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电磁感应现象压轴难题专项复习附答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图，POQ 是折成60°角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨，导轨关于竖直轴线对称，OP ＝OQ ＝L .整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律为B ＝B 0－kt (其中k 为大于0的常数)．一质量为m 、长为L 、电阻为R 、粗细均匀的导体棒锁定于OP 、OQ 的中点a 、b 位置．当磁感应强度变为12B 0后保持不变，同时将导体棒解除锁定，导体棒向下运动，离开导轨时的速度为v .导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为g .求导体棒： (1)解除锁定前回路中电流的大小及方向； (2)滑到导轨末端时的加速度大小； (3)运动过程中产生的焦耳热．【答案】⑴238kL R，顺时针方向或b→a ；⑵g －2204B L v mR ；⑶【解析】 【分析】 【详解】⑴导体棒被锁定前，闭合回路的面积不变，B t∆∆＝k 由法拉第电磁感应定律知：E ＝t Φ∆∆＝BS t ∆∆＝2316kL 由闭合电路欧姆定律知：I ＝E R 总＝238kL R由楞次定律知，感应电流的方向：顺时针方向或b→a ⑵导体棒刚离开导轨时受力如图所示根据法拉第电磁感应定律有：E ＝012B Lv 根据闭合电路欧姆定律知：I ＝E R根据安培力公式有：F ＝012ILB 解得：F ＝012ILB 由牛顿第二定律知：mg －F ＝ma解得：a ＝g －2204B L vR⑶由能量守恒知：mgh ＝212mv ＋Q 由几何关系有：h ＝34L 解得：Q ＝34mgL －212mv2．如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L ＝0.4 m ．导轨右端接有阻值R ＝1 Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好．导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd 内有方向竖直向下的匀强磁场，bd 连线与导轨垂直，长度也为L .从0时刻开始，磁感应强度B 的大小随时间t 变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s 后刚好进入磁场．若使棒在导轨上始终以速度v ＝1 m/s 做直线运动，求：(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E 大小；(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F ，以及棒通过三角形abd 区域时电流I 与时间t 的关系式．【答案】(1)0.04 V ； (2)0.04 N ， I ＝22Bv tR；【解析】 【分析】 【详解】⑴在棒进入磁场前，由于正方形区域abcd 内磁场磁感应强度B 的变化，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，在棒进入磁场前回路中的电动势为E ＝＝0.04V⑵当棒进入磁场时，磁场磁感应强度B ＝0.5T 恒定不变，此时由于导体棒做切割磁感线运动，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中的电动势为：e ＝Blv ，当棒与bd 重合时，切割有效长度l ＝L ，达到最大，即感应电动势也达到最大e m ＝BLv ＝0.2V ＞E ＝0.04V根据闭合电路欧姆定律可知，回路中的感应电流最大为：i m ＝＝0.2A根据安培力大小计算公式可知，棒在运动过程中受到的最大安培力为：F m ＝i m LB ＝0.04N 在棒通过三角形abd 区域时，切割有效长度l ＝2v （t －1）（其中，1s≤t≤＋1s ） 综合上述分析可知，回路中的感应电流为：i ＝＝（其中，1s≤t≤＋1s ）即：i ＝t －1（其中，1s≤t≤1.2s ） 【点睛】注意区分感生电动势与动生电动势的不同计算方法，充分理解B-t 图象的含义．3．