程F －t 图象为开口向上的抛物线的一部分；Q ′M ′边的部分穿出磁场时回路电动势E ＝BL v ＝B ·2⎝ ⎛⎭⎪⎫22a －v t v ，线框所受安培力 F ＝BIL ＝B ·B ·2⎝ ⎛⎭⎪⎫22a －v t v R ·2⎝ ⎛⎭⎪⎫22a －v t ，本运动过程F －t 图象为开口向上的抛物线的一部分．2.(2015·河北五校联盟调研)如图所示，A是一个边长为L的正方形导线框，每边长电阻为r.现维持线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示由虚线围成的匀强磁场区域．以顺时针方向为电流的正方向，U bc＝φb－φc，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，则b、c两点间的电势差随时间变化的图线应为()解析：选B.线框进入磁场前，即0＜t＜Lv时，U bc＝0；线框进入磁场的过程，即L v＜t＜2L v时，bc边切割磁感线，相当于电源，其他三边相当于外电路，根据右手定则可知，b端电势高于c端，所以U bc＝34BL v；线框完全进入磁场后，即2L v＜t＜4L v时，U bc＝BL v.综上分析，B正确．3．如图甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，则在0～t1时间内，选项图中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是()解析：选D.闭合回路的面积不变，只有磁感应强度改变，由图乙可知，在0～t1时间内，B－t图象的斜率不变，故产生的感应电动势恒定，感应电流的方向不变，根据楞次定律可判断出，感应电流方向始终是由b→a，即始终取负值，A、B错误．因导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态，所以水平外力F与安培力F安沿水平方向的分力等大、反向，又因F安＝BIL∝B，根据左手定则可知，在0～t0时间内，F安的水平分力向右，在t0～t1时间内，F安的水平分力向左，故在0～t0时间内，水平外力F向左，在t0～t1时间内，水平外力F向右，C错误、D正确．4．如图甲所示为磁悬浮列车模型，质量M＝1 kg的绝缘板底座静止在动摩擦因数μ1＝0.1的粗糙水平地面上．位于磁场中的正方形金属框ABCD为动力源，其质量m＝1 kg，边长为1 m，电阻为116Ω，与绝缘板间的动摩擦因数μ2＝0.4.OO′为AD、BC的中线．在金属框内有可随金属框同步移动的磁场，OO′CD区域内磁场如图乙所示，CD恰在磁场边缘以外；OO′BA区域内磁场如图丙所示，AB恰在磁场边缘以内(g＝10 m/s2)．若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则金属框从静止释放后()A．若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为2 m/s2B．若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为7 m/s2C ．若金属框不固定，金属框的加速度为4 m/s 2，绝缘板仍静止D ．若金属框不固定，金属框的加速度为4 m/s 2，绝缘板的加速度为2 m/s 2解析：选D.若金属框固定在绝缘板上，由题意得其感应电动势E ＝ΔB 1Δt ·12S ABCD ＝1×12×1×1 V ＝0.5 V ，感应电流I ＝E R ＝8 A ，AB 边所受安培力F AB ＝B 2IL＝8 N ，取绝缘板和金属框整体进行受力分析，由牛顿第二定律得F AB －μ1(M ＋m )g ＝(M ＋m )a ，解得a ＝3 m/s 2，A 、B 错误；若金属框不固定，对金属框进行受力分析，假设其相对绝缘板滑动，则其所受摩擦力为F f1＝μ2mg ＝0.4×1×10 N ＝4 N ＜F AB ，假设正确；对金属框应用牛顿第二定律得F AB －F f1＝ma 1，解得a 1＝4 m/s 2；对绝缘板应用牛顿第二定律得F f1－F f2＝Ma 2，F f2＝μ1(M ＋m )g ＝2 N ，解得a 2＝2 m/s 2，C 错误、D 正确．热点二 电磁感应中能量问题电磁感应现象的本质是通过磁场力做功将其他形式的能转化为电能的过程．从功和能的角度分析电磁感应问题是力电综合题的另一典型问题，仍是高考命题的热点．题型以计算为主，涉及动力学、电路等相应知识，综合性较强，难度较大．解决此类问题的关键是理顺功能关系，灵活处理能量转化问题．5．(2015·江苏南通二调)(多选)在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ 、MN ，相距为L ，导轨处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．有两根质量均为m 的金属棒a 、b ，先将a 棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c 连接，连接a 棒的细线平行于导轨，由静止释放c ，此后某时刻将b 也垂直导轨放置，a 、c 此刻起做匀速运动，b 棒刚好能静止在导轨上．a 棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计．则( )A ．物块c 的质量是2m sin θB ．b 棒放上导轨前，物块c 减少的重力势能等于a 、c 增加的动能C ．b 棒放上导轨后，物块c 减少的重力势能等于回路消耗的电能D ．b 棒放上导轨后，a 棒中电流大小是mg sin θBL解析：选AD.b 棒恰好静止，受力平衡，有mg sin θ＝F 安，对a 棒，安培力沿导轨平面向下，由平衡条件知mg sin θ＋F 安＝m c g ，由以上两式可得m c ＝2m sin θ，A 正确．根据机械能守恒定律知，b 棒放上导轨之前，物块c 减少的重力势能应等于a 棒、物块c 增加的动能与a 棒增加的重力势能之和，B 错误．根据能量守恒可知，b 棒放上导轨后，物块c 减少的重力势能应等于回路消耗的电能与a 棒增加的重力势能之和，C 错误．对b 棒，设通过的电流为I ，由平衡条件知mg sin θ＝F 安＝BIL ，得I ＝mg sin θBL ，即a 棒中的电流为mg sin θBL ，D 正确．6. (2013·高考上海卷)如图所示，两根相距l ＝0.4 m 、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置，一端与阻值R ＝0.15 Ω的电阻相连．导轨间x ＞0一侧存在沿x 方向均匀增大的稳恒磁场，其方向与导轨平面垂直，变化率k ＝0.5T/m ，x ＝0处磁场的磁感应强度B 0＝0.5 T ．一根质量m ＝0.1 kg 、电阻r ＝0.05 Ω的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直．棒在外力作用下从x ＝0处以初速度v 0＝2 m/s 沿导轨向右运动，运动过程中电阻上消耗的功率不变．求：(1)回路中的电流；(2)金属棒在x ＝2 m 处的速度大小；(3)金属棒从x ＝0运动到x ＝2 m 过程中安培力做功的大小；(4)金属棒从x ＝0运动到x ＝2 m 过程中外力的平均功率．