2022年高考物理试题分类汇编电磁感应 .pdf

2011高考电磁感应1 (广东卷第 15题).将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2(2011江苏卷第 2 题)如图所示，固定的水平长直导线中通有电流 I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中A穿过线框的磁通量保持不变B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安掊力的合力为零D线框的机械能不断增大3(2011江苏卷第 5 题)如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨一闪身垂直。阻值为 R 的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触。T=0 时，将形状 S由 1 掷到2。Q、i、v 和 a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图象正确的是( D) 4(福建第 17题). 如图，足够长的 U 型光滑金属导轨平面与水平面成角（090),其中 MN 平行且间距为 L，导轨平面与磁感应强度为 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，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，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，它的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中A.F运动的平均速度大小为12B.平滑位移大小为qRBLC.产生的焦尔热为qBLD.受到的最大安培力大小为22sinB LR5(海南第 6 题).如图，EOF 和E O F为空间一匀强磁场的边界，其中 EOE O，FOF O，且 EOOF；OO为EOF 的角平分线，OO间的距离为 l；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为 l 的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流 i 与实践 t 的关系图线可能正确的是( B ) 6 （2011海南第 7题） 自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下列说法正确的是A.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系解析：考察科学史，选 ACD 7（2011广东第 15题）.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析：由 E=tBNStN，AB 错，C正确。B原与 B感的方向可相同亦可相反。D 错。选 C8（2011北京第 19题） 某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈 L、小灯泡 A、开关 S和电池组 E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关 S，小灯泡发光；再断开开关 S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡末闪亮的原因是A电源的内阻较大B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大D线圈的自感系数较大9 (2011上海第 13题)如图，均匀带正电的绝缘圆环 a 与金属圆环 b 同心共面放置，当 a绕 O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环 a (A)顺时针加速旋转(B)顺时针减速旋转精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页(C)逆时针加速旋转(D)逆时针减速旋转10(2011上海第 20题).如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中(A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针(B)感应电流方向一直是逆时针(C)安培力方向始终与速度方向相反(D)安培力方向始终沿水平方向11 （201山东第 22题）. 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ca表示c的加速度，kdE表示d的动能，cx、dx分别表示c、d相对释放点的位移。图乙中正确的是答案：BD 解析： 开始 c 的加速度为g，c刚进入磁场即匀速运动， 加速度为 0， 在d下落 h 的过程中，221gth，c匀速下降了htgtxc2，d进入磁场后，c、d又只在重力作用下运动，加速度为g，一起运动了 h，c出磁场，这时 c 的加速度仍为g，因此 A 错误，B 正确；c出磁场后，d这时受到重力和向上的安培力，并且合力向上，开始做减速运动，当运动了 2h 后，d出磁场，又做加速运动，所以 C 错误，D 正确。12（2011上海第 28 题）在“ 研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验 (见图(a) 中，得到1/Et图线如图(b)所示。