在如图甲所示区域(图中直角坐标系Oxy 的一、三象限)内有匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B ，半径为l ，圆心角为60°的扇形导线框OPQ 以角速度ω绕O 点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R .(1)求线框中感应电流的最大值I 0和交变感应电流的频率f ；(2)在图乙中画出线框在一周的时间内感应电流I 随时间t 变化的图象(规定与图中线框的位置相应的时刻为t =0)【答案】（1）2012I bl R ω=，f ωπ= （2）【解析】 【详解】（1）在从图1中位置开始t =0转过60°的过程中，经△t ，转角△θ=ω△t ，回路的磁通增量为△Φ＝12△θ l 2B 由法拉第电磁感应定律，感应电动势为：ε＝tΦ 因匀速转动，这就是最大的感应电动势．由欧姆定律可求得：I 0＝1 2RωBl 2前半圈和后半圈I （t ）相同，故感应电流周期为：T ＝ πω，频率为：1f T ＝ωπ=． 故感应电流的最大值为I 0＝1 2RωBl 2，频率为f ＝ωπ． （2）由题可知当线框开始转动3π过程中，有感应电流产生，全部进入时，无感应电流，故当线框全部进入磁场接着再旋转6π过程中无电流，然后出磁场时，又有感应电流产生．故图线如图所示：【点睛】本题考查了法拉第电磁感应定律的应用，注意公式=E tΦ和E =BLv 的区别以及感应电流产生条件，并记住旋转切割产生感应电动势的公式E =12BωL 2．4．如图所示，竖直固定的足够长的光滑金属导轨MN 、PQ ，间距L =0.2m ，其电阻不计.完全相同的两根金属棒ab 、cd 垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终良好接触.已知两棒质量均为m =0.01kg ，电阻均为R =0.2Ω，棒cd 放置在水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度B =1.0T.棒ab 在竖直向上的恒力F 作用下由静止开始向上运动，当ab 棒运动位移x =0.1m 时达到最大速度，此时cd 棒对绝缘平台的压力恰好为零，重力加速度g 取10m/s 2.求： (1)恒力F 的大小；(2)ab 棒由静止到最大速度通过ab 棒的电荷量q ； (3)ab 棒由静止到达到最大速度过程中回路产生的焦耳热Q .【答案】(1)0.2N(2)0.05C(3)5×10-3J 【解析】 【详解】(1)当棒ab 达到最大速度时，对ab 和cd 的整体：20.2N F mg ==(2) ab 棒由静止到最大速度通过ab 棒的电荷量q It = 22BLx E tI R R== 解得10.20.1C 0.05C 220.2BLx q R ⨯⨯===⨯ (3)棒ab 达到最大速度v m 时，对棒cd 有 BIL=mg由闭合电路欧姆定律知2EI R＝棒ab 切割磁感线产生的感应电动势E=BLv m代入数据解得v m =1m/sab 棒由静止到最大速度过程中，由能量守恒定律得()212m F mg x mv Q -+＝代入数据解得Q =5×10-3J5．如图所示，宽度L ＝0.5 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 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．金属棒从0x 1?m ＝处以0v 2?m /s ＝的初速度，沿x 轴负方向做2a 2?m /s ＝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 的电荷量q ，某同学解法为：先算出经过0.4 s 金属棒的运动距离x ，以及0.4 s 时回路内的电阻R ，然后代入BLxq R R∆Φ＝＝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． 【答案】(1)0.1 J (2)R x ＝(3)0.4C 【解析】 【分析】 【详解】(1)金属棒仅受安培力作用，其大小0.120.2?F ma N ⨯＝＝＝金属棒运动0.5 m ，框架中产生的焦耳热等于克服安培力做的功所以0.20.50.1?Q Fx J ＝＝＝⨯. (2)金属棒所受安培力为F BIL ＝E BLv I R R ＝＝所以22B L RF ma v＝＝ 由于棒做匀减速直线运动2002()v v a x x ＝－－所以222000.420.522()222210.40.12B L R v a x x x x ma －－⨯==-⨯-=⨯(3)错误之处是把0.4 s 时回路内的电阻R 代入BLxq R＝进行计算． 