解析：(1)电阻上消耗的功率不变，即回路电流不变，在x ＝0处有E ＝B 0l v 0＝0.4 V ，I ＝E R ＋r＝2 A (2)由题意，磁感应强度B ＝B 0＋kx考虑到电流恒定，在x ＝2 m 处有B 0l v 0R ＋r ＝（B 0＋kx ）l v R ＋r得v ＝23 m/s(3)导体棒受到的安培力F A ＝BIl ＝(B 0＋kx )Il ＝0.4(1＋x )安培力随位置线性变化，则安培力做功W F A ＝12[B 0＋(B 0＋kx )]Ilx代入数据得W F A ＝1.6 J(4)由动能定理W F －W F A ＝12m (v 2－v 20)得外力做功W F ＝W F A ＋12m (v 2－v 20)安培力做功即电阻上消耗的能量，即W F A ＝I 2(R ＋r )t运动时间t ＝W F A I 2（R ＋r ）＝2 s 即P －＝W F t ＝0.71 W答案：(1)2 A (2)23 m/s (3)1.6 J (4)0.71 W7. 如图所示，一矩形金属框架与水平面成角θ＝37°，宽L ＝0.4 m ，上、下两端各有一个电阻R 0＝2 Ω，框架的其他部分电阻不计，框架足够长，垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度B ＝1.0 T ．ab 为金属杆，与框架良好接触，其质量m ＝0.1 kg ，电阻r ＝1.0 Ω，杆与框架的动摩擦因数μ＝0.5.杆由静止开始下滑，在速度达到最大的过程中，上端电阻R 0产生的热量Q 0＝0.5 J(取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求：(1)流过R 0的最大电流；(2)从开始到速度最大的过程中ab 杆沿斜面下滑的距离；(3)在时间1 s 内通过ab 杆某横截面的最大电荷量．解析：(1)当满足BIL ＋μmg cos θ＝mg sin θ时，ab 中有最大电流I m ，则I m ＝（sin θ－μcos θ）mg BL ＝（0.6－0.5×0.8）×0.1×101.0×0.4A ＝0.5 A 流过R 0的最大电流为I 0＝I m 2＝0.25 A(2)Q 总＝4Q 0＝2 J ，E m ＝I m R 总＝0.5×2 V ＝1.0 V此时杆的速度为v m ＝E m Bl ＝ 1.01.0×0.4m/s ＝2.5 m/s 由动能定理得mgx sin θ－μmgx cos θ－Q 总＝12m v 2m －0求得杆下滑的距离x ＝m v 2m ＋2Q 总2mg （sin θ－μcos θ）＝0.1×2.52＋2×22×0.1×10×（0.6－0.5×0.8） m ＝11.56 m (3)1 s 内通过ab 杆的最大电荷量q ＝ΔΦR 总＝B ΔS R 总＝BL v m Δt R 总 ＝1.0×0.4×2.5×12C ＝0.5 C 答案：(1)0.25 A (2)11.56 m (3)0.5 C。
2016届高三物理一轮复习课件：第9章 电磁感应 专题讲座(九) 电磁感应中“杆+导轨”模型问题分析
菜
单
新课标高考总复习考点篇· 物理
专题讲座（九）
面积为 27×0.2×0.2＝1.08， 即前 0.8 s 内导体杆的位 移 x＝1.08 m 1 由能的转化和守恒定律得：Q＝Fx－mgxsin α－2mv2 1 代入数据得：Q＝3.08 J.
【答案】 (1)18 N
(2)3.08 J
菜
单
新课标高考总复习考点篇· 物理
稳定时，两杆的加速度 均为零，两杆的速度之 比为 1/2
菜
单
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专题讲座（九）
(2)初速度为零，一杆受到恒定水平外力的作用
光滑平行导轨 不光滑平行导轨
示意图 质量 m1＝m2 电阻 r1＝r2 长度 L1＝L2
摩擦力 Ff1＝Ff2＝Ff 质量 m1＝m2 电阻 r1＝r2 长度 L1＝L2
(1)金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小； (2)整个过程中R上产生的热量．
菜
单
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专题讲座（九）
【解析】 (1)设杆 ab 刚进入磁场时的速度为 v1，刚离 开磁场时的速度为 v2，则有 1 2 E mgh＝2mv1，E＝Bdv1，I＝ ＝0.01 A. R＋r (2)金属杆飞出桌面后做平抛运动， 1 2 H＝2gt x＝v2t 1 2 1 2 整个过程回路中产生的总热量 Q＝2mv1－2mv2＝0.3 J R 整个过程中 R 上产生的热量 QR＝ · Q＝0.225 J. R＋r
菜 单
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3 R 总＝2R⑤ 设 Q 杆下滑速度大小为 v，产生的感应电动势为 E，有 E I＝ ⑥ R总 E＝B2lv⑦ F＋m1gsin θ＝B2Il⑧ 拉力的瞬时功率为 P＝Fv⑨ 联立以上方程，代入数据得 P＝2 W．⑩
2016届高三物理一轮复习 第九章 电磁感应本章小结课件
由F-mg sin θ-f-F安=ma,解得F=10.4 N
(3)滑杆运动到OO'位置时绳子突然断了,滑杆将继续沿斜面上滑,由机械能
守恒定律,可知它再通过OO'时的速度大小为0.72 m/s,滑杆运动到AA'位置
后做匀速运动的速度设为v2,有
B 2 L2 v2 mg sin θ=μmg cos θ+ ,代入数据,可得v2=0.4 m/s Rr
边的边长为l2,线框的质量为m,电阻为R,线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与
重物相连,重物质量为M,斜面上ef线(ef平行底边)的右方有垂直斜面向上的匀 强磁场,磁感应强度为B,如果线框从静止开始运动,进入磁场的最初一段时间
做匀速运动,且线框的ab边始终平行底边,则下列说法正确的是 (
)
Mg mg sin θ A.线框进入磁场前运动的加速度为 m
轨和斜面导轨区域分别有竖直向上和竖直向下的匀强磁场B1、B2,且B1=B2 =0.5 T。已知从t=0时刻起,杆a在外力F1作用下由静止开始水平向右运动,
杆b在水平向右的外力F2作用下始终保持静止状态,且F2=0.75+0.2t (N)。
(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)
l2 v
之差即为产生的焦耳热,即Mgl2-mgl2 sin θ,D正确。
( Mg mg sin θ ) R
2.如图所示,质量m1=0.1 kg,电阻R1=0.3 Ω,长度l=0.4 m的导体棒ab横放在U
形金属框架上。框架质量m2=0.2 kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩
擦因数μ=0.2。相距0.4 m的MM'、NN'相互平行,电阻不计且足够长。电阻 R2=0.1 Ω的MN垂直于MM'。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应
2016届高三物理一轮复习课件：第9章 电磁感应 专.