(1)(多选题)在实验中需保持不变的是( ) (A)挡光片的宽度(B)小车的释放位置(C)导轨倾斜的角度(D)光电门的位置(2)线圈匝数增加一倍后重做该实验，在图(b)中画出实验图线。(1) A，D (3分) (2)见图(2分) 13（2011全国卷 1 第 24题） (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L1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：(1)磁感应强度的大小：(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。解析：每个灯上的额定电流为PIR额定电压为：PUR（1）最后MN 匀速运动故：B2IL=mg 求出：2mgPRBPL（2）U=BLv 得：2P RPvB Lm g14（2011海南第 16题）.如图，ab和 cd 是两条竖直放置的长直光滑金属导轨， MN 和MN是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为 m 和 2m。 竖直向上的外力 F 作用在杆 MN 上，使两杆水平静止，并刚好精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页与导轨接触；两杆的总电阻为 R，导轨间距为l。整个装置处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为 g。在 t=0时刻将细线烧断，保持 F不变，金属杆和导轨始终接触良好。求（1）细线少断后，任意时刻两杆运动的速度之比；（2）两杆分别达到的最大速度。解析：设某时刻 MN 和MN速度分别为 v1、v2。（1）MN 和M N动量守恒：mv1-2mv2=0 求出：122vv（2）当 MN 和MN的加速度为零时，速度最大对M N受力平衡：BIlmgEIR12EBlvblv由得：12 223mgRvB l、22 23mgRvB l15（2011天津第 11题） （18分）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨 MN、PQ间距为 l=0.5m，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，已知两棒的质量均为 0.02kg ，电阻均为 R=0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B=0.2T，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恰好能保持静止。取 g=10m/s2，问：（1）通过 cd棒的电流 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=0.1J的热量，力 F 做的功 W 是多少？解析： （1）棒 cd受到的安培力cdFIlB棒 cd 在共点力作用下平衡，则sin30cdFmg由式代入数据解得 I=1A，方向由右手定则可知由 d到 c。（2）棒 ab与棒 cd受到的安培力大小相等 Fab=Fcd 对棒 ab由共点力平衡有sin30FmgIlB代入数据解得 F=0.2N （3）设在时间 t内棒 cd产生 Q=0.1J热量，由焦耳定律可知2QI Rt设 ab棒匀速运动的速度大小为 v，则产生的感应电动势 E=Blv 由闭合电路欧姆定律知2EIR由运动学公式知，在时间 t内，棒 ab沿导轨的位移 x=vt力 F 做的功 W=Fx 综合上述各式，代入数据解得 W=0.4J 16（2011浙江第 23题）.（16分）如图甲所示，在水平面上固定有长为 L=2m 、宽为 d=1m的金属“U”型轨导，在“U”型导轨右侧 l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0 时刻，质量为m=0.1kg 的导体棒以 v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为 =0.1 ，导轨与导体棒单位长度的电阻均为m/1.0，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取2/10smg） 。 （1）通过计算分析 4s内导体棒的运动情况； （2）计算 4s内回路中电流的大小，并判断电流方向； （3）计算 4s内回路产生的焦耳热。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页答案： （1）导体棒在s1前做匀减速运动，在s1后以后一直保持静止。（2）A2 .0，电流方向是顺时针方向。 （3）J04.0解析：（ 1 ）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有mamgatvvt02021attvx代入数据解得：st1，mx5.0，导体棒没有进入磁场区域。导体棒在s1末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为mx5.0（2）前s2磁通量不变，回路电动势和电流分别为0E，0I后s2回路产生的电动势为VtBldtE1.0回 路 的 总 长 度 为m5， 因 此 回 路 的 总 电 阻 为5.05R电流为AREI2 .0根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向（3）前s2电流为零，后s2有恒定电流，焦耳热为JRtIQ04.0217（2011上海第 32题）(14 分) 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长 S=1.15m ，两导轨间距 L=0.75 m，导轨倾角为 30，导轨上端 ab接一阻值 R=1.5 的电阻，磁感应强度 B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值 r=0.5 ，质量 m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端 ab处由静止开始下滑至底端， 在此过程中金属棒产生的焦耳热0.1rQJ。