2016高考物理二轮复习专题限时训练14电磁感应定律的综合应用二(含解析)

一、选择题(本题共8小题，其中1～4题为单选，5～8题为多选) 1．(2017•河北省定州中学4月考)如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形。

设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中导学号86084260( A )A．线圈中将产生abcd方向的感应电流B．线圈中将产生adcb方向的感应电流C．线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcbD．线圈中无感应电流产生[解析] 当由圆形变成正方形时磁通量变小，根据楞次定律知在线圈中将产生abcd方向的感应电流，故选项A正确。

2．(2017•江西省鹰潭市一模)如图所示，在竖直平面内有一金属环，环半径为0.5 m，金属环总电阻为2 Ω，在整个竖直平面内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B＝1 T，在环的最高点上方A 点用铰链连接一长度为1.5 m，电阻为3 Ω的导体棒AB，当导体棒AB摆到竖直位置时，导体棒B端的速度为3 m/s。

已知导体棒下摆过程中紧贴环面且与金属环有良好接触，则导体棒AB摆到竖直位置时AB两端的电压大小为导学号86084261( B )A．0.4 V B．0.65 VC．2.25 V D．4.5 V[解析] 当导体棒摆到竖直位置时，由v＝ωr可得：C点的速度为：vC＝13vB＝13×3 m/s＝1 m/s。

AC间电压为：UAC＝EAC＝BLAC•vC2＝1×0.5×12＝0.25 VCB段产生的感应电动势为：ECB＝BLCB•vC＋vB2＝1×1×1＋32＝2 V。

圆环两侧并联，电阻为：R＝12Ω＝0.5 Ω，金属棒CB段的电阻为：r＝2 Ω，则CB间电压为：UCB＝Rr＋RECB＝0.50.5＋2×2 V ＝0.4 V故AB两端的电压大小为：UAB＝UAC＋UCB＝0.25＋0.4＝0.65 V。