专题讲座（九）【解析】 (1根据右手定则知 cd中电流方向由 d流向c，故 ab 中电流方向由a流向b. (2开始放置 ab刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其为Fmax，有Fmax＝m1gsin θ①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＝BLv②设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有 E I＝③ R1＋R2 设 ab 所受安培力为 F 安，有 F 安＝BIL④菜单新课标高考总复习考点篇·物理
专题讲座（九）此时 ab 受到的最大摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有 F 安＝m1gsin θ＋Fmax⑤联立①②③④⑤式，代入数据解得： v＝5 m/s⑥ (3设 cd 棒的运动过程中电路中产生的总热量为 Q 总，由能量守恒定律有1 m2gxsin θ＝Q 总＋2m2v2⑦ R1 由串联电路规律有 Q＝ Q 总⑧ R1＋R2 联立解得：Q＝1.3 J 【答案】 (1由a流向b (25 m/s (31.3 J 菜单新课标高考总复习考点篇·物理
专题讲座（九）菜单新课标高考总复习考点篇·物理。
(新课标)高考物理大一轮复习 第九章 第3讲 电磁感应规
第3讲电磁感应规律的综合应用A组2014—2015年模拟·基础题组时间:25分钟分值:30分选择题(每题6分,共30分)1.(2015贵州六校联盟第二次联考)(多选)水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属棒ab,开始时,ab棒以水平初速度v0向右运动,最后静止在导轨上,就导轨光滑和粗糙两种情况比较,这个过程( )A.安培力对ab棒所做的功不相等B.电流所做的功相等C.产生的总内能相等D.通过ab棒的电荷量相等2.(2015湖北八市联考)(多选)如图所示,等腰直角三角形OPQ区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,磁场区域的OP边在x轴上且长为L。
纸面内一边长为L的单匝闭合正方形导线框(线框电阻为R)的一条边在x轴上,且线框在外力作用下沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场区域,在t=0时该线框恰好位于图中所示的位置。
现规定顺时针方向为导线框中感应电流的正方向,则下列说法正确的有( )A.在0~时间内线框中有正向电流,在~时间内线框中有负向电流B.在~时间内流经线框某处横截面的电荷量为C.在~时间内线框中最大电流为D.0~时间内线框中电流的平均值不等于有效值3.(2014河南名校联考)图中L是绕在铁心上的线圈,它与电阻R、R0、开关S1和电池E构成闭合回路。
线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向,当电流的流向与箭头所示的方向相同,该电流为正,否则为负。
开关S1和S2都处于断开状态。
设在t=0时刻,接通开关S1,经过一段时间,在t=t1时刻,再接通开关S2,则能正确表示L中的电流I随时间t的变化图线的是( )4.(2014重庆杨家坪中学质检)(多选)如图,两根足够长且光滑平行的金属导轨PP'、QQ'倾斜放置,匀强磁场垂直于导轨平面,导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连,板间距离足够大,板间有一带电微粒,金属棒ab水平跨放在导轨上,下滑过程中与导轨接触良好。
2016届高考物理一轮复习第九章电磁感应阶段综合测评讲解
阶段综合测评九电磁感觉( 时间：90 分钟满分： 100 分 )温馨提示：本场考试时间为1. 第Ⅰ卷答案写在答题卡上，第Ⅱ卷书写在试卷上；交卷前请查对班级、姓名、考号.2.90 分钟，注意掌握好答题时间.3. 认真审题，认真作答，永久不要以马虎为借口谅解自己．第Ⅰ卷 ( 选择题，共60 分 )一、选择题 ( 此题共 12 小题，每题 5 分，共 60 分．有的小题给出的四个选项中只有一个选项正确；有的小题给出的四个选项中有多个选项正确，1． (2015 届河南天一大联考高三阶段测试所有选对得 5 分，选对但不全得 3 分，有错选或不答得) 奥斯特发现了电流能在四周产生磁场，法拉第以为磁也一0 分 )定能生电，并进行了大批的实验．图中环形物体是法拉第使用过的线圈，A、B 两线圈绕在同一个铁环上，A与直流电源连结， B 与敏捷电流表连结．实验时未发现电流表指针偏转，即没有“磁生电”，其原由是()A．线圈A中的电流较小，产生的磁场不够强B．线圈B中产生的电流很小，电流表指针偏转不了C．线圈A中的电流是恒定电流，不会产生磁场D．线圈A中的电流是恒定电流，产生稳恒磁场分析：闭合与断开开关S 的瞬时，A线圈中的电流发生了变化，穿过线圈 B 的磁通量发生变化，电流表 G中产生感觉电流．闭合开关 S 后，穿过线圈B的磁通量都不发生变化，电流表 G中没有感觉电流，感觉电流只出此刻磁通量变化的暂态过程中，这是在法拉第研究电磁感觉现象的过程中的瓶颈所在．应选项D切合题意．答案： D2． (2015 届广东省中山一中等七校高三联考) 如下图，在磁感觉强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，有一水平搁置的U形导轨，导轨左端连结一阻值为R的电阻，导轨电阻不计．导轨间距离为L ，在导轨上垂直搁置一根金属棒MN，与导轨接触优秀，电阻为r，用外力拉着金属棒向右以速度v 做匀速运动．则金属棒运动过程中()A．金属棒中的电流方向为由N到 MB．电阻R两头的电压为BLvB2L2vC．金属棒遇到的安培力大小为r ＋ RB2L2vD．电阻R产生焦耳热的功率为R分析：由右手定章判断得悉金属棒MN中的电流方向为由N 到 M，应选项A正确； MN产生的感觉电动势为 E＝ BLv，回路中的感觉电流大小为I ＝E＝BLv，则电阻 R 两头的电压为BLvRr＋＋rU＝ IR＝＋r，应选项 B R R R错误；金属棒遇到的安培力大小为＝＝B2 L2v，应选项C正确；电阻R 产生焦耳热的功率为＝2RMN F BILR＋r P I＝BLv 2B2L2v2R2，应选项D错误．