(取210/gms)求：(1)金属棒在此过程中克服安培力的功W安；(2)金属棒下滑速度2/vms时的加速度a(3)为求金属棒下滑的最大速度mv，有同学解答如下：由动能定理21-=2mWWmv重安，。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。答案.（1）下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于3Rr，因此30.3( )RrQQJ（1 分）=0.4( )RrWQQQJ安（2 分）（2）金属棒下滑时受重力和安培力22=B LFBILvRr安（1 分）由牛顿第二定律22sin30B LmgvmaRr（3 分）2222210.80.752sin30103.2( /)()20.2 (1.5 0.5)B Lagvm sm R r（2 分）(3)此解法正确。(1 分) 金属棒下滑时舞重力和安培力作用，其运动满足精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页22sin30B LmgvmaRr上式表明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正确。 (2 分) 21sin302mmgSQmv（1 分）2120.42sin302 10 1.152.74(/ )20.2mQvgSm sm（1 分）18(四川第 24题). （19分） 如图所示，间距 l=0.3m的平行金属导轨 a1b1c1和 a2b2c2分别固定在两个竖直面内，在水平面 a1b1b2a2区域内和倾角=37的斜面 c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度 B1=0.4T 、方向竖直向上和 B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻 R=0.3、质量 m1=0.1kg 、长为 l 的相同导体杆 K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在 b1、b2点，K、Q 杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于 K 杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂，绳上穿有质量 m2=0.05kg的小环。已知小环以 a=6 m/s2的加速度沿绳下滑，K 杆保持静止，Q 杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力 F 作用下匀速运动。不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取 g=10 m/s2，sin37=0.6 ，cos37=0.8。求（1）小环所受摩擦力的大小；（2）Q杆所受拉力的瞬时功率。解析：以小环为研究对象，由牛顿第二定律代入数据得设流过杆K 的电流为，由平衡条件得对杆 Q，根据并联电路特点以及平衡条件得由法拉第电磁感应定律的推论得根据欧姆定律有且瞬时功率表达式为 联立以上各式得【答案】（1）；（2）。19(重庆第 23题).（16分）有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如题 23图所示，该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻R,绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，若橡胶带匀速运动时，电压表读数为U,求：（1）橡胶带匀速运动的速率； （2）电阻 R 消耗的电功率；（3）一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。解：(l)设电动势为，橡胶带运动速率为v 由：得：(2)设电功率为 P、(3)设电流强度为 I，安培力为 F克服安培力做的功为 W 由：得：电磁感应(时间 100分钟，满分 120分) 一、单项选择题(本题共 7 小题，每小题 5 分，共35分) 1如图 1所示，粗糙水平桌面上有一质量为 m的铜质矩形线圈当一竖直放置的条形磁铁从线圈中精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页线 AB 正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力 FN及在水平方向运动趋势的正确判断是() AFN先小于 mg后大于 mg，运动趋势向左BFN先大于 mg后小于 mg，运动趋势向左CFN先小于 mg后大于 mg，运动趋势向右DFN先大于 mg后小于 mg，运动趋势向右2 一环形线圈放在匀强磁场中， 设第1 s内磁感线垂直线圈平面(即垂直于纸面)向里， 如图2甲所示 若磁感应强度 B随时间 t变化的关系如图 2乙所示，那么第 3 s内线圈中感应电流的大小与其各处 所 受 安 培 力 的 方 向 是() A 大小恒定， 沿顺时针方向与圆相切B 大小恒定，沿着圆半径指向圆心C 逐渐增加， 沿着圆半径离开圆心D 逐渐增加，沿逆时针方向与圆相切3 