高考物理二轮总复习专题过关检测电磁感觉 ( 附参照答案 )一、选择题 ( 此题共 10 小题 ,共有多个选项正确.所有选对的得(时间 :90 分钟满分:100分)40 分.在每题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确4 分,选对但不全的得 2 分 ,有选错的得0 分),有的1.如图 12-1 所示，金属杆ab、 cd 能够在圆滑导轨PQ 和 RS 上滑动，匀强磁场方向垂直纸面向里，当ab、 cd 分别以速度v1、 v2滑动时，发现回路感生电流方向为逆时针方向，则v1和的大小、方向可能是()v2图 12-1A.v1＞ v2,v1向右， v2向左B.v1＞ v2,v1和 v2都向左C.v1=v2,v1和 v2都向右D.v1=v2,v1和 v2都向左分析 :因回路abdc中产生逆时针方向的感生电流，由题意可知回路abdc 的面积应增大，选项A 、C、D错误， B正确 .答案 :B2.(2010河北唐山高三摸底，12)如图12-2所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场)，蹄形磁铁和闭合线圈都能够绕OO ′轴转动 .当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳固后，有()图 12-2A.线圈与蹄形磁铁的转动方向同样B.线圈与蹄形磁铁的转动方向相反D.线圈中产生为大小改变、方向不变的电流分析 :此题考察法拉第电磁感觉定律、楞次定律等考点.依据楞次定律的推行含义可知 A 正确、B错误；最后达到稳固状态时磁铁比线圈的转速大，则磁铁相对线圈中心轴做匀速圆周运动，所以产生的电流为沟通电 .答案 :AC3.如图 12-3 所示 ,线圈 M 和线圈 P 绕在同一铁芯上 .设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向同样时为正 .当 M 中通入以下哪一种电流时 ,在线圈 P 中能产生正方向的恒定感觉电流()图 12-3图 12-4分析 :据楞次定律，P中产生正方向的恒定感觉电流说明M 中通入的电流是均匀变化的，且方向为正方向时应均匀减弱，故D正确.答案 :D4.如图 12-5 所示，边长为L 的正方形导线框质量为m，由距磁场H 高处自由着落，其下面ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上面cd 刚才穿出磁场时，速度减为ab 边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为()图 12-5A.2mgLB.2mgL+mgHC. 2mgL 3D. 2mgL1mgH mgH44v1 ①分析 :设刚进入磁场时的速度为v1,刚穿出磁场时的速度v22线框自开始进入磁场到完整穿出磁场共着落高度为2L.由题意得1mv12mgH ②1mv11mv22 2mg 2L2Q ③223由①②③得Q2mgL mgH .C选项正确.4答案 :C5.如图 12-6(a) 所示 ,圆形线圈 P 静止在水平桌面上,其正上方悬挂一同样线圈Q,P 和 Q共轴,Q 中通有变化电流 ,电流随时间变化的规律如图12-6(b) 所示 ,P 所受的重力为 G,桌面对 P 的支持力为 F N,则()图 12-6A. t 1 时辰 F N ＞ GB.t 2 时辰 F N ＞GC.t 3 时辰 F N ＜ GD.t 4 时辰 F N =G分析 :t 1 时辰 ,Q 中电流正在增大 ,穿过 P 的磁通量增大 ,P 中产生与 Q 方向相反的感觉电流 ,反向电流相互排挤 ,所以 F N ＞ G;t 2 时辰 Q 中电流稳固 ,P 中磁通量不变 ,没有感觉电流 ,F N =G;t 3 时辰 Q中电流为零 ,P 中产生与 Q 在 t 3 时辰前面向同样的感觉电流 ,而 Q 中没有电流 ,所以无相互作用 ,F N =G;t 4 时辰 ,P 中没有感觉电流 ,F N =G. 答案 :AD6.用同样导线绕制的边长为L 或 2L 的四个闭合导体线框，以同样的速度匀速进入右边匀强磁场，如图 12-7 所示 .在每个线框进入磁场的过程中， M 、 N 两点间的电压分别为U a 、 U b 、U c和 U d .以下判断正确的选项是 ( )图 12-7A. U a ＜ U b ＜ U c ＜ U dB.U a ＜U b ＜ U d ＜U cC.U a =U b ＜ U d =U cD.U b ＜U a ＜ U d ＜U c分析 :线框进入磁场后切割磁感线,a 、b 产生的感觉电动势是c 、d 电动势的一半 .而不一样的线框的 电 阻 不 同 . 设 a 线 框 电 阻 为 4r ,b 、 c 、 d 线 框 的 电 阻 分 别 为 6r 、 8r 、 6r , 则U a BLv 3r3BLv ,U b BLv 5r 5BLv , U c B2Lv 6r3BLv ,4r 4 6r 6 8r 2U d B2Lv 4r 4Blv.所以 B 正确 .6r 3答案 :B7.(2010 安徽皖南八校高三二联， 16)如图 12-8 所示，用一块金属板折成横截面为 “ ”形的金属槽搁置在磁感觉强度为 B 的匀强磁场中，并以速度 v 1 向右匀速运动，从槽口右边射入的带电 微粒的速度是v 2，假如微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径 r 和周期 T 分别为 ()图 12-8A. v 1v 2 , 2 v 2B. v 1v 2 ,2 v1 C. v 1 ,2 v1 D. v 1 ,2 v2g g ggggg g分析 :金属板折成 “ ”形的金属槽放在磁感觉强度为 B 的匀强磁场中，并以速度v 1 向右匀速运动时，左板将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定章可知上板为正，下板为负，EU Blv 1Bv 1 ，微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有 d lm qE qBv 1, 向心力由洛伦兹力供给，所以qv 2 B mv 22, 得 rmv2m 1v2 ，周期g grqBgT2 r 2 v 1 ，故 B 项正确.v 2 g答案 :B8.超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上调起，同时经过周期性地变换磁极方向而获取推动动力的新式交通工具.其推动原理能够简化为如图12-9 所示的模型 :在水平面上相距 L 的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离散布的匀强磁场B1和 B2，且 B1=B2 =B，每个磁场的宽度都是 l ，相间摆列，所有这些磁场都以同样的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为 L、宽为 l 的金属框 abcd(悬浮在导轨上方 )在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为 R，运动中所遇到的阻力恒为 F f，金属框的最大速度为v m，则磁场向右匀速运动的速度 v 可表示为 ()图 12-9A. v=( B2 L2 v m－ F f R)/B2L 2B.v=(4 B2L2v m+F f R)/4B2L 2C.v=(4 B2L2v m－ F f R)/4B2L 2D. v=(2 B2L2v m+F f R)/2B2L2分析 :导体棒ad和bc各以相对磁场的速度(v－ v m)切割磁感线运动，由右手定章可知回路中产生的电流方向为 abcda,回路中产生的电动势为E=2BL( v－v m), 回路中电流为 I=2BL( v－v m)/R,由于左右两边 ad 和 bc 均遇到安培力，则合安培力为F22合=2×BLI=4 B L (v－ v m)/R，依题意金属框达到最大速度时遇到的阻力与安培力均衡，则 F f=F 合，解得磁场向右匀速运动的速度v=(4 B2L 2v m+F f R)/4 B2L2,B 对 .答案 :B9.矩形导线框abcd 放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感觉强度B 随时间变化的图象如图 12-10 甲所示 ,t=0 时辰 ,磁感觉强度的方向垂直纸面向里 .在 0～ 4 s 时间内 ,线框中的感觉电流 (规定顺时针方向为正方向 )、ab 边所受安培力 (规定向上为正方向 )随时间变化的图象分别为图乙中的 ()甲乙图 12-0分析 :在0～1 s内,穿过线框中的磁通量为向里的减少,由楞次定律 ,感觉电流的磁场垂直纸面向里 ,由安培定章 ,线框中感觉电流的方向为顺时针方向.由法拉第电磁感觉定律 , E n B S,E t必定,由I E, 故I必定.由左手定章,ab边受的安培力向上.因为磁场变弱,故安培力变小.同理R可判出在1～2 s 内 ,线框中感觉电流的方向为顺时针方向,ab 边受的安培力为向下的变强.2～3 s 内 ,线框中感觉电流的方向为逆时针方向,ab 边受的安培力为向上的变弱,所以选项 AD 对 .答案 :AD10.如图 12-11 甲所示 ,用裸导体做成U 形框架 abcd,ad 与 bc 相距 L=0.2 m,其平面与水平面成θ=30 °角 .质量为 m=1 kg 的导体棒 PQ 与 ad、bc 接触优秀 ,回路的总电阻为R=1 Ω整.个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中,磁场的磁感觉强度 B 随时间 t 的变化状况如图乙所示 (设图甲中B 的方向为正方向 ).t=0 时 ,B0=10 T、导体棒 PQ 与 cd 的距离 x0=0.5 m. 若 PQ一直静止 ,对于 PQ与框架间的摩擦力大小在0～ t1=0.2 s 时间内的变化状况 ,下面判断正确的选项是 ()图 12-11A. 向来增大B.向来减小C.先减小后增大D. 先增大后减小分析 :由图乙,B B050T/s ,t=0时 , 回路所围面积S=Lx0=0.1m2,产生的感觉电动势t t1B S5V ,I EE5A ,安培力F=B0IL =10 N,方向沿斜面向上.而下滑力mgsin30 =5°N, t R小于安培力 ,故刚开始摩擦力沿斜面向下 .跟着安培力减小 ,沿斜面向下的摩擦力也减小 ,当安培力等于下滑力时 ,摩擦力为零 .安培力再减小 ,摩擦力变成沿斜面向上且增大 ,应选项 C 对 .答案 :C二、填空题 ( 共 2 小题，共12 分 )11.(6 分 )如图 12-12 所示 ,有一弯成θ角的圆滑金属导轨POQ ,水平搁置在磁感觉强度为 B 的匀强磁场中 ,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒MN 与导轨的 OQ 边垂直搁置 ,金属棒从 O 点开始以加速度a向右运动,求t秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是____________________.图 12-12分析 :该题求的是t 秒末感觉电动势的刹时价,可利用公式E=Blv 求解 ,而上面错误会法求的是平均值 .开始运动t 秒末时 ,金属棒切割磁感线的有效长度为L OD tan1 at 2tan .2依据运动学公式,这时金属棒切割磁感线的速度为v=at.由题知 B、 L、 v 三者相互垂直,有E Blv1 Ba2t3tan,即金属棒运动t秒末时,棒与导轨所2组成的回路中的感觉电动势是 E 1 Ba 2t 3 tan . 答案:12Ba 2t 3 tan212.(6 分 )如图 12-13 所示 ,有一闭合的矩形导体框 ,框上 M 、 N 两点间连有一电压表 ,整个装置处于磁感觉强度为 B的匀强磁场中 ,且框面与磁场方向垂直.当整个装置以速度 v向右匀速平动时 ,M 、 N 之间有无电势差 ?__________(填 “有 ”或 “无 ”)，电压表的示数为 __________.图 12-13分析 :当矩形导线框向右平动切割磁感线时 ,AB 、 CD 、 MN 均产生感觉电动势 ,其大小均为 BLv,依据右手定章可知 ,方向均向上 .因为三个边切割产生的感觉电动势大小相等,方向同样 ,相当于 三个同样的电源并联,回路中没有电流 .而电压表是由电流表改装而成的,当电压表中有电流通过时 ,其指针才会偏转 .既然电压表中没有电流经过 ,其示数应为零 .也就是说 ,M 、 N 之间虽有电势差 BLv,但电压表示数为零 . 答案:有 0三、计算、阐述题(共 4 个题 ,共 48 分 .解答应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写出数值和单位 )13.(10 分 )如图 12-14 所示是一种丈量通电线圈中磁场的磁感觉强度 B 的装置 ,把一个很小的测 量线圈 A 放在待测处 ,线圈与丈量电荷量的冲击电流计 G 串连 ,当用双刀双掷开关 S 使螺线管的电流反向时 ,丈量线圈中就产生感觉电动势 ,进而惹起电荷的迁徙,由表 G 测出电荷量 Q,就能够算出线圈所在处的磁感觉强度 B.已知丈量线圈的匝数为 N,直径为 d,它和表 G 串连电路的总电阻为 R,则被测出的磁感觉强度B 为多大?图 12-14分析 :当双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,丈量线圈中就产生感觉电动势,依据法拉第电2B ( d) 2 磁感觉定律可得 : ENN 2tt由欧姆定律和电流的定义得:IE Q,即QE t RtR联立可解得 : B2QR .2QR Nd 2答案 :Nd 214.(12 分 )如图 12-15 所示 ,线圈内有理想界限的磁场 ,开始时磁场的磁感觉强度为 B 0.当磁场均匀 增添时 ,有一带电微粒静止于平行板(两板水平搁置 )电容器中间 ,若线圈的匝数为n,平行板电容器的板间距离为 d,粒子的质量为 m,带电荷量为 q.(设线圈的面积为S)求 :图 12-15(1) 开始时穿过线圈平面的磁通量的大小 .(2) 处于平行板电容器间的粒子的带电性质 .(3) 磁感觉强度的变化率 . 分析 :(1) Φ=B 0S.(2) 由楞次定律 ,可判出上板带正电 ,故推出粒子应带负电 .(3) En, , ΔΦ= B ·S,tqEmg ,联立解得 :B mgd . dtnqS答案 :(1)B 0S (2)负电(3)B mgdtnqS15.(12 分)两根圆滑的长直金属导轨 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 ′处接犹如图 12-16 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 垂直于导轨搁置，导轨处于磁感觉强度为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优秀接触， 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 :图 12-16(1) ab 运动速度 v 的大小；(2) 电容器所带的电荷量 q.分析 :此题是电磁感觉中的电路问题 ,ab 切割磁感线产生感觉电动势为电源.电动势可由 E=Blv计算 .此中 v 为所求 ,再联合闭合 (或部分 )电路欧姆定律、焦耳定律、电容器及运动学知识列方程可解得 .(1) 设 ab 上产生的感觉电动势为 E ，回路中的电流为 I,ab 运动距离 s 所用时间为 t,三个电阻 R与电源串连 ,总电阻为 4R,则 E=BlvE由闭合电路欧姆定律有 Is 4Rtv由焦耳定律有 Q=I 2(4R)t 由上述方程得 v4QR .B 2l 2s(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 CQR .Bls答案 :(1)4QR(2)CQRB 2l 2 s Bls16.(14 分 )如图 12-17所示 ,水平川面上方的 H 高地区内有匀强磁场 ,水平界面 PP′是磁场的上面界 ,磁感觉强度为B,方向是水平的 ,垂直于纸面向里 .在磁场的正上方 ,有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd,ab 长为 l1 ,bc 长为 l2,H ＞ l2,线框的质量为 m,电阻为 R.使线框 abcd 从高处自由落下,ab边着落的过程中一直保持水平,已知线框进入磁场的过程中的运动状况是 :cd 边进入磁场此后 ,线框先做加快运动 ,而后做匀速运动 ,直到 ab 边抵达界限 PP′为止 .从线框开始着落到 cd 边恰好抵达水平川面的过程中 ,线框中产生的焦耳热为 Q.求 :图 12-17(1) 线框 abcd 在进入磁场的过程中,经过导线的某一横截面的电荷量是多少?(2)线框是从 cd 边距界限 PP ′多高处开始着落的 ?(3) 线框的 cd 边抵达地面时线框的速度大小是多少?分析 :(1)设线框abcd进入磁场的过程所用时间为t,经过线框的均匀电流为I,均匀感觉电动势为,则, I, ΔΦ=Bl 1l 2t R经过导线的某一横截面的电荷量q I t 解得q Bl1l2 . R(2)设线框从 cd 边距界限 PP ′上方 h 高处开始着落 ,cd 边进入磁场后 ,切割磁感线 ,产生感觉电流 , 在安培力作用下做加快度渐渐减小的加快运动,直到安培力等于重力后匀速着落,速度设为 v,匀速过程向来连续到 ab 边进入磁场时结束 ,有ε=Bl 1v, I, F A=BIl1,F A=mgRmgR解得 vB 2l12线框的 ab 边进入磁场后 ,线框中没有感觉电流.只有在线框进入磁场的过程中有焦耳热Q.线框从开始着落到ab 边刚进入磁场的过程中 ,线框的重力势能转变成线框的动能和电路中的焦耳热 .则有mg(h l 2 )1mv2Q 解得h m3 g 2 R22QB 4l14l2 .22mgB4 l14 (3) 线框的 ab 边进入磁场后 ,只有重力作用下 ,加快着落 ,有1mv221 mv2mg(H l2 ) 22cd 边抵达地面时线框的速度m2 g 2 R2 v242g( HB4 l1答案:(1) Bl1l2Rm3 g 2 R22QB4 l14 (2)2mgB4l 14m2 g 2 R22g( H (3)B4l14l 2 ) . l 2l 2 )。