＋rR＝R＋ rR答案： AC3． (2015届江苏省盐城市高三质检 ) 如下图，足够长的U 形圆滑金属导轨平面与水平面成θ角 (0 ＜θ ＜90°) ，此中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感觉强度为 B 的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨一直保持垂直且优秀接触，ab 棒接入电路的电阻为R，当流过ab 棒某一横截面的电量为q 时，棒的速度大小为v，则金属棒ab 在这一过程中()1A．运动的均匀速度大于2vqRB．下滑的位移大小为BLB2L2vC．遇到的最大安培力大小为R sin θD．产生的焦耳热为qBLv1分析：金属棒 ab 开始做加快度渐渐减小的变加快运动，不是匀变速直线运动，均匀速度不等于2v，依据速度时间图象面积表示位移可知，棒的变加快运动的位移大于匀加快运动的位移，则均匀速度应大于1ΦBLs qR2v，应选项 A 正确；由公式q＝ n ＋＝可得，下滑的位移大小为s＝，应选项B正确；金属棒 ab 受R r R BLBLv B2L2 v2到的最大安培力大小为F＝ BIL ＝ B R L＝R，应选项C错误；产生的焦耳热Q＝ I Rt ＝qIR，而这里的电BLv流 I 比棒的速度大小为v 时的电流 I ′＝R小，故这一过程产生的焦耳热小于qBLv，应选项D错误．答案： AB4．(2015 届黄山市高三第一次质检 ) 如下图，固定搁置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为 d，其右端接有阻值为 R的电阻，整个装置处在竖直向上的磁感觉强度大小为B的匀强磁场中，一质量为 m(质量散布均匀)的导体杆 ab 垂直于导轨搁置，且与两导轨保持优秀接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ . 当杆在水平向左、垂直于杆的恒力 F 作用下从静止开始沿导轨运动一段距离时，速度恰巧达到最大( 运动过程中杆一直与导轨保持垂直) ．设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加快度大小为g.则此过程()A．轻杆在做匀加快直线运动B．流过导体棒的电流从a→ bC．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D．恒力F做的功、安培力做的功与摩擦力做的功三者之和等于杆动能的变化量分析：导体棒切割磁感线运动，由右手定章可知流过导体棒的电流为从 b 到 a，选项B错误；导体棒在恒力 F 作用下做加快运动，跟着速度的变化，导体棒遇到的安培力发生变化，因此导体棒不行能做匀加速运动，选项 A 错误；导体棒达到最大速度的过程中，外力对导体棒做功，安培力和摩擦力对导体棒做负功，由动能定理可知，合外力做功等于物体的动能变化量，应选项D正确，选项 C 错误．答案： D5．如下图，磁场垂直于纸面，磁感觉强度在竖直方向均匀散布，水平方向非均匀散布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至地点 a 后无初速度开释，在圆环从 a 摆向 b 的过程中()A．感觉电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B．感觉电流方向向来是逆时针C．安培力方向一直与速度方向相反D．安培力方向一直沿水平方向分析：分两组研究．先看感觉电流方向，依据法拉第电磁感觉定律，铜制圆环内磁通量先向里并增大，铜制圆环感觉电流的磁场向外，感觉电流为逆时针；铜制圆环超出最低点过程中，铜制圆环内磁通量向里的减小，向外的增大，因此铜制圆环感觉电流的磁场向里，感觉电流为顺时针；超出最低点此后，铜制圆环内磁通量向外并减小，因此铜制圆环感觉电流的磁场向外，感觉电流为逆时针．再看安培力方向，依据左手定章，铜制圆环所受安培力由于左右不等，协力方向一直沿水平方向．应选项A、 D正确．答案： AD6． (2015 届北京市房山区高三期末考试 ) 物理课上，教师做了一个巧妙的“电磁阻尼”实验．如下图，A 是由铜片和绝缘细杆构成的摆，其摇动平面经过电磁铁的两极之间，当绕在电磁铁上的励磁线圈未通电时，铜片可自由摇动，要经过较长时间才会停下来．当线圈通电时，铜片快速停止摇动．某同学另找来器械再研究此实验．他连结好电路，经重复试验，均没出现摇动快速停止的现象．对照老师的演示实验，以下四个选项中，致使实验失败的原由可能是()A．电源的正负极接反B．电源的电压过高C．所选线圈的匝数过多D．构成摆的资料与老师的不一样分析：当铜片进入和走开磁场地区时，经过铜片的磁通量会发生变化，在铜片中产生感觉电流，同时遇到安培力作用，铜片战胜安培力做功将机械能转变为铜片产生的焦耳热，因此，铜片会快速停止摇动，假如经过磁场地区的是非导体资料则不会产生电磁阻尼现象，应选项 D 正确．答案： D7．(2015 届北京市丰台区高三期末考试) 法拉第发了然世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机．铜质圆盘竖直搁置在水平向左的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边沿和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连结起来形成回路．转摇动柄，使圆盘如图示方向转动．已知匀强磁场的磁感觉强度为，圆盘半径为l ，圆盘匀速转动的角速度为ω. 以下说法正确的选项是 ()BA ．圆盘产生的电动势为21B ω l 2，流过电阻 R 的电流方向为从 b 到 a12B ．圆盘产生的电动势为 2B ω l，流过电阻 R 的电流方向为从a 到 bC ．圆盘产生的电动势为 B ω π l 2，流过电阻 R 的电流方向为从 b 到 aD ．圆盘产生的电动势为ω π l 2，流过电阻R 的电流方向为从a 到bB分析： 由题意可知圆盘转动过程中切割磁感线，由右手定章可知经过R 的电流方向为由 b 到 a ，应选 项 B 、 D 错误；圆盘产生的感觉电动势 E ＝ Bl ωl 1 2 ，应选项 A 正确，选项 C 错误． ＝ B ω l 2 2答案： A8．右图中有 A 、 B 两个线圈．线圈 B 连结一电阻 R ，要使流过电阻 R 的电流大小恒定，且方向由c 点流经电阻 R 到d 点．设线圈 A 中电流 i 从 a 点流入线圈的方向为正方向，则线圈A 中的电流随时间变化的图象是()分析： 若流过电阻 R 的电流方向为由 c 到 d ，由楞次定律可知经过B 线圈的磁通量应为水平向右均匀减小或水平向左均匀增添，由此可知，线圈a 中若流入正方向电流，则电流应均匀增添，或许线圈a 中电流为负方向，且均匀减小，应选项A 正确．