如图 3 所示， 光滑绝缘水平面上有一矩形线圈冲入一匀强磁场，线圈全部进入磁场区域时，其能恰好等于它在磁场外面时的一半，设磁场宽度大于线圈宽度，那么() A线圈恰好在刚离开磁场的地方停下B线圈在磁场中某位置停下C 线圈在未完全离开磁场时即已停下线圈完全离开磁场以后仍能继续运动，不会停下来4两块水平放置的金属板间的距离为 d， 用导线与一个 n匝线圈相连，线圈电阻为 r，线圈中有竖直方向的磁场， 电阻 R与金属板连接，如图 4 所示，两板间有一个质量为m、 电荷量q的油滴恰好处于静止，则线圈中的磁感应强度 B 的变化情况和磁通量的变化率分别是 () A 磁感应强度 B竖直向上且正增强， tdmgnqB 磁感应强度 B竖直向下且正增强， tdmgnqC磁感应强度 B竖直向上且正减弱， tdmg (Rr)nqRD 磁感应强度 B竖直向下且正减弱， tdmgr(Rr)nqR5如图 5所示，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻 R，匀强磁场 B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒 PQ垂直导轨放置今使棒以一定的初速度 v0向右运动，当其通过位置 a、b时，速率分别为 va、vb，到位置 c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到 b 与 b 到 c 的间距相等，则金属棒在由 a 到 b 和由 b到 c的两个过程中 () A回路中产生的内能相等B棒运动的加速度相等C安培力做功相等D通过棒横截面积的电荷量相等6如图 6 所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示位置匀速向右拉出匀强磁场若第一次用 0.3 s拉出，外力所做的功为 W1，通过导线横截面的电荷量为 q1； 第二次用 0.9 s拉出，外力所做的功为 W2，通过导线横截面的电荷量为 q2，则() AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2 CW1W2，q1q2DW1W2，q1q27如图 7 所示，在 PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面 一导线框abcdefa位于纸面内， 框的邻边都相互垂直， bc边与磁场的边界 P重合 导线框与磁场区域的尺寸如图所示 从 t0 时刻开始， 线框匀速横穿两个磁场区域 以 abcdef为线框中的电动势E 的正方向，则如图13 所示的四个E t 关系示意图中正确的是() 二、多项选择题(本题共 5小题，每小题 6分，共 30分每小题有多个选项符合题意，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，错选或不答的得 0分) 8如图 9 所示的电路中，电源电动势为 E，内阻 r 不能忽略R1和 R2是两个定值电阻，L 是一个自感系数较大的线圈开关 S 原来是断开的从闭合开关 S 到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过 R1的电流 I1和通过 R2的电流 I2的变化情况是() AI1开始较大而后逐渐变小BI1开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大DI2开始较大而后逐渐变小9如图10所示， 竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场 B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则() A上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功B上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功C上升过程克服重力做功平均功率大于下降过程中重力的平均功率D上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率10如图 11所示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈，从相同的高度由静止开始同时释放，三个线圈都是用相同的金属材料制成的边长一样的正方形，A 线圈 有一个缺口，B、C 线圈闭合，但 B线圈的导线比 C 线圈的粗，则() A三个线圈同时落地BA 线圈最先落地CA线圈最后落地DB、C 线圈同时落地11某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过电线穿管的方案有两种：甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过；乙方案是只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根钢管中穿过，如图 12所示如果输电导线输送的电流很大，那么，以下说法正确的是() A无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲、乙两方案都是可行的B若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的C 若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的12如图 13所示，两根水平放置的相互平行的金属导轨 ab、cd，表面光滑，处在竖直向上 的匀强磁场中，金属棒 PQ 