诊断卷(十三) 电磁感应综合问题1.[考查楞次定律的应用](多选)(2015·全国卷Ⅰ)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。

实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图1所示。

实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。

下列说法正确的是( )图1A ．圆盘上产生了感应电动势B ．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C ．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D ．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 2．[考查法拉第电磁感应定律、右手螺旋定则的应用](2015·重庆高考)图2为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n ，面积为S 。

若在t 1到t 2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B 1均匀增加到B 2，则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差φa －φb ( )图2A ．恒为nS (B 2－B 1)t 2－t 1B ．从0均匀变化到nS (B 2－B 1)t 2－t 1C ．恒为－nS (B 2－B 1)t 2－t 1D ．从0均匀变化到－nS (B 2－B 1)t 2－t 13．[考查楞次定律、右手定则的应用](多选) (2015·山东高考)如图3，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。

现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。

在圆盘减速过程中，以下说法正确的是( )图3A ．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B ．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C ．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D ．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动4.[考查电磁感应中感应电动势的图像](2015·山东高考)如图4甲，R 0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。

电磁感应定律及其应用题型一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用【解题指导】(1)理解“谁”阻碍“谁”，及如何阻碍．(2)理解楞次定律的广义形式，“结果”阻碍“原因”．1(2023·河南开封·统考一模)如图所示，金属导体圆环用绝缘支架固定在铁架台上，圆环面水平。

在圆环正上方，一质量为m，可视为质点的小磁铁通过细线吊在铁架台的横杆上，细线与圆环的轴线重合，小磁铁距铁架台底面的高度为h。

现剪断细线，小磁铁沿圆环轴线下落到铁架台底面上。

不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是()A.小磁铁落在铁架台底面上时的速度大小为2ghB.小磁铁下落的整个过程中，加速度先小于g后大于gC.在小磁铁下落的整个过程中，圆环对小磁铁的作用力先竖直向上后竖直向下D.在小磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流先逆时针后顺时针(从上往下看)【答案】D【详解】A．小磁铁下落的整个过程中，圆环中产生感应电流，则小磁铁的机械能不守恒，所以有mv2mgh>12则小磁铁落在铁架台底面上时的速度v小于2gh，故A错误；BC．根据楞次定律中“来拒去留”可知，小磁铁下落的整个过程中，圆环产生的感应电流总是要阻碍小磁铁与圆环间的相对运动，所以圆环对它的作用力始终竖直向上，则加速度始终小于g，故BC错误；D．小磁铁在圆环上方下落时，圆环磁通量增加，则产生的感应磁场方向竖直向上，根据右手螺旋定则判断可知，圆环中的感应沿逆时针方向。

小磁铁在圆环下方下落时，圆环磁通量减小，产生的感应磁场方向竖直向下，则根据右手螺旋定则判断可知，圆环中的感应沿顺时针方向，故D正确。

故选D。

2(2023上·吉林长春·高三东北师大附中校考阶段练习)如图所示，当条形磁铁N极移近螺线管时，关于螺线管中A点与B点电势关系，下列说法正确的是()A.A点电势低于B点电势B.A点电势等于B点电势C.A点电势高于B点电势D.无法确定【答案】A【详解】当条形磁铁N 极移近螺线管时原磁场方向水平向右，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向水平向左，根据楞次定律可知，线圈中的电流方向从A 到B ，线圈相当于电源，B 为电源的正极，因此A 点的电势低于B 点的电势，故选A 。