答案： A9．(2015 届福建省泉州市高三上学期质检) 如下图， 平放在水平面的铁芯上分别绕有线圈L 1、L 2，每个线圈各接有两条圆滑的平行金属导轨，金属棒MN 、 PQ 均垂直于导轨搁置， M N 棒可自由挪动而 PQ 棒固定． MN 所在轨道之间有竖直向上的匀强磁场B 1 , PQ 棒所在轨道之间有沿竖直方向的变化磁场B 2，规定竖直向上为 B 2 的正方向．当 B 2 变化时， MN 在磁场 B 1 的作用下向右运动，则 B 2 随时间变化的 B 2- t 图象可能是以下图中的 ()分析：导体棒 MN 在磁场 B 1 中受安培力向右运动， 则可知 MN 中电流方向为由 M 到 N ，由楞次定律可知，经过L1的磁通量为向上的减小或向下的增添，在PQ中的电流应为由Q到P 的减小或由P 到Q的增添，由此可知，B2向上应为非线性增添或向下非线性减小，应选项D正确．答案： D10． (2015 届甘肃省天水市高三期末考试) 如下图，两平行的虚线间的地区内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc 的 ab 边与磁场界限平行，现使此线框向右匀速穿过磁场地区，运动过程中保持速度方向与ab 边垂直．则以下各图中哪一个能够定性地表示线框在经过磁场的过程中感觉电流随时间变化的规律 ()分析：依据法拉第电磁感觉定律和楞次定律，能够定性地表示线框在经过磁场的过程中感觉电流随时间变化的规律的是图 D.答案： D11．如下图，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN， MN垂直于 OD.拉动 MN，使它以速度v 向右匀速运动，假如导轨和金属棒都是粗细同样的均匀导体，电阻率都同样，那么在MN运动的过程中，闭合回路的 ()A．感觉电动势保持不变B．感觉电流保持不变C．感觉电动势渐渐增大D．感觉电流渐渐增大分析：依据＝，可知金属棒向右匀速运动过程中，其切割磁感线的有效长度L 渐渐增大，故E BLv MNE 渐渐增大；设导体的单位长度电阻为0，则依据IEI＝Bv sinα，能够判断出感觉＝，得RR＋ cos α＋ sin αR0电流保持不变．答案： BC12．如下图，垂直纸面的正方形匀强磁场地区内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中()A．导体框中产生的感觉电流方向同样B．导体框中产生的焦耳热同样C．导体框ad边两头电势差同样D．经过导体框截面的电荷量同样分析：由右手定章可得两种状况导体框中产生的感觉电流方向同样，选项 A 正确；热量Q＝I2Rt＝BlvR2lB2l 3v Blv l Bl 2R·v＝R ，可知导体框产生的焦耳热与运动速度相关，选项 B 错误；电荷量q＝It＝R·v＝R，故通度没关，电荷量同样，选项D正确；以速度v拉出时，U ad＝1Blv，以速度 3v拉出时， 4 3U ad＝4Blv ，选项C错误．答案： AD第Ⅱ卷 ( 非选择题，共40 分 )二、计算题 ( 此题共 3 小题，共40 分，解答时写出必需的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不可以得分，有数值计算的题，答案中一定明确数值和单位)13． (11 分 )(2015届青岛市高三上学期期末考试) 如下图，圆滑绝缘水平面上方有两个方向相反的水平方向匀强磁场，竖直虚线为其界限，磁场范围足够大，磁感觉强度的大小分别为B1＝ B， B2＝3B.竖直搁置的正方形金属线框边长为l 、电阻为、质量为. 线框经过一绝缘细线与套在圆滑竖直杆上的质量为R mM的物块相连，滑轮左边细线水平．开始时，线框与物块静止在图中虚线地点且细线水平挺直．将物块由图中虚线地点静止开释，当物块下滑 h 时速度大小为 v0，此时细线与水平夹角θ＝30°，线框恰巧有一半处于右边磁场中． ( 已知重力加快度 g ，不计全部摩擦 ) 求：(1) 此过程中经过线框截面的电荷量q ；(2) 此时安培力的功率；(3) 此过程在线框中产生的焦耳热 Q .分析： (1) 此过程的均匀感觉电动势为：E ＝ Φ 2Bl 2t＝t经过线框截面的电荷量：＝t ＝ E t ＝Φq IR R2Bl 2解得： q ＝ R .v 0(2) 此时线框的速度为： v ＝ v 0cos60°＝ 2线框中的感觉电动势：E ＝ B lv ＋ B lv ＝ 2Blv12E线框中的感觉电流：I ＝R22 2此时安培力的功率：＝2＝ 4B l v 0 .PI RR1 21 21 212(3) 关于系统由功能关系： Q ＝ Mgh － 2Mv 0 － 2mv ＝Mgh － 2Mv 0－ 8mv 0.2Bl 2 2 2 2 1 1答案： (1) (2) 4Bl v 0 － 2 2R R(3) 0－ 0Mgh2Mv 8mv14．(14 分 )(2015 届江苏省盐城市高三质检) 如下图， 空间存在竖直向下的有界匀强磁场B ，一单匝边长为L ，质量为的正方形线框 abcd 放在水平桌面上， 在水平外力作用下从左界限以速度 v 匀速进入磁m场，当 cd 边恰巧进入磁场后马上撤去外力，线框ab 边恰巧抵达磁场的右界限，而后将线框以ab 边为轴，以角速度 ω 匀速翻转到图示虚线地点．已知线框与桌面间动摩擦因数为 μ ，磁场宽度大于L ，线框电阻为 ，重力加快度为g ，求：R(1) 当 ab 边刚进入磁场时， ab 两头的电压 U ab ；(2) 水平拉力 F 的大小和磁场的宽度 d ；(3) 匀速翻转过程中线框产生的热量Q.分析： (1) E＝BLvE BLvI ＝＝R R33U ab＝ I 4R＝4BLv.B2L2v(2) F＝F A＋μmg＝R ＋μmg，v2撤去拉力后，线框匀减速运动，x1＝2μg，v2因此， d＝ L＋2μg.m2BL2ω1π(3) 线框在绕 ab 轴翻转过程中， E ＝BLω，有效值＝， t ＝ T＝42ω22242Eπ B L ω产生焦耳热 Q＝I Rt＝R t ＝4R.3v2(3) Q＝πB2L4ω答案： (1) U ＝4BLv (2) d＝L＋2μg4Rab15． (15 分 )(2015届合肥市高三质检) 如图 (a) 所示，平行长直导轨、水平搁置，两导轨间距LMN PQ＝ 0.5 m ，导轨左端M、P间接有一阻值R＝0.2Ω的定值电阻，导体棒ab 质量 m＝0.1 kg，与导轨间的动摩擦因数μ＝ 0.1 ，导体棒垂直于导轨放在距离左端为d＝1.0 m处，导轨和导体棒一直接触优秀，电阻均忽视不计．