正确的解法是q It ＝ 因为F BIL ma ＝＝所以ma 0.12q t 0.40.4?C BL 0.40.5⨯⨯⨯＝＝＝ 【点睛】电磁感应中的功能关系是通过安培力做功量度外界的能量转化成电能．找两个物理量之间的关系是通过物理规律一步一步实现的．用公式进行计算时，如果计算的是过程量，我们要看这个量有没有发生改变．6．如图，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为l ，电阻不计，左侧接有定值电阻R ，质量为m 、电阻为r 的导体杆，以初速度v 0沿轨道滑行，在滑行过程中保持与轨道垂直且接触良好，整个装置处于方向竖直向上，磁感应强度为B 的匀强磁场中。
高考物理二轮 电磁感应现象的两类情况 专项培优 易错 难题含答案解析一、电磁感应现象的两类情况1．图中装置在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中，足够长的光滑导轨固定不动。
电源电动势为E （不计内阻），导体棒ab 初始静止不动，导体棒 ab 在运动过程中始终与导轨垂直， 且接触良好。
已知导体棒的质量为m ，磁感应强度为B ，导轨间距为L ，导体棒及导轨电阻均不计，电阻R 已知。
闭合电键，导体棒在安培力的作用下开始运动，则： (1)导体棒的最终速度？(2)在整个过程中电源释放了多少电能？ (3)在导体棒运动过程中，电路中的电流是否等于ER，试判断并分析说明原因。
【答案】(1)E v BL =；(2) 2222mE B L；(3)见解析 【解析】 【分析】 【详解】(1) 闭合电键，导体棒在安培力的作用下开始运动做加速运动，导体棒运动后切割磁感线产生感应电流，使得通过导体棒的电流减小，安培力减小，加速度减小，当加速度为0时，速度达到最大值，之后做匀速运动，此时感应电动势与电源电动势相等。
设导体棒的最终速度v ，则有E BLv =解得Ev BL=(2)在整个过程中电源释放的电能转化为导体棒的动能，导体棒获得的动能为2222122k mE E mv B L ∆==所以在整个过程中电源释放的电能为2222mE B L(3)在导体棒运动过程中，闭合电键瞬间，电路中的电流等于ER，导体棒在安培力的作用下开始运动做加速运动。
之后导体棒运动后切割磁感线产生感应电流，使得通过导体棒的电流减小，当感应电动势与电源电动势相等时，电路中电流为0，因此在导体棒运动过程中，电路中的电流只有在闭合电键瞬间等于ER，之后逐渐减小到0。
2．如图所示，光滑导线框abfede 的abfe 部分水平，efcd 部分与水平面成α角，ae 与ed 、bf 与cf 连接处为小圆弧，匀强磁场仅分布于efcd 所在平面，方向垂直于efcd 平面，线框边ab 、cd 长均为L ，电阻均为2R ，线框其余部分电阻不计。
高中物理电磁感应现象习题二轮复习含答案解析一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图，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 。
(2)线圈中的电流大小。
(3)AB 边产生的焦耳热。
【答案】(1)22FR v B L =；(2)F I BL=；(3)4FL Q =【解析】 【分析】 【详解】(1)线圈向右匀速进入匀强磁场，则有F F BIL ==安又电路中的电动势为E BLv =所以线圈中电流大小为==E BLvI R R 联立解得22FRv B L =(2)根据有F F BIL ==安得线圈中的电流大小F I BL=(3)AB 边产生的焦耳热22()4AB F R L Q I R t BL v==⨯⨯ 将22FRv B L =代入得 4FL Q =2．如图所示，两根竖直固定的足够长的金属导轨ad 和bc ，相距为L=10cm ；另外两根水平金属杆MN 和EF 可沿导轨无摩擦地滑动，MN 棒的质量均为m=0.2kg ，EF 棒的质量M =0.5kg ，在两导轨之间两棒的总电阻为R=0.2Ω（竖直金属导轨的电阻不计）；空间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B=5T ，磁场区域足够大；开始时MN 与EF 叠放在一起放置在水平绝缘平台上，现用一竖直向上的牵引力使MN 杆由静止开始匀加速上升，加速度大小为a =1m/s 2，试求：（1）前2s 时间内流过MN 杆的电量（设EF 杆还未离开水平绝缘平台）； （2）至少共经多长时间EF 杆能离开平台。
