高考物理大题突破电磁感应附答案Word格式文档下载.docx

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（1）下滑过程中安培力的功即为在金属棒和电阻上产生的焦耳热，由于，因此∴

（2）金属棒下滑时受重力和安培力由牛顿第二定律

∴

（3）此解法正确。

金属棒下滑时重力和安培力作用，其运动满足

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、（2011重庆第）.（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、长度为的平行金属电极。

电极间充满磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻,绝缘橡胶带上镀有间距为的平行细金属条，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,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。

（1）

（2）（3）

（1）设电动势为E，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。

，，，得：

3、（20XX年江苏）．（15分）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）磁感应强度的大小B；

（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；

（3）流以电流表电流的最大值Im．

【答案】

（1）

（2）（3）

【解析】

（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动①解得：

B=②

（2）感应电动势③感应电流④

由②③④解得

（3）由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为vm

机械能守恒感应电动势的最大值

感应电流的最大值解得：

4、（2010福建）（19）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。

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，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选滑动，此时b棒已滑离导轨。

当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时，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I，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。

（1）

（2）（3）

（1）a棒沿导轨向上运动时，a棒、b棒及电阻R中放入电流分别为Ia、Ib、Ic，有

，，解得：

。

K^S*5U.C#

（2）由于a棒在上方滑动过程中机械能守恒，因而a棒在磁场中向上滑动的速度大小v1与在磁场中向下滑动的速度大小v2相等，即，设磁场的磁感应强度为B，导体棒长为L，在磁场中运动时产生的感应电动势为，

当a棒沿斜面向上运动时，，，

向上匀速运动时，a棒中的电流为，则，K^S*5U.C#

由以上各式联立解得：

（3）由题可知导体棒a沿斜面向上运动时，所受拉力

5、（2011四川）.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=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=6m/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=10m/s2，sin=0.6，cos=0.8。

（1）小环所受摩擦力的大小；

（2）Q杆所受拉力的瞬时功率。

（1）0.2N

（2）2W

（1）设小环受到的摩擦力大小为Ff，由牛顿第二定律，有m2g－Ff=m2a

代入数据，得Ff=0.2N

（2）设通过K杆的电流为I1，K杆受力平衡，有Ff=B1I1l

设回路总电流为I,总电阻为R总，有，

设Q杆下滑速度大小为v，产生的感应电动势为E，有，

.，拉力的瞬时功率为

联立以上方程得到

5、（北京理综）（16分）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。

将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处。

如图所示，线框由静止起自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界面平行。

当cd边刚进入磁场时，

（1）求线框中产生的感应电动势大小；

（2）求cd两点间电势差的大小；

（3）若此时线框的加速度刚好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。

6、（2007江苏物理）（16分）如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B＝1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d＝0.5m，现有一边长l＝0.2m、质量m＝0.1kg、电阻R＝0.1Ω的正方形线框MNOP以v0＝7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求：

⑴线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F；

⑵线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q；

⑶线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n。

模型13电磁感应的等长双杆切割

1、（2001春季招生）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。

导轨上面横放着两根导体棒，构成矩形回路，如图所示．两根导体棒的质量皆为，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．设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行．开始时，棒静止，棒有指向棒的初速度（见图）．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最多是多少．

（2）当棒的速度变为初速度的时，棒的加速度是多少？

参考解答：

棒向棒运动时，两棒和导轨构成的回路面积变小，磁通量发生变化，于是产生感应电流．棒受到与运动方向相反的安培力作用作减速运动，棒则在安培力作用下作加速运动．在棒的速度大于棒的速度时，回路总有感应电流，棒继续减速，棒继续加速．两棒速度达到相同后，回路面积保持不变，磁通量不变化，不产生感应电流，两棒以相同的速度作匀速运动．

（1）从初始至两棒达到速度相同的过程中，两棒总动量守恒，有

①

根据能量守恒，整个过程中产生的总热量

②

（2）设棒的速度变为初速度的时，棒的速度为，则由动量守恒可知

③

此时回路中的感应电动势和感应电流分别为

④

⑤

此时棒所受的安培力

⑥

棒的加速度

⑦

由以上各式，可得

⑧

2、如图所示，平行导轨MN和PQ相距0.5m，电阻可忽略．其水平部分是粗糙的，置于0.60T竖直向上的匀强磁场中，倾斜部分是光滑的，该处没有磁场．导线a和b质量均为0.20kg，电阻均为0.15，a、b相距足够远，b放在水平导轨上．a从斜轨上高0.050m处无初速释放．求：

（1）回路的最大感应电流是多少？

（2）如果导线与导轨间的动摩擦因数=0.10，当导线b的速率达到最大值时，导线a的加速度是多少？

3、（2003天津理综）（18分）两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感强度B＝0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计。

导轨间的距离l＝0.20m。

两根质量均为m＝0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻为R＝0.50Ω。

在t＝0时刻，两杆都处于静止状态。

现有一与导轨平行，大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动。

经过t＝5.0s，金属杆甲的加速度为a＝1.37m/s2，问此时两金属杆的速度各为多少？

解：

设任一时刻t两金属杆甲、乙之间的距离为x，速度分别为v1和v2经过很短的时间△t，杆甲移动距离v1△t，杆乙移动距离v2△t，回路面积改变

△S＝[（x－v2△t）+v1△t]l－lx=（v1－v2）l△t

由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势

ε＝B

　回路中的感应电流

　　　　i=

杆的运动方程

　　　　F－Bli=ma

由于作用于杆甲和乙和安培力总是大小相等，方向相反，所以两杆的动量（t＝0时为0）等于外力F的冲量

Ft=mv1+mv2

联立以上各式解得

　　v1=

v2=

代入数据得：

v1=8.15m/s，v2=1.85m/s

4、（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，并刚好与导轨接触；

两杆的总电阻为R，导轨间距为。

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。

（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。

设某时刻MN和速度分别为v1、v2。

（1）两金属杆所受的安培力大小相同，方向相反，MN受安培力向下，所受安培力向上。

某时刻MN的加速度

同时刻的加速度

因为任意时刻两加速之比总为，所以：

①

（2）当MN和的加速度为零时，速度最大。

对受力平衡：

②

③，④，由①②③④得：

、

结束

….o---o…..o

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