整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，t ＝0时辰，磁场方向竖直向下，今后，磁感觉强度B随时间 t 的变化如图(b)所示，不计感觉电流磁场的影响．取重力加快度g＝10 m/s2.(1)求 t ＝0时棒所遇到的安培力 F0；(2)剖析前 3 s 时间内导体棒的运动状况并求前 3 s 内棒所受的摩擦力 f 随时间 t 变化的关系式；(3)若 t ＝3 s时，忽然使 ab 棒获取向右的速度 v0＝8 m/s，同时垂直棒施加一方向水平、大小可变化的外力 F，使棒的加快度大小恒为a＝4 m/s2、方向向左．求从t ＝3 s到 t ＝4 s的时间内经过电阻的电荷量 q.B0.2分析： (1) 由图知t ＝2 T/s ＝ 0.1 T/st ＝ 0 时棒的速度为零，故只有感生电动势：＝Φ＝BLd＝0.1 ×0.5 ×1 V＝ 0.05 VE t tE0.05I ＝＝ A ＝0.25 AR0.2得： t ＝0时棒所遇到的安培力F0＝ IB 0L＝0.025 N.(2) 棒与轨道间的最大静摩擦力f m＝μ＝0.1 ×0.1 ×10 N＝ 0.1 N ＞0＝ 0.025 N mg F因此 t ＝0时棒静止不动，加快度为零，这此后磁感觉强度 B 都小于 B，棒所遇到的安培力都小于最大静摩擦力，故前 3 s时间内导体棒静止不动，电流恒为I＝0.25 A在 0～3 s的时间内，磁感觉强度＝0－kt ＝0.2 － 0.1tB B因导体棒静止不动，故棒在水平方向受安培力和静摩擦力，协力为零．f ＝ BIL＝(0.2－0.1 t ) ×0.25 ×0.5 N ＝0． 012 5(2 －t ) N( t＜ 3 s) ．(3)3 s～ 4 s时间内磁感觉强度大小恒为B2＝0.1 T， ab 棒做匀变速运动，t 2＝4－3 s＝1 s，设 t ＝4 s时速度大小为v，位移为 x，则 v＝ v － a t ＝4 m/sv ＋vΦt 6 m Ex＝2＝，在这段时间内的均匀电动势为＝t 2EΦ＝ B2Lx在这段时间内经过电阻的电量为q＝ I t 2＝t 2＝＝ 1.5 C.R R R或q＝ B2Lvt ＝B2Lx，故2＝∑＝B2Lx＝ 1.5 CR R q q R 答案： (1)0.025 N(2) 看法析(3)1.5 C。
2016届高考一轮物理复习(人教)第9章第3节电磁感应电路与图像问题概要
例1
把总电阻为 2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为 a 的圆 环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场 中，如图所示，一长度为 2a，电阻等于 R，粗细均匀的 金属棒 MN 放在圆环上，它与圆环始终保持良好的电接 触，当金属棒以恒定速度 v 向右移动经过环心 O 时，求：
(1)棒上电流的大小及棒两端的电压 UMN. (2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率．
跟踪训练 1
两根光滑的长直金属导轨 MN、M′N′平行置于同 一水平面内，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 x 的过程中，整个回路中产生 的焦耳热为 Q.求：
(2)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 q＝CU 解得 q＝CBQlxR 【答案】 (1)4QR/(B2l2x) (2)CQR/(Blx)
跟踪训练 2 (2010·广东新洲中学模拟)如图甲所示， 水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距 d＝0.5 m，电阻不计，左端通过导线与阻值 R＝2 Ω 的电阻连接， 右端通过导线与阻值 RL＝4 Ω 的小灯泡 L 连接．在 CDFE 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE 长 l＝2 m，有一 阻值 r＝2 Ω 的金属棒 PQ 放置在靠近磁场边界 CD 处．
(2)由于灯泡亮度没有变化，故 IL 没变化．
根据 E′＝Bdv
I′＝RE′′总＝r＋ERR′ ＋RRL L
UL＝I′·RR＋RRL L
IL＝URLL 解得 v＝1 m/s 【答案】 (1)0.1 A
【走向高考】2016届高三物理人教版一轮复习课件：第9章电磁感应
名师点拨：理解掌握法拉第电磁感应定律、楞次定律及右 手定则，并能够在具体情景中运用。解答电磁感应综合问题， 要综合应用相关知识，通过分析列出相关方程，才能正确解 答。
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人教版 ·高考总复习
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
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第一部分 同步复习讲练 第九章
电磁感应
第一部分 第九章 电磁感应
走向高考 2 考点梳理
2 热点透析
第一部分 第九章 电磁感应
走向高考 ·高考总复习 ·人教版 ·物理 第一部分 第九章 电磁感应
第一部分 第九章 电磁感应
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热点透析
第一部分 第九章 电磁感应
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热点综述：法拉第电磁感应定律、楞次定律及右手定则等 是高考的必考考点。电磁感应综合问题包括图象问题、力电综 合问题、能量问题等是高考的常考题型。
2016届高考物理第一轮复习 第九单元 电磁感应课件 新人教版
根据安培定则可判断出,通电导线在 M 区产生竖直向上的
磁场,在 N 区产生竖直向下的磁场。当导体棒匀速通过 M 区时,由
楞次定律可知导体棒受到的安培力向左。当导体棒匀速通过 N 区
时,由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左,选项 B 正确。设
导体棒的电阻为 r,轨道的宽度为 L,导体棒产生的感应电流为 I',
京平安大街上,如图,某人骑车从东往西行驶,则下列说
法正确的是(
)。
A.自行车左车把的电势比右车把的电势高
B.自行车左车把的电势比右车把的电势低