第9课时 电磁感应的综合应用 考点 楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用1．求感应电动势的两种方法(1)E ＝n ΔΦΔt，用来计算感应电动势的平均值． (2)E ＝Bl v 或E ＝12Bl 2ω，主要用来计算感应电动势的瞬时值． 2．判断感应电流方向的两种方法(1)利用右手定则，即根据导体在磁场中做切割磁感线运动的情况进行判断．(2)利用楞次定律，即根据穿过闭合回路的磁通量的变化情况进行判断．3．楞次定律中“阻碍”的四种表现形式(1)阻碍磁通量的变化——“增反减同”．(2)阻碍相对运动——“来拒去留”．(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”．(4)阻碍电流的变化(自感现象)——“增反减同”．例1 (多选)(2019·全国卷Ⅰ·20)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图1(a)中虚线MN 所示．一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心O 在MN 上．t ＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图(b)所示．则在t ＝0到t ＝t 1的时间间隔内( )图1A ．圆环所受安培力的方向始终不变B ．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C ．圆环中的感应电流大小为B 0rS 4t 0ρD ．圆环中的感应电动势大小为B 0πr 24t 0答案 BC解析 在0～t 0时间内，磁感应强度减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向左，在t 0～t 1时间内，磁感应强度反向增大，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向右，所以选项A 错误，B 正确；根据法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ＝12πr 2·B 0t 0＝B 0πr 22t 0，根据电阻定律可得R ＝ρ2πr S ，根据欧姆定律可得I ＝E R ＝B 0rS 4t 0ρ，所以选项C 正确，D 错误．变式训练1．(多选)(2020·山东等级考模拟卷·12)竖直放置的长直密绕螺线管接入如图2甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化．螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出)，圆环轴线与螺线管轴线重合．下列说法正确的是( )图2A ．t ＝T 4时刻，圆环有扩张的趋势 B ．t ＝T 4时刻，圆环有收缩的趋势 C ．t ＝T 4和t ＝3T 4时刻，圆环内的感应电流大小相等 D ．t ＝3T 4时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流 答案 BC解析 t ＝T 4时刻，线圈中通有俯视顺时针且逐渐增大的电流，则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐增加．由楞次定律可知，圆环有收缩的趋势，A 错误，B 正确；t ＝3T 4时刻，线圈中通有俯视顺时针且逐渐减小的电流，则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐减小，由楞次定律可知，圆环中的感应电流为俯视顺时针，D 错误；t ＝T 4和t ＝3T 4时刻，线圈中电流的变化率一致，即由线圈电流产生的磁场变化率一致，则圆环中的感应电流大小相等，C 正确． 例2 (多选)(2019·山东枣庄市上学期期末)如图3所示，水平放置的半径为2r 的单匝圆形裸金属线圈A ，其内部有半径为r 的圆形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下；线圈A 的圆心和磁场区域的圆心重合，线圈A 的电阻为R .过圆心的两条虚线ab 和cd 相互垂直．一根电阻不计的直导体棒垂直于ab 放置，使导体棒沿ab 从左向右以速度v 匀速通过磁场区域，导体棒与线圈始终接触良好，线圈A 中会有感应电流通过．撤去导体棒，使磁场的磁感应强度均匀变化，线圈A 中也会有感应电流，如果使cd 左侧的线圈中感应电流大小和方向与导体棒经过cd 位置时的相同，则( )图3A ．磁场一定增强B ．磁场一定减弱C ．磁感应强度的变化率为4B v πrD ．磁感应强度的变化率为8B v πr答案 AC解析 根据右手定则，导体棒切割磁感线产生的感应电流通过cd 左侧的线圈时的方向是逆时针的，根据楞次定律，使磁场的磁感应强度均匀变化，产生同样方向的感应电流，磁场一定增强，故A 正确，B 错误；导体棒切割磁感线时，根据法拉第电磁感应定律，导体棒经过cd位置时产生的感应电动势E ＝2Br v ，根据欧姆定律，通过cd 左侧的线圈中感应电流大小I ＝E R2＝4Br v R ；磁场的磁感应强度均匀变化时，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，ΔB Δt ×r 2πR＝4Br v R ，ΔB Δt ＝4B v πr，故C 正确，D 错误． 变式训练2．(2019·山东济南市3月模拟)在如图4甲所示的电路中，螺线管匝数n ＝1 000匝，横截面积S ＝20 cm 2.螺线管导线电阻r ＝1.0 Ω，R 1＝4.0 Ω，R 2＝5.0 Ω，C ＝30 μF.在一段时间内，垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 的方向如图甲所示，大小按如图乙所示的规律变化，则下列说法中正确的是( )图4A ．螺线管中产生的感应电动势为1.2 VB ．闭合K ，电路中的电流稳定后，电容器的下极板带负电C ．闭合K ，电路中的电流稳定后，电阻R 1的电功率为2.56×10－2 WD ．闭合K ，电路中的电流稳定后，断开K ，则K 断开后，流经R 2的电荷量为1.8×10－2 C 答案 C解析 根据法拉第电磁感应定律：E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt ；解得：E ＝0.8 V ，故A 错误；根据楞次定律可知，螺线管的感应电流盘旋而下，则螺线管下端相当于电源的正极，则电容器的下极带正电，故B 错误；根据闭合电路欧姆定律，有：I ＝E R 1＋R 2＋r＝0.08 A ，根据 P ＝I 2R 1解得：P ＝2.56×10－2 W ，故C 正确；K 断开后，流经R 2的电荷量即为K 闭合时电容器一个极板上所带的电荷量Q ，电容器两端的电压为：U ＝IR 2＝0.4 V ，流经R 2的电荷量为：Q ＝CU ＝1.2×10－5 C ，故D 错误． 考点 电磁感应中的电路与图象问题1．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．2．解图象问题的三点关注(1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向．(2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程可以分为几个阶段，这几个阶段分别与哪段图象变化相对应．(3)关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲直是否和物理过程对应．3．解图象问题的两个分析方法(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项．(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法．例3 (多选)(2019·贵州部分重点中学教学质量评测卷(四))长为L 的金属棒OP 固定在顶角为2θ的塑料圆锥体侧面上，ab 为圆锥体底面直径．圆锥体绕其轴OO ′以角速度ω在磁感应强度大小为B 、方向竖直向下的匀强磁场中匀速转动，转动方向如图5所示，下列说法正确的是( )图5A ．金属棒上O 点的电势高于P 点B ．金属棒上O 点的电势低于P 点C ．金属棒OP 两端电势差大小为12Bω2L sin θD ．金属棒OP 两端电势差大小为12BωL 2sin 2 θ 答案 AD解析 由右手定则知金属棒OP 在匀速转动过程中切割磁感线产生的感应电动势方向由P 指向O ，在电源内部由电势低处指向电势高处，则金属棒上O 点的电势高于P 点，故A 正确，B 错误．金属棒OP 在匀速转动过程中切割磁感线的有效长度L ′＝O ′P ＝L sin θ，故产生的感应电动势E ＝BL ′·12ωL ′＝12BωL 2sin 2 θ，故C 错误，D 正确． 变式训练3.(2019·安徽宣城市期末调研测试)边界MN 的一侧区域内，存在着磁感应强度大小为B 、方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场．边长为l 的正三角形金属线框abc 粗细均匀，三边阻值相等，a 顶点刚好位于边界MN 上，现使线框围绕过a 点且垂直于桌面的转轴匀速转动，转动角速度为ω，如图6所示，则在ab 边开始转入磁场的瞬间ab 两端的电势差U ab 为( )图6A.13Bl 2ω B ．－12Bl 2ω C ．－13Bl 2ω D.16Bl 2ω 答案 A 解析 当ab 边刚进入磁场时，ab 部分在切割磁感线，切割长度为两个端点间的距离，即a 、b 间的距离为l ，E ＝Bl v ＝Bl lω2＝12Bl 2ω；设每个边的电阻为R ，a 、b 两点间的电势差为：U ＝I ·2R ＝E 3R ·2R ，故U ＝13Bωl 2，故A 正确，B 、C 、D 错误． 例4 (多选)(2019·全国卷Ⅱ·21)如图7，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计．虚线ab 、cd 均与导轨垂直，在ab 与cd 之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场．将两根相同的导体棒PQ 、MN 先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好．已知PQ 进入磁场时加速度恰好为零．从PQ 进入磁场开始计时，到MN 离开磁场区域为止，流过PQ 的电流随时间变化的图像可能正确的是( )图7答案 AD解析 根据题述，PQ 进入磁场时加速度恰好为零，两导体棒从同一位置释放，则两导体棒进入磁场时的速度相同，产生的感应电动势大小相等，若释放两导体棒的时间间隔足够长，在PQ 通过磁场区域一段时间后MN 进入磁场区域，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ 的电流随时间变化的图像可能是A ；若释放两导体棒的时间间隔较短，在PQ 没有出磁场区域时MN 就进入磁场区域，则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动，PQ 出磁场后，MN 切割磁感线产生感应电动势和感应电流，且感应电流一定大于I 1，受到安培力作用，由于安培力与速度成正比，则MN 所受的安培力一定大于MN 的重力沿导轨平面方向的分力，所以MN 一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过PQ 的电流随时间变化的图像可能是D. 变式训练4.(2019·安徽合肥市第一次质量检测)如图8所示，一有界匀强磁场区域的磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里，磁场宽度为L ；正方形导线框abcd 的边长也为L ，当bc 边位于磁场左边缘时，线框从静止开始沿x 轴正方向匀加速通过磁场区域．若规定逆时针方向为电流的正方向，则反映线框中感应电流变化规律的图象是( )图8答案 B解析 设导线框运动的加速度为a ，则某时刻其速度v ＝at ，所以在0～t 1时间内(即当bc 边位于磁场左边缘时开始计时，到bc 边位于磁场右边缘结束)，根据法拉第电磁感应定律得：E＝BL v ＝BLat ，电动势为逆时针方向．由闭合电路欧姆定律得：I ＝BLa R t ，电流为正．其中R 为线框的总电阻．所以在0～t 1时间内，I ∝t ，故A 、C 错误；从t 1时刻开始，ad 边开始切割磁感线，电动势大小E ＝BLat ，其中t 1＜t ≤t 2，电流为顺时针方向，为负，电流I ＝BLa Rt ，t 1＜t ≤t 2，其中I 0＝BLa R t 1，电流在t 1时刻方向突变，突变瞬间，电流大小保持I 0＝BLa R t 1不变，故B 正确，D 错误．考点电磁感应中的动力学与能量问题1．电荷量的求解电荷量q ＝I Δt ，其中I 必须是电流的平均值．由E ＝n ΔΦΔt 、I ＝E R 总、q ＝I Δt 联立可得q ＝n ΔΦR 总，此式不涉及时间．2．求解焦耳热Q 的三种方法(1)焦耳定律：Q ＝I 2Rt ，适用于电流、电阻不变； (2)功能关系：Q ＝W 克服安培力，电流变或不变都适用；(3)能量转化：Q ＝ΔE 其他能的减少量，电流变或不变都适用．3．电磁感应综合题的解题策略(1) 电路分析：明确电源与外电路，可画等效电路图．(2) 受力分析：把握安培力的特点，安培力大小与导体棒速度有关，一般在牛顿第二定律方程里讨论，v 的变化影响安培力大小，进而影响加速度大小，加速度的变化又会影响v 的变化．(3) 过程分析：注意导体棒进入磁场或离开磁场时的速度是否达到“收尾速度”．(4) 能量分析：克服安培力做的功，等于把其他形式的能转化为电能的多少．例5 (2019·湖北稳派教育上学期第二次联考)如图9所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面上平行于底边的虚线ef 下方有垂直于斜面向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B ，边长为L 的正方形导线框abcd 放在斜面上，线框的电阻为R ，线框的cd 边刚好与ef 重合．无初速度释放线框，当ab 边刚好要进入磁场时，线框的加速度刚好为零，线框的质量为m ，重力加速度为g ，求：图9(1)ab 边刚好要进入磁场时线框的速度大小；(2)从释放线框到ab 边进入磁场时，通过线框横截面的电荷量．答案 (1)mgR sin θB 2L 2 (2)BL 2R解析 (1)ab 边刚好要进入磁场时， mg sin θ＝F A ＝B 2L 2v R解得：v ＝mgR sin θB 2L 2(2)线框进入磁场的过程中，平均电流为I ＝E R根据法拉第电磁感应定律有：E ＝ΔФΔt 通过线框横截面的电荷量q ＝I Δt ＝ΔФR ＝BL 2R.变式训练5．(多选)(2019·辽宁葫芦岛市第一次模拟)如图10甲所示，在MN 、OP 间存在一匀强磁场，t ＝0时，一正方形光滑金属线框在水平向右的外力F 作用下紧贴MN 从静止开始做匀加速运动，外力F 随时间t 变化的图线如图乙所示，已知线框质量m ＝1 kg 、电阻R ＝2 Ω，则( )图10A ．线框的加速度大小为2 m/s 2B ．磁场宽度为6 mC ．匀强磁场的磁感应强度大小为 2 TD ．