【答案】（1）5C ；（2）4s 【解析】 【分析】 【详解】解：（1）t=2s 内MN 杆上升的距离为21 2h at = 此段时间内MN 、EF 与导轨形成的回路内，磁通量的变化量为BLh ∆Φ=产生的平均感应电动势为E t ∆Φ=产生的平均电流为E I R=流过MN 杆的电量q It =代入数据解得25C 2BLat q R==（2）EF 杆刚要离开平台时有BIL Mg =此时回路中的电流为E I R=MN 杆切割磁场产生的电动势为E BLv =MN 杆运动的时间为v t a=代入数据解得224s MgRt B L a==3．如图所示，两根粗细均匀的金属棒M N 、，用两根等长的、不可伸长的柔软导线将它们连接成闭合回路，并悬挂在光滑绝缘的水平直杆上，并使两金属棒水平。
高考二轮复习资料专题五5．1 电磁感应中的电路问题例1 匀强磁场磁感应强度 B =0.2T ，磁场宽度 L =3m ， 一正方形金属框边长 ab =r =1m ， 每边电阻R =0.2Ω，金属框以v =10m/s 的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图5-1，求：⑴画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流I 随时间t 的变化图线．（要求写出作图的依据） ⑵画出两端电压U 随时间t 的变化图线．（要求写出作图的依据）例2 如图5-2，两个电阻的阻值分别为R 和2R ，其余电阻不计，电容器电容量为C ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里，金属棒ab 、cd 的长度均为l ，当棒ab 以速度v 向左切割磁感线运动，棒cd 以速度2v 向右切割磁感线运动时，电容器的电量为多大？哪一个极板带正电？例3 把总电阻为2R 和R 的两条粗细均匀的电阻丝焊接成走直径分别是2d 和d 的两个同心圆环，水平固定在绝缘桌面上，在大小两环之间的区域穿过一个竖直向下，磁感应强度为B 的匀强磁场，一长度为2d 、电阻等于R 的粗细均匀的金属棒MN 放在圆环上，与两圆环始终保持良好接触，如图5-3，当金属棒以恒定的速度v 向右运动并经过环心O 时，试求：⑴金属棒MN 产生的总的感应电动势； ⑵金属棒MN 上的电流大小和方向； ⑶棒与小环接触点F 、E 间的电压； ⑷大小圆环的消耗功率之比．L图5-1图5-2图5-3图5-1-35．1 电磁感应中的电路问题1．如图5-1-1，粗细均匀的电阻丝绕制的矩形导线框abcd 处于匀强磁场中，另一种材料的导体棒MN 可与导线框保持良好的接触并做无摩擦滑动，当导体棒MN 在外力作用下从导线框左端开始做切割磁感线的匀速运动一直滑到右端的过程中，导线框上消耗的电功率的变化情况可能为 ( )A ．逐渐增大B ．先增大后减小C ．先减小后增大D ．增大、减小、再增大、再减小2．一环形线圈放在匀强磁场中，设在第1s 内磁场方向垂直于线圈平面向内，如图5-1-2甲所示，若磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图5-1-2乙所示，那么在第2s内，线圈中感应电流的大小和方向是( )A ．大小恒定，逆时针方向B ．大小恒定，顺时针方向C ．大小逐渐增加，顺时针方向D ．大小逐渐减小，逆时针方向3．如图5-1-3，水平光滑U 形框架中串入一个电容器，横跨在框架上的金属棒ab 在外力作用下，以速度v 向右运动一段距离后突然停止，金属棒停止后不再受图中以外的物体作用，导轨足够长，由以后金属棒的运动情况是 ( ) A ．向右做初速度为零的匀加速运动B ．先向右做初速度为零的匀加速运动，后作减速运动C ．在某一位置附近振动D ．向右先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速运动4．如图5-1-4，PQRS 为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以为边界 MN 的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，MN 线与线框的边成45°角，E 、F 分别为PS 和PQ 的中点，则线圈中感应电流最大值出现在 ( ) A ．P 点经过边界MN 时 B ．E 点经过边界MN 时 C ．F 点经过边界MN 时 D ．Q 点经过边界MN 时5．如图5-1-5，光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面，当棒下滑到稳定状态时，小灯泡获得的功率为P ，除灯泡外，其他电阻不计，要使稳定状态灯泡的功率变为2P，下列措施正确( )的是A ．