垂直于导轨放在上面，以速度 v 向右匀速运动，欲使棒 PQ 停下来，下面的措施可行的是(导轨足够长，棒 PQ有电阻) () A在棒 PQ右侧垂直于导轨再放上一根同样的金属棒B在棒PQ棒右侧垂直于导轨再放上一根质量和电阻均比棒PQ大的金属棒C将导轨的 a、c 两端用导线连接起来D将导轨的 a、c 两端和 b、d 两端分别用导线连接起来三、计算题(本题共 4 小题，共 55分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13(12分)如图 14所示，光滑的 U 形金属导轨 MNNM水平的固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B，导轨的宽度为 L，其长度足够长，M 、M 之间接有一个阻值为 R的电阻，其余部分电阻不计一质量为 m、电阻也为 R 的金属棒 ab恰能放在导轨之上，并与导轨接触良好给棒施加一个水平向右的瞬间作用力，棒就沿轨道以初速度 v0开始向右滑行求：(1)开始运动时，棒中的瞬时电流 i 和棒两端的瞬时电压 u 分别为多大？(2)当棒的速度由 v0减小到 v0/10的过程中， 棒中产生的焦耳热 Q 是多少？14(14分)一根电阻 R0.6 的导线弯成一个圆形线圈，圆半径 r1 m，圆形线圈质量 m1 kg，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在 y轴右侧有垂直线圈平面的磁感应强度 B0.5 T的匀强磁场，如图 15所示 若线圈以初动能 E05 J沿 x 轴方向滑进磁场， 当进入磁场0.5 m时， 线圈中产生的电能为 E3 J 求：(1)此时线圈的运动速度的大小；(2)此时线圈与磁场左边缘两交接点的电压；(3)此时线圈加速度的大小15(12分)如图 16所示，竖直放置的等距离金属导轨宽 0.5 m ，垂直于导轨平面向里的匀强磁场的磁感应强度为 B4 T， 轨道光滑、 电阻不计，ab、cd 为两根完全相同的金属棒，套在导轨上可上下自由滑动，每根金属精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页棒的电阻为 1 .今在 ab棒上施加一个竖直向上的恒力 F，这时 ab、cd恰能分别以 0.1 m/s的速度向上和向下做匀速滑行(g 取 10 m/s2)试求： (1)两棒的质量；(2)外力 F 的大小16(17分)如图 17所示， 光滑的平行金属导轨水平放置， 电阻不计， 导轨间距为 l， 左侧接一阻值为 R的电阻区域 cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为 s.一质量为 m、电阻为 r 的金属棒 MN 置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到 F0.5v0.4(N)(v 为金属棒速度)的水平外力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大(已知：l1 m ，m1 kg，R0.3 ，r0.2 ，s1 m) (1)分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；(2) 求磁感应强度 B的大小；(3) 若撤去外力后棒的速度 v随位移 x的变化规律满足 vv0B2l2m(Rr)x，且棒在运动到 ef处时恰好静止，则外力 F 作用的时间为多少？(4)若在棒未出磁场区域时撤出外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页电磁感应【参考答案与详细解析】(时间 100分钟，满分 120分) 一、单项选择题(本题共7 小题，每小题 5 分，共 35分) 1解析：当磁铁沿矩形线圈中线AB正上方通过时，线圈中向下的磁通量先增加后减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流的方向(从上向下看)先逆时针再顺时针，则线圈先上方为 N 极下方为 S极，后改为上方为 S极下方为 N 极， 根据同名磁极相斥、 异名磁极相吸， 则线圈受到的支持力先大于 mg后小于 mg，线圈受到向右的安培力，则水平方向的运动趋势向右D 项正确答案：D 2 解析：由图乙知，第 3 s内磁感应强度 B逐渐增大，变化率恒定，故感应电流的大小恒定再由楞次定律，线圈各处受安培力的方向都使线圈面积有缩小的趋势，故沿半径指向圆心B 项正确3解析：线圈冲入匀强磁场时，产生感应电流，线圈受安培力作用做减速运动，动能减少同理，线圈冲出匀强磁场时，动能也减少，进、出时减少的动能都等于安培力做的功由于进入时的速度大，故感应电流大，安培力大，安培力做的功也多，减少的动能也多，线圈离开磁场过程中，损失的动能少于它在磁场外面时动能的一半，因此线圈离开磁场仍继续运动D 项正确答案：D 4解析：由平衡条件知，下金属板带正电，故电流应从线圈下端流出，由楞次定律可以判定磁感应强度B 竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强，A、D 错误；因 mgqUd，UERrR，En t ，联立可求得 t dmg (Rr)nqR，故只有 C 项正确答案：C 5解析：棒由 a 到 b 再到 c的过程中，速度逐渐减小根据 EBlv，E 减小，故 I减小再根据 FBIl，安培力减小，根据 Fma，加速度减小，B 错误由于 a与 b、b与 c间距相等，故从 a到 b 安培力做的功大于从 b 到 c 安培力做功， 故 A、 C 错误 再根据平均感应电动势 E t B S t ， I ER， q I t 得 qB SR ，故 D 正确答案：D 6解析：设线框长为 L1，宽为 L2，其电阻为 R.