线框进入磁场过程中，通过线框横截面的电荷量为22 C 答案 ACD 解析 整个线框在磁场中运动时只受外力F 作用，则加速度a ＝F m＝2 m/s 2.由题图可知，从线框右边刚进入磁场到右边刚离开磁场，运动的时间为2 s ，磁场的宽度d ＝12at 12＝4 m ，所以选项A 正确，B 错误；当线框全部进入磁场前的瞬间：F 1－F 安＝ma ，而F 安＝BIL ＝B 2L 2v R＝B 2L 2at R ，线框的宽度L ＝12at 12＝12×2×12 m ＝1 m ，联立得：B ＝ 2 T ，所以选项C 正确；线框进入磁场过程中，通过线框横截面的电荷量为q ＝ΔФR ＝BL 2R ＝2×122 C ＝22C ，所以选项D 正确．例6 (2019 ·浙南名校联盟期末)如图11甲所示，在竖直方向上有4条间距相等的水平虚线L 1、L 2、L 3、L 4，在L 1L 2之间、L 3L 4之间存在匀强磁场，大小均为1 T ，方向垂直于虚线所在平面．现有一根电阻为2 Ω的均匀金属丝，首尾相连制成单匝矩形线圈abcd ，连接处接触电阻忽略，宽度cd ＝L ＝0.5 m ，线圈质量为0.1 kg ，将其从图示位置由静止释放(cd 边与L 1重合)，速度随时间变化的关系如图乙所示，其中0～ t 1时间内图线是曲线，其他时间内都是直线；并且t 1时刻cd 边与L 2重合，t 2时刻ab 边与L 3重合，t 3时刻ab 边与L 4重合，已知t 1～t 2的时间间隔为0.6 s ，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向(重力加速度g 取10 m/s 2)．求：图11(1)线圈匀速运动的速度大小；(2)线圈的长度ad ；(3)在0～t 1时间内通过线圈的电荷量；(4)0～t 3时间内，线圈ab 边产生的热量．答案 (1) 8 m/s (2) 2 m (3) 0.25 C (4) 0.18 J解析 (1) t 2～t 3时间ab 边在L 3L 4内做匀速直线运动，E ＝BL v 2，F ＝B E R L ，F ＝mg 联立解得：v 2＝mgR B 2L2＝8 m/s ， (2)从cd 边出L 2到ab 边刚进入L 3线圈一直做匀加速直线运动，ab 刚进上方磁场时，cd 也应刚进下方磁场，设磁场宽度是d ，由v 2＝v 1＋gt 得，v 1＝2 m/s ，则3d ＝v 1＋v 22t ＝3 m ，得：d ＝1 m ，有：ad ＝2d ＝2 m ，(3)0～t 1时间内，通过线圈的电荷量为q ＝ΔΦR ＝BdL R＝0.25 C ， (4)在0～t 3时间内由能量守恒得：线圈产生热量Q 总＝mg ·5d －12m v 22＝1.8 J 故线圈ab 边产生热量Q ＝110Q 总＝0.18 J. 变式训练6.(2019·福建三明市期末质量检测)如图12所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨平面与水平面夹角θ＝37°，导轨间距L ＝0.4 m ，其下端连接一个定值电阻R ＝4 Ω，其他电阻不计．两导轨间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B ＝1 T ．一质量为m ＝0.04 kg 的导体棒ab 垂直于导轨放置，现将导体棒由静止释放，取重力加速度g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.图12(1)求导体棒下滑的最大速度；(2)若导体棒从静止加速到v ＝4 m/s 的过程中，通过R 的电荷量q ＝0.2 C ，求R 产生的热量值． 答案 (1)6 m/s (2)0.16 J解析 (1)当导体棒所受的合外力为零时，速度最大，则：mg sin θ＝BIL ，I ＝BL v R 联立解得v ＝6 m/s(2)设该过程中电流的平均值为I ，则q ＝I ΔtI ＝ER ，E ＝BLx Δt 由能量守恒定律可得：mgx sin θ＝12m v 2＋Q 联立解得：x ＝2 m ，Q ＝0.16 J ．考点 电磁感应中的动量和能量问题1.电磁感应与动量综合问题往往需要运用牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、功能关系和能量守恒定律等重要规律，并结合闭合电路欧姆定律等物理规律及基本方法求解.2.动量观点在电磁感应问题中的应用，主要可以解决变力的冲量.所以，在求解导体棒做非匀变速运动的问题时，应用动量定理可以避免由于加速度变化而导致运动学公式不能使用的麻烦，在求解双杆模型问题时，在一定条件下可以利用动量守恒定律避免讨论中间变化状态，而直接求得最终状态.例7 (2019·福建福州市期末质量检测)如图13所示，空间存在一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B ；边长为L 的正方形金属框abcd (简称方框)放在光滑的水平地面上，其外侧套着一个与方框边长相同的U 形金属框架MNQP (仅有MN 、NQ 、QP 三条边，简称U 形框)，U 形框的M 、P 端的两个触点与方框接触良好且无摩擦，其他地方没有接触.两个金属框每条边的质量均为m ，每条边的电阻均为r .(1)若方框固定不动，U 形框以速度v 0垂直NQ 边向右匀速运动，当U 形框的接触点M 、P 端滑至方框的最右侧时，如图乙所示，求U 形框上N 、Q 两端的电势差U NQ ；(2)若方框不固定，给U 形框垂直NQ 边向右的水平初速度v 0，U 形框恰好不能与方框分离，求方框最后的速度v t 和此过程流过U 形框上NQ 边的电荷量q ；(3)若方框不固定，给U 形框垂直NQ 边向右的初速度v (v >v 0)，在U 形框与方框分离后，经过t 时间，方框的最右侧和U 形框的最左侧之间的距离为s .求分离时U 形框的速度大小v 1和方框的速度大小v 2.图13答案 见解析解析 (1)由法拉第电磁感应定律得：E ＝BL v 0此时电路图如图所示由串并联电路规律，外电阻为R 外＝2r ＋3r ×r 3r ＋r ＝114r 由闭合电路欧姆定律得：流过QN 的电流I ＝E R 外＋r＝4BL v 015r 所以：U NQ ＝E －Ir ＝1115BL v 0； (2)U 形框向右运动过程中，方框和U 形框组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒. 依题意得：方框和U 形框最终速度相同，设最终速度大小为v t ；3m v 0＝(3m ＋4m )v t解得：v t ＝37v 0 对U 形框，由动量定理得：－BL I t ＝3m v t －3m v 0由q ＝I t解得：q ＝12m v 07BL(3)设U 形框和方框分离时速度分别为v 1和v 2，系统动量守恒：3m v ＝3m v 1＋4m v 2 依题意得：s ＝(v 1－v 2)t联立解得：v 1＝37v ＋4s 7tv 2＝37v －3s 7t. 专题突破练级保分练1.(2019·广东珠海市质量监测)如图1所示，使一个水平铜盘绕过其圆心的竖直轴OO ′转动，摩擦等阻力不计，转动是匀速的．现把一个蹄形磁铁水平向左移近铜盘，则( )图1A ．铜盘转动将变快B ．铜盘转动将变慢C ．铜盘仍以原来的转速转动D ．因磁极方向未知，无法确定答案 B解析 假设蹄形磁铁的上端为N 极，下端为S 极，铜盘顺时针转动(从OO ′方向看)．根据右手定则可以确定此时铜盘中的感应电流方向是从盘心指向边缘．通电导体在磁场中要受到力的作用，根据感应电流的方向和磁场的方向，利用左手定则可以确定磁场对铜盘的作用力的方向是沿逆时针方向，其受力方向与铜盘的转动方向相反，所以铜盘的转动速度将减小．无论怎样假设，铜盘的受力方向始终与转动方向相反．同时，转动过程中，机械能转化为电能，最终转化为内能，所以转得慢了．所以B 正确，A 、C 、D 错误．2．(多选)(2019·福建泉州市期末质量检查)如图2甲所示，匀强磁场垂直穿过矩形金属线框abcd ，磁感应强度B 随时间t 按图乙所示规律变化，下列说法正确的是( )图2A．t1时刻线框的感应电流方向为a→b→c→d→aB．t3时刻线框的感应电流方向为a→b→c→d→aC．t2时刻线框的感应电流最大D．t1时刻线框ab边受到的安培力方向向右答案AD解析t1时刻穿过线框的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线框的感应电流方向为a→b→c→d→a，由左手定则可知，线框ab边受到的安培力方向向右，选项A、D正确；t3时刻穿过线框的磁通量向里减小，可知线框的感应电流方向为a→d→c→b→a，选项B错误；B－t图象的斜率等于磁感应强度的变化率，可知t2时刻磁感应强度的变化率为零，则线框的感应电流为零，选项C错误．3.(多选)(2019·全国卷Ⅲ·19)如图3，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上．t＝0时，棒ab以初速度v0向右滑动．运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示．下列图像中可能正确的是()图3答案AC解析棒ab以初速度v0向右滑动，切割磁感线产生感应电动势，使整个回路中产生感应电流，判断可知棒ab受到与v0方向相反的安培力的作用而做变减速运动，棒cd受到与v0方向相同的安培力的作用而做变加速运动，它们之间的速度差Δv＝v1－v2逐渐减小，整个系统产生的感应电动势逐渐减小，回路中感应电流逐渐减小，最后变为零，即最终棒ab和棒cd的速度相同，v 1＝v 2，这时两相同的光滑导体棒ab 、cd 组成的系统在足够长的平行金属导轨上运动，水平方向上不受外力作用，由动量守恒定律有m v 0＝m v 1＋m v 2，解得v 1＝v 2＝v 02，选项A 、C 正确，B 、D 错误．4.(2019·甘肃兰州市第一次诊断)如图4所示，宽为L 的光滑导轨竖直放置，左边有与导轨平面垂直的区域足够大的匀强磁场，磁感应强度为B ，右边有两块水平放置的金属板，两板间距为d .金属板和电阻R 都与导轨相连．要使两板间质量为m 、带电荷量为－q 的油滴恰好处于静止状态，阻值也为R 的金属棒ab 在导轨上的运动情况可能为(金属棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计，重力加速度为g )( )图4A ．向右匀速运动，速度大小为2dmg BLqB ．向左匀速运动，速度大小为2dmg BLqC ．向右匀速运动，速度大小为dmg 2BLqD ．向左匀速运动，速度大小为dmg 2BLq答案 A解析 两板间质量为m 、带电荷量为－q 的油滴恰好处于静止状态，则qE ＝mg ，板间电场强度E ＝mg q ，方向竖直向下；两板间电压U ＝Ed ＝mgd q，且上板带正电、下板带负电．金属棒ab 切割磁感线相当于电源，两金属板与电阻R 并联后接在金属棒两端，则金属棒中电流方向由b 流向a ，U ＝R R ＋R·E ＝12·BL v ，则金属棒ab 在导轨上的运动速度v ＝2mgd qBL ；据金属棒中电流方向由b 流向a 和右手定则可得，金属棒向右运动．综上，A 正确，B 、C 、D 错误．5.(2019·北京市东城区上学期期末)如图5所示，两光滑水平放置的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，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为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 向右匀速运动时( )图5A ．电容器两端的电压为零B ．通过电阻R 的电流为BL v RC ．电容器所带电荷量为CBL vD ．为保持MN 匀速运动，需对其施加的拉力大小为B 2L 2v R答案 C解析 当导线MN 匀速向右运动时，导线所受的合力为零，说明导线不受安培力，电路中电流为零，故电阻两端没有电压．此时导线MN 产生的感应电动势恒定，根据闭合电路欧姆定律得知，电容器两板间的电压为U ＝E ＝BL v ，故A 、B 错误．电容器所带电荷量Q ＝CU ＝CBL v ，故C 正确；因匀速运动后MN 所受合力为0，而此时无电流，不受安培力，则无需拉力便可做匀速运动，故D 错误．6．(多选)(2019·湖北稳派教育上学期第二次联考)如图6甲所示，通电直导线MN 和正方形导线框在同一水平面内，ab 边与MN 平行，先给MN 通以如图乙所示的电流，然后再通以如图丙所示的正弦交流电，导线和线框始终保持静止不动，电流从N 到M 为正，已知线框中的磁通量与直导线MN 中的电流成正比，则下列说法正确的是( )图6A ．通以如图乙所示的电流时，线框中产生的电流先减小后增大B ．通以如图乙所示的电流时，线框中的感应电流方向始终不变C ．通以如图丙所示的电流时，0～t 2时间内，线框受到的安培力方向不变D ．通以如图丙所示的电流时，t 3 时刻线框受到的安培力为零答案 BD解析 由题意可知，从N 到M 的方向为电流正方向；通以如题图乙所示的电流时，在0～t 1时间内电流方向为从M 到N ，穿过线框abcd 的磁场方向垂直纸面向外，大小在减小，由楞次定律可得，感应电流方向为逆时针，即为abcda ；在t 1时刻后，电流方向为N 到M ，穿过线框abcd 的磁场方向垂直纸面向里，大小在增大，由楞次定律可得，感应电流方向为逆时针，即为abcda ，故电流的方向不变，根据法拉第电磁感应定律有：E ＝ΔФΔt ，则线框中的感应电流为I ＝E R ＝ΔФΔt ×1R ，因线框中的磁通量与直导线MN 中的电流成正比，即ΔФΔt ∝ΔI Δt，则由乙图可知ΔI Δt 一直保持不变，故ΔФΔt不变，则感应电流I 不变，故A 错误，B 正确；通以如题图丙所示的电流时，在0～t 22时间内，导线中电流沿正方向增大，则线框中的磁场向里增大，由楞次定律可知，感应电流方向为逆时针，即为abcda ，根据左手定则可知，ab 边受到的安培力方向向右，cd 边受到的安培力方向向左，根据F ＝BIL 可知，I 、L 相同，但ab 边离导线近，故ab 边所在处的磁感应强度大于cd 边所在处的磁感应强度，则此时安培力的方向向右；在t 22～t 2时间内，导线中电流沿正方向减小，则线框中的磁场向里减小，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，即为adcba ；根据左手定则可知，ab 边受到的安培力方向向左，cd 边受到的安培力方向向右，根据F ＝BIL 可知，I 、L 相同，但ab 边离导线近，故ab 边所在处的磁感应强度大于cd 边所在处的磁感应强度，则此时安培力的方向向左，故在0～t 2时间内线框受到的安培力方向改变，故C 错误；由题图丙可知，在t 3时刻电流为零，根据F ＝BIL 可知，此时线框受到的安培力为零，故D 正确．7．(2019·湖北十堰市上学期期末)如图7甲所示，导体棒MN 置于水平导轨上，PQMN 所围成的矩形的面积为S ，PQ 之间有阻值为R 的电阻，不计导轨和导体棒的电阻．导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t 0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN 始终处于静止状态．下列说法正确的是( )图7A ．在0～2t 0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向先向左后向右，大小不变B ．在0～t 0时间内，通过导体棒的电流方向为N 到MC ．在t 0～2t 0时间内，通过电阻R 的电流大小为SB 0Rt 0。