C.图中辐条 AB 此时 A 端比 B 端的电势高
D.图中辐条 AB 此时 A 端比 B 端的电势低
从东往西,车把切割地磁场的竖直分量,由右手定则知左
车把电势高,而辐条切割水平分量,B 端电势高,即选项 A、
线圈中感应电流的方向为顺时针;自图示位置落至 B 处时,穿过线
圈的磁通量减少,则感应电流的磁场方向向上,故可由安培定则
判断线圈中感应电流的方向为逆时针,选 C。
C
5.如图所示,质量为 m 的铜质闭合线圈静置于粗糙水平桌面上。
当一个竖直放置的条形磁铁贴近线圈,沿线圈中线由左至右从线
圈正上方等高、快速经过时,线圈始终保持不动,则关于线圈在此
B.线圈 A 插入线圈 B 中后,开关闭合和断开的瞬间电流表指
针均不会偏转
C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片 P 匀速滑动,会使电流表
指针静止在中央零刻度
D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片 P 加速滑动,电流表
指针才能偏转
电流表在这里是检测线圈 B 和电流表组成的回路是否有
感应电流;能够引起线圈 B 中磁通量发生变化的因素有:开关的闭
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1 第3讲 电磁感应规律的综合应用 A组 2014—2015年模拟·基础题组 时间:25分钟 分值:30分 选择题(每题6分,共30分) 1.(2015贵州六校联盟第二次联考)(多选)水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金属棒ab,开始时,ab棒以水平初速度v0向右运动,最后静止在导轨上,就导轨光滑和粗糙两种情况比较,这个过程( )
A.安培力对ab棒所做的功不相等 B.电流所做的功相等 C.产生的总内能相等 D.通过ab棒的电荷量相等 2.(2015湖北八市联考)(多选)如图所示,等腰直角三角形OPQ区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,磁场区域的OP边在x轴上且长为L。纸面内一边长为L的单匝闭合正方形导线框(线框电阻为R)的一条边在x轴上,且线框在外力作用下沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场区域,在t=0时该线框恰好位于图中所示的位置。现规定顺时针方向为导线框中感应电流的正方向,则下列说法正确的有( )
A.在0~时间内线框中有正向电流,在~时间内线框中有负向电流 B.在~时间内流经线框某处横截面的电荷量为 C.在~时间内线框中最大电流为 D.0~时间内线框中电流的平均值不等于有效值 2
3.(2014河南名校联考)图中L是绕在铁心上的线圈,它与电阻R、R0、开关S1和电池E构成闭合回路。线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向,当电流的流向与箭头所示的方向相同,该电流为正,否则为负。开关S1
和S2都处于断开状态。设在t=0时刻,接通开关S1,经过一段时间,在t=t1时刻,再接通开关S2,则能正确表示
L中的电流I随时间t的变化图线的是( )
4.(2014重庆杨家坪中学质检)(多选)如图,两根足够长且光滑平行的金属导轨PP'、QQ'倾斜放置,匀强磁场垂直于导轨平面,导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连,板间距离足够大,板间有一带电微粒,金属棒ab水平跨放在导轨上,下滑过程中与导轨接触良好。现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab,则( )
A.金属棒ab最终可能匀速下滑 B.金属棒ab一直加速下滑 C.金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势 D.带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动 5.(2014陕西西安长安一中模拟)(多选)如图所示,在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中,金属框架ABCD固定在水平面内,AB与CD平行且足够长,BC与CD夹角为θ(θ<90°),金属框架的电阻为零。光滑导体棒EF(垂直于CD)在外力作用下以垂直于自身的速度v向右匀速运动,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触,经过C点瞬间作为计时起点,下列关于电路中电流大小I与时间t、消耗的电功率P与导体棒水平移动的距离x变化规律的图象中正确的是( ) 3
B组 2014—2015年模拟·提升题组 时间:50分钟 分值:60分 一、选择题(每题6分,共12分) 1.(2015河南三市第一次调研)(多选)两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的下端接有电阻R,导轨的电阻不计。斜面处在一匀强磁场中,磁场的方向垂直斜面向上。一电阻不计的光滑金属棒ab,在沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上升到图示虚线位置,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.恒力F和安培力对金属棒所做功的和等于金属棒重力势能的增量 B.恒力F和重力对金属棒所做功的和等于电阻R上产生的电热 C.金属棒克服安培力所做的功等于金属棒重力势能的增量 D.恒力F对金属棒所做的功等于电阻R上产生的电热 2.(2015广东十校第一次联考)(多选)如图甲所示,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。磁场宽为3h,方向与导轨平面垂直。先由静止释放c,c刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触。用ac
表示c的加速度,Ekd表示d的动能,xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。图乙中正确的是( ) 4