第一次拉出速度为 v1，第二次拉出速度为 v2，则 v13v2.匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有 W1F1L1BI1L2L1B2L22L1v1/R，同理 W2B2L22L1v2/R， 故 W1W2； 又由于线框两次拉出过程中， 磁通量的变化量相等， 即 1 2，由 qItBL2vRtBL1L2RttBL1L2R R，得：q1q2.故正确答案为选项 C.答案：C 7 解析：由右手定则和 EBlv判定水平位移从 0l 时 EBlv；从 l2l 时，E0；从 2l3l 时，E3Blv；从 3l4l 时，E2Blv，可知图 C 正确答案：C 二、多项选择题(本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30分每小题有多个选项符合题意，全部选对的得 6分，选对但不全的得 3分，错选或不答的得 0 分) 8解析：闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始时 I2很小而 I 较大，随着电流达到稳定，线圈的自感作用减小，I2开始逐渐变大，由于分流导致稳定电路中 R1中的电流减小故选 A、C.答案：AC 9解析：线圈上升过程中，加速度增大且在减速，下降过程中，运动情况比较复杂，有加速、减速或匀速等，把上升过程看做反向的加速，可以比较当运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论：上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，故正精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页确选项为 A、C. 答案：AC 10解析：由于 A线圈上有缺口，A中不产生感应电流，不受安培力的阻碍作用，所以 A线圈先落地，B正确B、C线圈在进入磁场的过程中，受安培力与重力作用，满足：mgB2L2vR mam密 4L SR电4LS所以 4密LSg B2LSv4电4密Lsa 4密gB2v4电4密aagB2v16密电，由于 B、C 线圈起始下落高度相同，材料相同，所以 a 相同，进入相同的磁场，B、C 线圈同时落地，D 选项正确答案：BD 11解析：若输送的电流是恒定电流，甲、乙两方案都是可行的， B 正确输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，因此在输电过程中输电线因电流变化引起自感现象，当输电线上电流很大时，强大的自感电流有可能将钢管融化，造成事故，所以甲方案是不可行的在乙方案中，两条输电线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，使自感现象的影响减弱到可以忽略不计的程度，是可行的，C 正确此题类似于课本中提到的“ 双线并绕” 答案：BC 12解析：在棒 PQ 右侧放金属棒时，回路中会有感应电流，使金属棒加速，棒 PQ减速，当两者获得共同速度时，回路中感应电流为零，两棒都将做匀速运动，A、B 项错误当一端或两端用导线连接时，棒 PQ的动能将转化为内能而最终静止，C、D 两选项正确答案：CD 三、计算题(本题共 4小题，共 55分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13解析：(1)开始运动时，棒中的感应电动势：EBLv0 棒中的瞬时电流：iE2RBLv02R棒两端的瞬时电压：uRRRE12BLv0. (2)由能量守恒定律知，闭合电路在此过程中产生的焦耳热：Q总12mv0212m(110v0)299200mv02 棒中产生的焦耳热为：Q12Q总99400mv02. 答案：(1)BLv02R12BLv0(2)99400mv0214解析：(1)设线圈的速度为 v，由能量守恒定律得E0E12mv2. 解得：v2 m/s. (2)线圈切割磁感线的有效长度L2 r214r23 m，电动势 EBLv 3 V， 电流 IER30.6A， 两交接点间的电压UIR130.6 0.6 23V233 V. (3)FmaBIL，所以 a2.5 m/s2. 答案：(1)2 m/s (2)2 33V(3)2.5 m/s215解析：(1)根据右手定则，可以判定电路中电流方向是沿 acdba流动的设 ab棒的质量为 m1，cd棒的质量为 m2.取 cd棒为研究对象，受力分析，根据平衡条件可得 BILm2g其中 IE2R2BLv2R ，得 m2B2L2vgR 0.04 kg ，根据题意判断可知 m10.04 kg. (2)取两根棒整体为研究对象，根据平衡条件可得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页Fm1gm2g0.8 N. 答案：(1)0.04 kg 0.04 kg (2)0.8 N 16解析：(1)金属棒做匀加速直线运动R两端电压 UIEv，U 随时间均匀增大，即 v 随时间均匀增大所以加速度为恒量(2)FB2l2Rrvma，将 F0.5v0.4代入得：(0.5B2l2Rr)v0.4a因为加速度为恒量，与 v 无关，所以 a0.4 m/s205B2l2Rr0 代入数据得：B0.5 T . (3)设外力 F 作用时间为 t.x112at2v0B2l2m(Rr)x2atx1x2s，所以12at2m(Rr)B2l2ats代入数据得 0.2t20.8t10，解方程得 t1 s或 t5 s( 舍去)(4)可能图线如下：答案：(1)见解析(2)0.5 T (3)1 s (4)见解析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页