高考物理电磁感应现象习题综合题含答案解析一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 倾斜放置，两导轨间距离为L ，导轨平面与水平面间的夹角θ，所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上，质量为m 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨和金属棒接触良好，不计导轨和金属棒ab 的电阻，重力加速度为g ．若在导轨的M 、P 两端连接阻值R 的电阻，将金属棒ab 由静止释放，则在下滑的过程中，金属棒ab 沿导轨下滑的稳定速度为v ，若在导轨M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，仍将金属棒ab 由静止释放，金属棒ab 下滑时间t ，此过程中电容器没有被击穿，求：（1）匀强磁场的磁感应强度B 的大小为多少？ （2）金属棒ab 下滑t 秒末的速度是多大？ 【答案】（1）2sin mgR B L vθ=2）sin sin t gvt v v CgR θθ=+ 【解析】试题分析：（1）若在M 、P 间接电阻R 时，金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态．则感应电动势E BLv =，感应电流EI R=，棒所受的安培力F BIL =联立可得22B L vF R=，由平衡条件可得F mgsin θ=，解得2mgRsin B L v θ （2）若在导轨 M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，将金属棒ab 由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab 棒受到安培力． 设棒下滑的速度大小为v '，经历的时间为t 则电容器板间电压为 U E BLv ='=此时电容器的带电量为Q CU = 设时间间隔△t 时间内流经棒的电荷量为Q则电路中电流Q C U CBL v i t t t ∆∆∆===∆∆∆，又va t∆=∆，解得i CBLa = 根据牛顿第二定律得mgsin BiL ma θ-=，解得22mgsin gvsin a m B L C v CgRsin θθθ==++所以金属棒做初速度为0的匀加速直线运动，ts 末的速度gvtsin v at v CgRsin θθ'==+．考点：导体切割磁感线时的感应电动势；功能关系；电磁感应中的能量转化【名师点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况．2．如图，垂直于纸面的磁感应强度为B ，边长为 L 、电阻为 R 的单匝方形线圈 ABCD 在外力 F 的作用下向右匀速进入匀强磁场，在线圈进入磁场过程中，求： (1)线圈进入磁场时的速度 v 。

