2022年高一物理竞赛电磁感应专题 .pdf

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1、优秀学习资料欢迎下载高一物理竞赛电磁感应预设练习一、图像专题例 1.如图 4122 所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒 PQ沿导轨从MN处匀速运动到M N 的 过 程中，棒上感应电动势E 随时间 t 变化的图示，可能正确的是( ) 变式探究1. 在图 4125 所示的四个情景中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场 A 、 B中的导线框为正方形，C、D中的导线框为直角扇形各导线框均绕轴O在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T. 从线框处于图示位置时开始计时，以在 OP边上从 P点指向 O点的方向为感应电流i 的正方向，则在图41215 所示的四个情景中，产生

2、的感应电流i 随时间 t 的变化规律如图4124 所示的是 ( ) 变式探究2. 如图所示 , 一有界区域内 , 存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场, 磁场宽度均为L. 边长为L的正方形线框abcd 的bc 边紧靠磁场边 缘置于桌面上 . 使线框从静止开始沿x 轴正方向匀加速通过磁场区域, 若以逆时针方向为电流的正方向 , 能反映线框中感应电流变化规律的是( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页优秀学习资料欢迎下载变式探究 3. 如图所示 ,水平面 内 有 一 平行金属导轨

3、,导轨光滑且电阻不计, 匀强磁场与导轨平面垂直. 阻 值为 R的导体棒垂直于导轨静止放置 , 且与导轨接触良好.t 0 时 , 将开关 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( ) 二电磁感应与电路的综合问题例 2. 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究实验装置的示意图可用图4126 表示，两块面积均为S的矩形金属板平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d. 水流速度处处相同，大小为v，方向水平金属 板与水流方向平行地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝

4、缘导线和开关K连接到两金属板上忽略边缘效应，求：(1) 该发电装置产生的电动势；(2) 通过电阻R的电流；(3) 电阻 R消耗的电功率变式探究1. 如图所示 , 两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为 的绝缘斜面上 , 导轨上端连接一个定值电阻R.导体棒 a 和 b 放在导轨上 , 与导轨垂直并良好接触 . 斜面上水平虚线PQ以下区域内 , 存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场 . 现对 a 棒施以平行导轨斜向上的拉力F, 使它沿导轨匀速向上运动, 此时放在导轨下端的 b 棒恰好静止 . 当 a 棒运动到磁场的上边界PQ处时 , 撤去拉力 ,a 棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动, 此时 b

5、 棒已滑离导轨 . 当 a 棒再次滑回到磁场上边界PQ处时 ,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页优秀学习资料欢迎下载又恰能沿导轨匀速向下运动. 已知 a 棒、 b 棒和定值电阻的阻值均为R,b 棒的质量为m,重力加速度为g, 导轨电阻不计. 求: (1)a 棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a 棒中的电流强度Ia与定值电阻 R中的电流强度IR 之比 ; (2)a 棒质量 ma ；(3)a 棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F. 变式探究2. 如图所示 , 两足够长的光滑金属导轨竖直放置 , 相距为L, 一理想电流表

6、与两导轨相连 , 匀强磁场与导轨平面垂直. 一质量为 m 、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h 处静止释放 . 导体棒进入磁场后, 流经电流表的电流逐渐减小, 最终稳定为I. 整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好, 且始终保持水平, 不计导轨的电阻. 求: (1) 磁感应强度B的大小；(2) 电流稳定后，导体棒运动速度v 的大小；(3) 流经电流表电流的最大值Im. 三、电磁感应中的电路、能量转化问题例 3、如图所示 , 宽度 L0.5 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

7、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 轴正方向建立坐标系 . 金属棒从x01 m 处以 v02 m/s 的初速度 , 沿 x 轴负方向做 a2 m/s2 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 的电量 q，某同学解法为：先算出经过0.4 s金属棒的运动距离s，以及 0.4 s时回路内的电阻R，然后代

8、入 q RBLsR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变式探究1. 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S 1.15 m, 两导轨间距L0.75 m, 导轨倾角为 30, 导轨上端ab 接一阻值R1.5 的电阻 , 磁感应强度B0.8 T的匀强磁场垂直轨精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页优秀学习资料欢迎下载道平面向上 . 阻值 r 0.5 , 质量 m 0.2 kg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Q10.1 J.(取 g10 m/s2)求

9、: (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v2 m/s 时的加速度a；(3) 为求金属棒下滑的最大速度vm,有同学解答如下: 由动能定理 ,W重 W安12mv2 m , . 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，给出正确的解答四涉及电磁感应的力电综合题例 4. 如图 412 7 所示， 间距 l 0.3 m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B10.4 T、方向竖直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场电阻R0.

10、3 、质量m10.1 kg、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定滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2 0.05 kg 的小环已知小环以a6 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变式探究1. 如图 412 8 甲所示，在水平面上固定有长为 L 2 m

11、 、宽为 d1 m的金属“ U”形导轨， 在“U”形导轨右侧l 0.5 m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 0.1 kg的导体棒以v01 m/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0.1 /m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响( 取 g10 m/s2) (1) 通过计算分析4 s 内导体棒的运动情况；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页优秀学习资料欢迎下载(2) 计算 4 s 内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3) 计算 4 s 内回路产生的焦耳热精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页