一个电阻为原来一半的灯泡B ．把磁感应强度增为原来的2倍C ．换一根质量为原来的2倍的金属棒D ．把导轨间的距离增大为原来的21倍6．如图5-1-6，粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其线框的一边a 、b两点间的电势差大的是A C DM N a b c d图5-1-1B甲图5-1-2a bN图5-1-4图5-1-5图5-1-77．用单位长度电阻为R 0的电阻丝制成半径分别为2r 和r 的两只圆环，在它们的切点处剪断，形成很小一个间隙，再将大小圆环分别焊接起来形成如图5-1-10所示回路，现使两圆环处在同一平面内，垂直此平面加一个磁感应强度按B=kt 均匀增强、方向如图的匀强磁场，求图中间隙M 、N 点之间的电势差．8．如图5-1-8，在磁感应强度为B =0.5T 的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m 的平行金属导轨MN 与PQ ，导轨的电阻忽略不计，在两根导轨的端点N 、Q 之间连接着一阻值R=0.3Ω的电阻，导轨上跨放着一根长l =0.2m ，每米长电阻r =2Ω的金属棒，与导轨正交放置，交点为c 、d ，当金属棒以速度v =4m/s 向左作匀速运动时，试求：⑴电阻中的电流大小和方向；⑵金属棒两端的电势差．9．如图5-1-9，匀强磁场中固定的金属棒框架ABC ，导线棒DE 在框架ABC 上沿图示方向匀速平移，框架和导体材料横截面积均相同，接触电阻不计，试证明电路中的电流恒定．10．如图5-1-10，长为l ，电阻r =0.3Ω、质量m =0.1kg 的金属棒CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是l ，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R =0. 5Ω的电阻，量程为0～3.0A 的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0V 的电压表接在电阻R 的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面，现以向右恒定的外力F 使金属棒以v =2m/s 的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏．⑴此满偏电表是什么表？说明理由． ⑵拉动金属棒的外力F 多大⑶若此时撤去外力 F ，金属棒的运动将逐渐慢下来，最终停止在导轨上，求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻的电量．11．如图5-1-11，MN 、PQ 为相距l 的光滑平行导轨，导轨平面与水平面夹角为θ，导轨处于磁感应强度为B 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，在两导轨的M 、P 两端间接有一电阻为R 的定值电阻，质量为m 的导体棒由静止开始下滑，经一段时间到达位置cd 处，这一过程通过截面的电量为q ，回路中产生的内能为E ，设除R 外，回路其余电阻不计，求ab 通过位置cd 时回路的电功率.QR图5-1-6图5-1-8图5-1-9图5-1-10P Q图5-1-1112．如图5-1-12为某一电路装置的俯视图，mn 、xy 为水平放置的很长的平行金属板，两板间距为L ，板间有匀强磁场，磁感应强度为B ，裸导线ab 电阻为R 0，电阻R 1=R 2=R ，电容器电容C 很大，由于棒匀速滑行，一不计重力的带正电粒子以初速度v 0水平射入两板间可做匀速直线运动．问：⑴棒向哪边运动，速度为多大？⑵棒如果突然停止运动，则在突然停止运动时作用在棒上的安培力多大？5．2电磁感应中的力学问题例1 如图5-4固定在水平桌面上的金属框cdef 处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab 搁在框架上可无摩擦地滑动，此时构成一个边长为L 的正方形，棒的电阻为r ，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B⑴若从t =0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k ，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向；⑵在上述情况中，始终保持静止，当t =t 1s 末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？ ⑶若从t =0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v 向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化（写出B 与t 的关系式）？例2 如图5-5电容为C 的电容器与竖直放置的金属导轨EFGH纸面向里，磁感应强度为B 的匀强磁场中，金属棒ab 且金属棒ab 的质量为m 、电阻为R ，金属导轨的宽度为L ，现解除约束让金属棒ab 开始沿导轨下滑，不计金属棒与金属导轨间的摩擦，求金属棒下落的加速度．例3 图5-6在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度相等的匀强磁场，d c ef图5-4图5-6图5-1-12方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L ，一个质量为m 、边长也为l 的正方形框（设电阻为r ），以速度V 进入磁场时，恰好做匀速直线运动，若当边到达gg ＇与ff ＇中间位置时线框又恰好做匀速运动，则⑴当边刚越过时，线框加速度的值为多少？⑵求线框从开始进入磁场到到达与中点过程中产生的热量是多少？5．2电磁感应中的力学问题1．如图5-2-1水平放置的光滑平行轨道左端与一电容器C 相连，导体棒ab 的 电阻为R ，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，开始时导体棒ab 向右做匀速运动；若由于外力作用使棒的速度突然变为零，则下列结论的有( )A ．此后ab 棒将先加速后减速B ．ab 棒的速度将逐渐增大到某一数值C ．电容C 带电量将逐渐减小到零D ．此后磁场力将对ab 棒做正功 2．如图5-2-2将铝板制成“U ”形框后水平放置，一质量为m 的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中向左以速度v 匀速运动，悬线的拉力为T ，则A ．悬线竖直，T=mgB ．悬线竖直，T ＜mg( ) C ．选择v 的大小，可以使T=0 D． 因条件不足，T 与的关系无法确定 3．如图5-2-3两个粗细不同的铜导线，各绕制一单匝矩形线框，线框面积相等，让线框平面与磁感线方向垂直，从磁场外同一高度开始同时下落，则( )A ．两线框同时落地B ．粗线框先着地C ．细线框先着地D ．线框下落过程中损失的机械能相同 4．如图5-2-4，CDEF 是固定的、水平放置的、足够长的“U ”型金属导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上架一个金属棒，在极短时间内给棒一个向右的速度，棒将开始运动，最后又静止在导轨上，则棒在运动过程中，就导轨光滑和粗糙两种情况比较 ( )A ． 培力对做的功相等 Ｂ．电流通过整个回路所做的功相等 Ｃ．整个回路产生的总热量相等 Ｄ．棒的动量改变量相等5．用同种材料粗细均匀的电阻丝做成ab 、cd 、ef 三根导线，ef 较长，分别放在电阻可忽略的光图5-2-1图5-2-2B图5-2-3图5-2-4a b d c ef图5-2-5滑的平行导轨上，如图5-2-5，磁场是均匀的，用外力使导线水平向右作匀速运动（每次只有一根导线在导轨上），而且每次外力做功功率相同，则下列说法正确的是 ( ) Ａ．ab 运动得最快 Ｂ．ef 运动得最快 Ｃ．导线产生的感应电动势相等 Ｄ．每秒产生的热量相等6．如图5-2-6甲，闭合线圈从高处自由下落一段时间后垂直于磁场方向进入一有界磁场，在边刚进入磁场到边刚进入磁场的这段时间内，线圈运动的速度图象可能是图5-2-6乙中的哪些图( )7．如图5-2-7，在光滑的水平面上有一半径为r ＝10cm ，电阻Ｒ＝1Ω，质量m ＝1kg 的金属圆环，以速度v ＝10m/s 向一有界磁场滑去，匀强磁场垂直纸面向里，B ＝0.5T ，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了3.2J 的热量，求：⑴此时圆环中电流的瞬时功率； ⑵此时圆环运动的加速度．8．