第3讲 专题 电磁感应规律的综合应用1．闭合回路由电阻R 与导线组成，其内部磁场大小按Bt 图变化，方向如图1所示，则回路中( )．图1A ．电流方向为顺时针方向B ．电流强度越来越大C ．磁通量的变化率恒定不变D ．产生的感应电动势越来越大解析 由楞次定律可以判断电流方向为顺时针方向，A 项正确；由法拉第电磁感应定律E ＝N ΔΦΔt 可得，E ＝NΔB Δt S ，由图可知ΔBΔt是恒量，所以电动势恒定，D 项错误；根据欧姆定律，电路中电流是不变的，B 项错误；由于磁场均匀增加，线圈面积不变所以磁通量的变化率恒定不变，C 项正确． 答案 AC2．水平放置的金属框架cdef 处于如图2所示的匀强磁场中，金属棒ab 处于粗糙的框架上且接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab 始终保持静止，则( )．图2A ．ab 中电流增大，ab 棒所受摩擦力增大B ．ab 中电流不变，ab 棒所受摩擦力不变C ．ab 中电流不变，ab 棒所受摩擦力增大D ．ab 中电流增大，ab 棒所受摩擦力不变 解析 由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝ΔBΔtS 知，磁感应强度均匀增大，则ab 中感应电动势和电流不变，由F f ＝F 安＝BIL 知摩擦力增大，选项C 正确． 答案 C3．如图3所示，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d 水平．在竖直面内有一矩形金属线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平．线圈从水平面a 开始下落．已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离．若线圈下边刚通过水平面b 、c(位于磁场中)和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ，则( )．图3A ．F d >F c >F bB ．F c <F d <F bC ．F c >F b >F dD ．F c <F b <F d解析 从a 到b 线圈做自由落体运动，线圈全部进入磁场后，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，因而也不受磁场力，即F c ＝0，从b 到d 线圈继续加速，v d >v b ，当线圈在进入和离开磁场时，穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，受磁场力作用，其大小为：F ＝BIl ＝B Blv R l ＝B 2l 2v R ，因v d >v b ，所以F d >F b >F c ，选项D 正确． 答案 D4．如图4所示，MN 、PQ 是间距为L 的平行金属导轨，置于磁感应强度为B ，方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M 、P 间接有一阻值为R 的电阻．一根与导轨接触良好、有效阻值为R2的金属导线ab 垂直导轨放置，并在水平外力F 的作用下以速度v 向右匀速运动，则(不计导轨电阻)( )．图4A ．通过电阻R 的电流方向为P→R→MB ．a 、b 两点间的电压为BLvC ．a 端电势比b 端高D ．外力F 做的功等于电阻R 上发出的焦耳热解析 由右手定则可知通过金属导线的电流由b 到a ，即通过电阻R 的电流方向为M→R→P，A 错误；金属导线产生的电动势为BLv ，而a 、b 两点间的电压为等效电路路端电压，由闭合电路欧姆定律可知，a 、b 两点间电压为23BLv ，B 错误；金属导线可等效为电源，在电源内部，电流从低电势流向高电势，所以a 端电势高于b 端电势，C 正确；根据能量守恒定律可知，外力做功等于电阻R 和金属导线产生的焦耳热之和，D 错误． 答案 C5．一空间有垂直纸面向里的匀强磁场B ，两条电阻不计的平行光滑导轨竖直放置在磁场内，如图5所示，磁感应强度B ＝0.5 T ，导体棒ab 、cd 长度均为0.2 m ，电阻均为0.1 Ω，重力均为0.1 N ，现用力向上拉动导体棒ab，使之匀速上升(导体棒ab、cd与导轨接触良好)，此时cd静止不动，则ab上升时，下列说法正确的是( )．图5A．ab受到的拉力大小为2 NB．ab向上运动的速度为2 m/sC．在2 s内，拉力做功，有0.4 J的机械能转化为电能D．在2 s内，拉力做功为0.6 J解析对导体棒cd分析：mg＝BIl＝B2l2vR总，得v＝2 m/s，故B选项正确；对导体棒ab分析：F＝mg＋BIl＝0.2 N，选项A错误；在2 s内拉力做功转化的电能等于克服安培力做的功，即W＝F安vt＝0.4 J，选项C正确；在2 s内拉力做的功为Fvt＝0.8 J，选项D错误．答案BC6．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框原先整个置于有界匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框沿四个不同方向以相同速率v匀速平移出磁场，如图6所示，线框移出磁场的整个过程( )图6A．四种情况下ab两端的电势差都相同B．①图中流过线框的电荷量与v的大小无关C．②图中线框的电功率与v的大小成正比D．③图中磁场力对线框做的功与v2成正比解析由法拉第电磁感应定律E＝ΔΦ/Δt，闭合电路欧姆定律I＝E/R，电流定义式I＝q/Δt可得q＝ΔΦ/R，线框沿四个不同方向移出磁场，流过线框的电荷量与v的大小无关，选项B正确．四种情况下ab两端的电势差不相同，选项A错误．②图中线框的电功率P＝E2/R，E＝BLv，P与v的二次方大小成正比，选项C错误；③图中磁场力F＝BIL，I＝E/R，E＝BLv，磁场力对线框做功W＝FL，磁场力对线框做的功与v成正比，选项D错误．答案 B7．如图7甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1L2之间、L3L4之间存在匀强磁场，大小均为1 T，方向垂直于虚线所在平面．现有一矩形线圈abcd，宽度cd＝L＝0.5 m，质量为0.1 kg，电阻为2 Ω，将其从图示位置静止释放(cd边与L1重合)，速度随时间的变化关系如图乙所示，t1时刻cd边与L 2重合，t 2时刻ab 边与L 3重合，t 3时刻ab 边与L 4重合，已知t 1～t 2的时间间隔为0.6 s ，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向．(重力加速度g 取10 m/s 2)则( )．图7A ．在0～t 1时间内，通过线圈的电荷量为0.25 CB ．线圈匀速运动的速度大小为8 m/sC ．线圈的长度为1 mD ．0～t 3时间内，线圈产生的热量为4.2 J解析 t 2～t 3时间ab 在L 3L 4内匀速直线运动，而E ＝BLv 2，F ＝B E R L ，F ＝mg 解得：v 2＝mgRB 2L 2＝8 m/s ，选项B正确．从cd 边出L 2到ab 边刚进入L 3一直是匀加速，因而ab 刚进磁场时，cd 也应刚进磁场，设磁场宽度是d ，有：3d ＝v 2t －12gt 2，得：d ＝1 m ，有：ad ＝2d ＝2 m ，选项C 错误，在0～t 3时间内由能量守恒得：Q ＝mg·5d－12mv 22＝1.8 J ，选项D 错误.0～t 1时间内，通过线圈的电荷量为q ＝ΔΦR ＝BdLR ＝0.25 C ，选项A 正确． 答案 AB8．如图8甲所示，水平面上固定一个间距L ＝1 m 的光滑平行金属导轨，整个导轨处在竖直方向的磁感应强度B＝1 T 的匀强磁场中，导轨一端接阻值R ＝9 Ω的电阻．导轨上有质量m ＝1 kg 、电阻r ＝1 Ω、长度也为1 m 的导体棒，在外力的作用下从t ＝0开始沿平行导轨方向运动，其速度随时间的变化规律是v ＝2t ，不计导轨电阻．求：(1)t ＝4 s 时导体棒受到的安培力的大小；(2)请在如图乙所示的坐标系中画出电流平方与时间的关系(I 2t)图象．图8解析 (1)4 s 时导体棒的速度v ＝2t ＝4 m/s 感应电动势E ＝BLv 感应电流I ＝ER ＋r此时导体棒受到的安培力F 安＝BIL ＝0.4 N(2)由(1)可得I 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2＝4⎝ ⎛⎭⎪⎫BL R ＋r 2t ＝0.04t作出图象如图所示．答案 (1)0.4 N (2)见解析图9．如图9所示，宽度为L 的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一个电子元件，其阻值与其两端所加的电压成正比，即R ＝kU ，式中k 为已知常数．框架上有一质量为m ，离地高为h 的金属棒，金属棒与框架始终接触良好无摩擦，且保持水平．磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于框架平面向里．将金属棒由静止释放，棒沿框架向下运动，不计金属棒及导轨的电阻．重力加速度为g.求：图9(1)金属棒运动过程中，流过棒的电流的大小和方向； (2)金属棒落到地面时的速度大小；(3)金属棒从释放到落地过程中通过电子元件的电荷量．解析 (1)流过电子元件的电流大小为I ＝U R ＝1k ，由串联电路特点知流过棒的电流大小也为1k ，由右手定则判定流过棒的电流方向为水平向右(或从a→b)(2)在运动过程中金属棒受到的安培力为F 安＝BIL ＝BLk对金属棒运用牛顿第二定律有mg －F 安＝ma 得a ＝g －BLmk 恒定，故金属棒做匀加速直线运动根据v 2＝2ax ，得v ＝2h ⎝⎛⎭⎪⎫g －BL mk (3)设金属棒经过时间t 落地，有h ＝12at 2解得t ＝2h a＝ 2hkmmgk －BL故有q ＝I·t＝1k2hkmmgk －BL答案 (1)1k 水平向右(或从a→b) (2)2h ⎝ ⎛⎭⎪⎫g －BL mk (3)1k2hkmmgk －BL10．如图10所示，电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s ＝1.15 m ，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 Ω的电阻，磁感应强度B ＝0.8 T 的匀强磁场垂直轨道平面向上．阻值r ＝0.5 Ω，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Q 1＝0.1 J ．(取g ＝10 m/s 2)求：图10(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v ＝2 m/s 时的加速度a.(3)为求金属棒下滑的最大速度v m ，有同学解答如下：由动能定理，W 重－W 安＝12mv 2m ，…….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．解析 (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R ＝3r ，因此Q R ＝3Q r ＝0.3 J 故W 安＝Q ＝Q R ＋Q r ＝0.4 J(2)金属棒下滑时受重力和安培力F 安＝BIL ＝B 2L2R ＋r v由牛顿第二定律mgsin 30°－B 2L2R ＋r v ＝ma所以a ＝g sin 30°－B 2L 2＋v＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤10×12－0.82×0.752×20.2× 1.5＋0.5m/s 2 ＝3.2 m/s 2(3)此解法正确．金属棒下滑时受重力和安培力作用，其运动满足 mgsin 30°－B 2L2R ＋rv ＝ma上式表明，加速度随速度增加而减小，棒做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． mgs sin 30°－Q ＝12mv 2m得v m ＝ 2gs sin 30°－2Qm＝2×10×1.15×12－2×0.40.2m/s＝2.74 m/s答案 (1)0.4 J (2)3.2 m/s 2(3)见解析。