图甲 图乙 二、非选择题(共48分) 3.(2015湖南十三校第一次联考)(14分)如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.30 m。导体电阻忽略不计,其间接有固定电阻R=0.40 Ω。导轨上停放一质量为m=0.10 kg、电阻r=0.20 Ω的金属杆ab,整个装置处于磁感应强度B=0.50 T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab,使之由静止开始做匀加速直线运动,电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑,并获得U与时间t的关系如图乙所示。求:
(1)金属杆加速度的大小; (2)第2 s末外力的瞬时功率。 5
4.(2014辽宁大连双基测试)(16分)如图所示,水平的平行虚线间距为d,其间有磁感应强度为B的匀强磁场。一个长方形线圈的边长分别为L1、L2,且L2为h时,将线圈由静止释放,其下边缘刚进入磁场和下边缘刚穿出磁场时的速度恰好相等。求: (1)线圈刚进入磁场时的感应电流的大小; (2)线圈从下边缘刚进磁场到下边缘刚出磁场(图中两虚线框所示位置)的过程做何种运动,求出该过程最小速度v; (3)线圈进出磁场的全过程中产生的总焦耳热Q总。
5.(2014江苏常州检测)(18分)如图甲所示,空间存在B=0.5 T,方向竖直向下的匀强磁场,MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨,间距L=0.2 m,R是连接在导轨两端的电阻,ab是跨接在导轨上质量为m=0.1 kg的导体棒。从零时刻开始,通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力F,方向水平向左,使其从静止开始沿导轨做加速运动,此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好。图乙是棒的v-t图象,其中OA段是直线,AC段是曲线,DE是曲线图象的渐近线,小型电动机在12 s末达到额定功率P=4.5 W,此后保持功率不变。除R外,其余部分电阻均不计,取g=10 m/s2。求: 6
(1)导体棒ab在0~12 s内的加速度大小。 (2)导体棒ab与导轨间的动摩擦因数及电阻R的值。 (3)若t=17 s时导体棒ab达最大速度,且0~17 s内共发生位移100 m,试求12~17 s内R上产生的热量。
第3讲 电磁感应规律的综合应用 A组 2014—2015年模拟·基础题组 选择题 1.AC 导轨光滑时,只有安培力做功,安培力做功等于动能变化量,导轨粗糙时,安培力与摩擦力做功之和等于动能的变化量,又两种情况中动能变化量相等,故A对、B错。两种情况中金属棒的动能最终全部转化为内能,C对。通过ab棒的电荷量Q==,光滑时比粗糙时ab棒运动的路程长,故ΔS大,通过的电荷量Q多,故D错。 2.BD 在0~时间内,线框中磁通量增加,感应电流沿逆时针方向,A错误;在~时间内,线框中磁通量变化量为ΔΦ=BL2,流过线框某一横截面的电荷量为q==,B正确;在~时间内,线框中最大电流为BLv/R,C错误;经分析知0~时间内线框中电流的平均值不等于有效值,D正确。 3.A 接通开关S1后,线圈中会产生自感电动势,以阻碍L中电流I的增大,所以L中的电流I会逐渐增大;电路稳定后,再突然接通开关S2,线圈与电阻R将会被短路,线圈中电流突然减小,产生自感电动势,以阻碍L中的电流I的减小,所以电流逐渐减小,选项A正确。 4.BC 金属棒沿光滑导轨加速下滑,棒中有感应电动势而对电容器充电,充电电流通过金属棒时使其受安培力作用,只有金属棒速度增大时才有充电电流,因此总有mg sin θ-BIl>0,金属棒将一直加速,A错B对;由右手定则可知,金属棒a端电势高,则M板电势高,C项正确;若微粒带负电,则静电力向上与重力反向,开始时静电力为0,微粒向下加速,当静电力增大到大于重力时,微粒的加速度向上,D项错。 5.AD 设导体棒单位长度的电阻为r0,AB、CD间的距离为L0。当导体棒在BC边上运动时,从C点开始经时间t,导体棒向前移动距离为vt,有效切割长度为L=vt tan θ,则回路的电动势为E=BLv=Bv2t tan θ,则回路中的电流为I===,当导体棒越过BC边后,其电流I'====恒量,在整个过程中电流为恒量,A正确,B错;导体棒7
在BC边上且距C点x时,在磁场中有效切割长度为L=x tan θ,则回路的电动势为E=BLv=Bxv tan θ,电功率P===,即P∝x,当导体棒越过BC边后,其电功率P'====恒量,C错,D正确。 B组 2014—2015年模拟·提升题组 一、选择题 1.AB 金属棒匀速上升过程中,动能不变,根据功能关系可知:恒力F和安培力对金属棒所做功的和等于金属棒重力势能的增量,故A正确。根据动能定理得:WF-WG-W安=0,得:WF-mgh=W安,而W安=Q,则恒力F和重力对金属棒所做功的和等于电阻R上产生的电热,故B正确。金属棒克服安培力所做的功等于回路中电阻R上产生的热量,不等于金属棒重力势能的增量,故C错误。恒力F所做的功在数值上等于金属棒增加的重力势能与电阻R上产生的焦耳热之和,故D错误。 2.BD c的运动过程分为四个阶段。(Ⅰ)xc度vc=;此时d做自由落体运动,其平均速度==,即d自由下落h高度的过程中c匀速下落2h高度,此过程中ac2=0。(Ⅲ)3h≤xc<4h,c、d均在磁场中,vc=vd=,回路中无感应电流,c只受重力,ac3=g。(Ⅳ)xc≥4h,离开磁场,ac4=g。依据上述分析,A错误B正确。 d的运动过程也分为四个阶段。①xd阶段,两者均做加速度为g的匀加速运动,Ekd=mgxd。③2h≤xd<4h,该阶段对应着c运动的(Ⅳ)阶段,d受重力和方向竖直向上的安培力;由c进入磁场匀速运动知,=mg,故该阶段开始时F安d==mg,可知d做减速运动,且为加速度减小的减速运动,该阶段Ekd减小。④xd≥4h,d离开磁场做匀加速直线运动,Ekd随xd均匀增加。综上分析,C错误D正确。 二、非选择题 3.答案 (1)1.0 m/s2 (2)0.35 W 解析 (1)设金属杆运动的速度为v,则感应电动势E=BLv 通过电阻R的电流I= 电阻R两端的电压U=IR= 由图乙可得U=kt,k=0.10 V/s,即得v=·t,金属杆做匀加速运动,a==1.0 m/s2 (2)2 s末时杆的速度大小为v2=at=2 m/s F安=BIL==0.075 N 设外力大小为F2,由F2-F安=ma,解得F2=0.175 N 所以外力的瞬时功率P=F2v2=0.35 W 4.答案 (1)I= (2)见解析 (3)2mgd