如图5-2-8，光滑斜面的倾角α＝30°，在斜面上放置一矩形线框abcd ，ab 边的边长l 1＝1m ，bc 边的边l 2＝0.6m ，线框的质量m ＝1kg ，电阻R ＝0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M ＝2kg ，斜面上ef 线（ef ∥gh ）的右端方有垂直斜面向上的匀强磁场，Ｂ＝0.5T ，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef 线和gh 线的距离s ＝11.4m ，（取g ＝10m/s 2），试求：⑴线框进入磁场时匀的速度v 是多少？⑵ab 边由静止开始运动到gh 线所用的时间t 是多少？9．如图5-2-9，两根光滑的平行金属导轨处于同一平面内，相距l =0.3m ，导轨的左端M 、N 用0.2Ω的电阻R 连接，导轨电阻不计，导轨上停放着一金属杆，杆的电阻r 为0.1Ω，质量为0.1kg ，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B 为0.5T ，现对金属杆施加适当的水平拉力使它由静止开始运动，问：⑴杆应如何运动才能使R 上的电压每1s 均匀地增加0.05V ，且M 点的电势高于N 点？ ⑵上述情况下，若导轨足够长，从杆开始运动起第2s 末拉力的瞬时功率多大？bcA B CDcd 图5-2-6甲乙图5-2-7图5-2-8图5-2-910．如图5-2-10，质量为m 、边长为L 的正方形线框，在有界匀强磁场上方h 高处由静止自由下落，线框的总电阻为R ，磁感应强度为B 的匀强磁场宽度为2L ，线框下落过程中，ab 边始终与磁场边界平行且处于水平方向，已知ab 边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：⑴cd 边刚进入磁场时线框的速度； ⑵线框穿过磁场过程中，产生的焦耳热．11．如图5-2-11， 电动机用轻绳牵引一根原来静止的长l =1m ，质量m =0.1kg 的导体棒AB ，导体棒的电阻R =1Ω，导体棒与竖直“∏”型金属框架有良好的接触，框架处在图示方向的磁感应强度为B =1T 的匀强磁场中，且足够长，已知在电动机牵引导体棒时，电路中的电流表和电压表的读数分别稳定在I=1A 和U =10V ，电动机自身内阻r =1Ω，不计框架电阻及一切摩擦，取g =10m/s 2，求：导体棒到达的稳定速度？12．如图5-2-12，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管，在弧形轨道上高为H 的地方无初速释放一磁铁（可视为质点），下滑至水平轨道时恰好沿螺线管的轴心运动，设的质量分别为M 、m ，求：⑴螺线管获得的最大速度⑵全过程中整个电路所消耗的电能5．3 交变电流与电磁波例1 如图5-7，正方形线框abcd 边长l =0.2m ，每边电阻均为1Ω，在磁感应强度B =3T 的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴cd 顺时针匀速转动，转速为2400r/min ，t =0时，线框平面与磁场垂直，电阻R 的阻值也是1Ω，交流电流表与交流电压表为理想电表，求：⑴电压表和电流表的示数⑵线框转动一周时间里电流所做的功L图5-2-10图5-2-12图5-7B图5-2-11例2 内阻为1Ω的发电机供给一学校照明用电，如图5-8，升压变压器匝数之比为1∶4，降压变压器匝数之比为4∶1，输电线总电阻R =4Ω，全样共有32个班，每班有“220V ，40W ”的灯泡6盏，若保证全部电灯正常发光，则：⑴发电机的输出功率多大？ ⑵发电机电动势多大？ ⑶输电效率多少？⑷若使用灯数减半并正常发光，发电机的输功率是否减半？例3 如图5-9甲，A 、B 表示真空中水平放置的相距为d 的平行金属板，板长为L ，两板加电压后板间电场可视为匀强电场，如图5-9乙，表示一周期性的交变电压波形，在t =0时，将图5-9乙的交变电压加在两板间，此时恰有一质量为m 、电量为q 的粒子在板间中央沿水平方向以速度v 0射入电场，若此粒子在离开电场时恰恰相反能以平行于A 、B 两板的速度飞出，求：⑴两板上所加的交变电压的频率应满足的条件 ⑵该交变电压的值U 0的取值范围（忽略粒子的重力）5．3 交变电流与电磁波1．如图5-3-1，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速率沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向坚直向上，磁感应强度为随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的带电量不变，那么( )A ．