【高频考点解读】1、知道电磁感应现象以及产生感应电流的条件。

2．理解磁通量的定义，理解磁通量的变化、变化率以及净磁通量的概念。

3．理解棱次定律的实质，能熟练运用棱次定律来分析电磁感应现象中感应电流的方向。

4．理解右手定则并能熟练运用该定则判断感应电流的的方向。

【热点题型】题型一对电磁感应现象的理解与判断例1．图9-1-1中能产生感应电流的是()图9-1-1答案：B【提分秘籍】1．磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变；(2)回路面积不变，磁场强弱改变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变。

2．判断感应电流的流程(1)确定研究的回路。

(2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量Φ。

(3)⎩⎨⎧Φ不变→无感应电流Φ变化→⎩⎪⎨⎪⎧回路闭合，有感应电流不闭合，无感应电流，但有感应电动势【举一反三】矩形闭合线圈abcd 竖直放置，OO ′是它的对称轴，通电直导线AB 与OO ′平行，且AB 、OO ′所在平面与线圈平面垂直。

若要在线圈中产生abcda 方向的感应电流，可行的做法是( )图9-1-2A ．AB 中电流I 逐渐增大 B ．AB 中电流I 先增大后减小C ．AB 正对OO ′，逐渐靠近线圈D ．线圈绕OO ′轴逆时针转动90°(俯视)题型二 应用楞次定律判断感应电流的方向例2、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9-1-3所示。

在0～T 2时间内，直导线中电流向上。

则在T2～T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )图9-1-3A ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左B ．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右C ．感应电流方向为逆时针，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解析：在T2～T 时间内，由楞次定律可知，线框中感应电流的方向为顺时针，由左手定则可判断线框受安培力的合力方向向右，选项B正确。

高考物理电磁感应现象习题二轮复习及答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图()a ，平行长直导轨MN 、PQ 水平放置，两导轨间距0.5L m =，导轨左端MP 间接有一阻值为0.2R =Ω的定值电阻，导体棒ab 质量0.1m kg =，与导轨间的动摩擦因数0.1μ=，导体棒垂直于导轨放在距离左端 1.0d m =处，导轨和导体棒电阻均忽略不计.整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，0t =时刻，磁场方向竖直向下，此后，磁感应强度B 随时间t 的变化如图()b 所示，不计感应电流磁场的影响.当3t s =时，突然使ab 棒获得向右的速度08/v m s =，同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力F ，保持ab 棒具有大小为恒为24/a m s =、方向向左的加速度，取210/g m s =．()1求0t =时棒所受到的安培力0F ；()2分析前3s 时间内导体棒的运动情况并求前3s 内棒所受的摩擦力f 随时间t 变化的关系式；()3从0t =时刻开始，当通过电阻R 的电量 2.25q C =时，ab 棒正在向右运动，此时撤去外力F ，此后ab 棒又运动了2 6.05s m =后静止.求撤去外力F 后电阻R 上产生的热量Q ．【答案】(1)00.025F N =，方向水平向右(2) ()0.01252?f t N =-(3) 0.195J 【解析】 【详解】 解：()1由图b 知：0.20.1T /s 2B t == 0t =时棒的速度为零，故回路中只有感生感应势为： 0.05V BE Ld t tΦ=== 感应电流为：0.25A EI R== 可得0t =时棒所受到的安培力：000.025N F B IL ==，方向水平向右；()2ab 棒与轨道间的最大摩擦力为：00.10.025N m f mg N F μ==>=故前3s 内导体棒静止不动，由平衡条件得： f BIL = 由图知在03s -内，磁感应强度为：00.20.1B B kt t =-=-联立解得： ()0.01252(3s)f t N t =-<；()3前3s 内通过电阻R 的电量为：10.253C 0.75C q I t =⨯=⨯=设3s 后到撤去外力F 时又运动了1s ，则有：11BLs q q I t R RΦ-=== 解得：16m s =此时ab 棒的速度设为1v ，则有：221012v v as -= 解得：14m /s v =此后到停止，由能量守恒定律得： 可得：21210.195J 2Q mv mgs μ=-=2．如图所示，在倾角为θ的斜面内有两条足够长的不计电阻的平行金属导轨，导轨宽度为L ，导轨上端连有阻值为R 的电阻；在垂直于导轨边界ab 上方轨道空间内有垂直于导轨向上的均匀变化的匀强磁场B 1。

电磁感觉规律的综合应用常州二中【基础知识概括】与本章知识相关的综合题主要表此刻以下几方面：1．电磁感觉问题与电路问题的综合．电磁感觉供给电路中的电源，解决这种电磁感觉中的电路问题，一方面要考虑电磁学中的相关规律如右手定章、法拉第电磁感觉定律等；另一方面还要考虑电路中的相关规律，如欧姆定律、串并联电路的性质等，有时可能还会用到力学的知识．2．电磁感觉中切割磁感线的导体要运动，感觉电流又要遇到安培力的作用，所以，电磁感觉问题又常常和力学识题联系在一同，解决电磁感觉中的力学识题，一方面要考虑电磁学中的相关规律；另一方面还要考虑力学中的相关规律，要将电磁学和力学的知识综合起来应用．【方法分析】1．电磁感觉中的电路剖析．在电磁感觉中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感觉电动势，则该导体或回路就相当于电源．将它们接上电容器能够使电容器充电；将它们接上电阻或用电器能够对用电器供电．在回路中形成电流．2．电磁感觉中的动力学剖析和能量剖析切割磁感线的导体作为一个电磁学研究对象有感觉电动势、感觉电流、两头电压、电流做功、电阻发热等问题；作为一个力学对象有受力、加快度、动能、能量及其变化等问题；所以电磁感觉和力学知识发生联系是必定的．因为这种问题中物理过程比较复杂，状态变化过程中变量比许多，重点是能抓住状态变化过程中变量“变”的特色和规律，进而确立状态变化过程中的临界点，求解时注意从动量、能量的看法出发，运用相应的规律进行剖析和解答．【典型例题精讲】［例 1］如下图，圆滑导轨倾斜搁置，其下端连结一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面，当 ab 棒下滑到稳固状态时，小灯泡获取的功率为 P0，除灯泡外，其余电阻不计，要使稳固状态灯泡的功率变成 2P0，以下举措正确的选项是A．换一个电阻为本来一半的灯泡B．把磁感觉强度 B 增为本来的 2 倍C．换一根质量为本来的 2 倍的金属棒D ．把导轨间的距离增大为本来的2 倍【分析】解答这种问题的基本思路是：先求出灯泡功率P 与其余量的关系式，而后再议论各选项能否正确．金属棒在导轨上下滑的过程中，受重力 mg、支持力 F N和安培力 F＝ IlB 三个力的作用．其中安培力 F 是磁场对棒 ab 切割磁感线所产生的感觉电流的作使劲，它的大小与棒的速度相关．当导体棒下滑到稳固状态时（匀速运动）所受合外力为零，则有mgsinθ＝ IlB ．此过程小灯泡获取稳固的功率 P＝ I2R．由上两式可得P＝ m2g2Rsin2θ／ B2l 2．要使灯泡的功率由 P0变成 2P0，依据上式议论可得，题目所给的四个选项只有 C 是正确的．【思虑】（ 1）试剖析在棒下滑的整个过程中，不一样形式的能量是怎样转变的?（ 2）本题的答案与磁场的方向能否相关?【思虑提示】（ 1）棒加快下滑时，它减小的重力势能一部分转变成电能，电能又转变成内能，另一部分转变成棒的动能．棒匀速下滑时，减小的重力势能所有转变成电能，电能又转变成内能．（ 2）答案与磁场方向没关（只需导线下滑时切割磁感线即可）．【设计企图】经过本例说明电磁感觉过程中能量的转变关系，并说明利用能量转变看法剖析电磁感觉过程的方法．［例 2］如下图，两根相距 d＝ 0.20 m 的平行金属长导轨，固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的感觉强度 B＝0.20 T．导轨上面横放着两根金属细杆，构成矩形回路，每根金属细杆的电阻 r＝ 0.25 Ω，回路中其余部分的电阻可不计．已知两金属细杆在平行于导轨的拉力作用下，沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是 v＝ 5.0 m/s．不计导轨上的摩擦．（ 1）求作用于每根金属细杆的拉力的大小；（ 2）求两金属杆在间距增添 L ＝ 0.40 m 的滑动过程中共产生的热量．【分析】设匀强磁场方向竖直向上．在两金属杆匀速平移的过程中，等效电路如下图，即两杆能够等效为两个串连的相同的电源（ E0）．依据能量转变和守恒定律，当杆匀速运动时，两拉力（ F ）的机械总功率等于闭合电路的热功率，即P＝ 2Fv＝(2E0 ) 2(2Bdv) 2 2r2r所以，每根金属杆遇到的拉力大小为B2 d 2 v－ 2F ＝r＝× 10 N在两金属杆增添距离L 的过程中，产生的热量就等于两拉力所做的功，即Ｑ＝ 2F L／2＝F L＝× 10－2J【设计企图】经过本例说明电磁感觉规律与电路知识和力学知识综合问题的剖析方法．［例 3］一个质量 m＝ 0.1kg 的正方形金属框总电阻 R＝ 0.5 Ω，金属框放在表面是绝缘且圆滑的斜面顶端，自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段界限与斜面底边 BB’平行、宽度为 d 的匀2象如图 2 所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上。