小球对玻璃环的压力不断增大B ．小球受到的磁场力不断增大C ．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间性后沿顺时针方向做加速运动D ．磁场力对小球一直不做功图5-8U -U A Bv 0甲 乙图5-9图5-3-12．如图5-3-2甲，A 、B 为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置，线圈中通有如图乙的电流，则( )A ．t 1到t 2时间内A 、B 两线圈相互吸引 B ．在t 2到t 3时间内A 、B 两线圈相互排斥C ．t 1时刻两线圈间的作用力为零D ．t 2时刻两线圈间的吸引力最大3．家用电子调光灯的调光原理旧用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积小，某电子调光灯经调整后电压波形如图5-3-3所示，则灯泡两端的电压为 ( )A ．22U m B ．42U m C ．21U m D ．41U m4．矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e 随时间t的变化规律如图5-3-4所示，下列说法正确的是( )A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．t2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大D．每当e 的方向变化时，通过线圈的磁通量绝对值都为最大5．如图5-3-5，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R ，开始时，开关S 断开，当S 接通时，以下说法正确的是 ( )A ．副线圈两端M 、N 的输出电压减小B ．副线圈输电线等效电阻R 上的电压增大C ．通过灯泡L 1的电流减小D ．原线圈中的电流增大6．如图5-3-6，在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，已知线圈1、2的匝数之比为N 1∶N 2=2∶1，在不接负载的情( )A ．当线圈1输入电压22V0时，线圈2的输出电压110VB ．当线圈1输入电压220V 时，线圈2的输出电压55VC ．当线圈2输入电压110V 时，线圈1的输出电压220VD ．当线圈2输入电压110V 时，线圈1的输出电压110V7．下列关于电磁波的说法正确的是 ( )A ．电磁波是由电磁场由发生区域向远处的传播B ．电磁波在任何介质中的传播速度均为3．00×108m/sC ．电磁波由真空进入介质传播时，波长将变短D ．电磁波不能产生干涉、衍射现象8．如图5-3-7，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为n 1和n 2，所接负载4R 1=R 2，当只闭合图5-3-2U 图5-3-4图5-3-5图5-3-6图5-3-7S 1时，电流表示数为1A ，当S 1和S 2都闭合时，电流表示数为2A ，则n 1∶n 2 ( ) A ．1∶1 B ．1∶2 C ．1∶3 D ．1∶49．如果你通过同步卫星转发的无线电话与对方通话，则在你讲完话后，至少要等多长时间才能听到对方的回话？（已知地球的质量M =6.0×1024kg ，地球的半径R =6.4×106m ，万有引力恒量G =6.67×10-11N ·m 2/kg 2）10．如图5-3-8，一个半径为r 的半圆形线圈，以直径ab 为轴匀速转动，转速为n ，的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场（与垂直），磁感应强度为B ，M 和N 是两个集流环，负载电阻为R ，线圈、电流表和连接导线电阻不计，求：⑴从图示位置起转过1/4转时间内负载电阻R 上产生的热量 ⑵从图示位置起转过1/4转时间内通过负载电阻R 上产生的电量 ⑶电流表的示数11．某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电，当发电厂输出的功率为P 0时，额定电压为U 的用电设备消耗的功率为P 1，若发电厂用一台升压变压器T 1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T 2把电压降到用电设备的额定电压供用电设备使用，如图5-3-9，这样改变后，当发电厂输出的功率仍为P 1，用电设备可获得的功率增加至P 2，试求所用升压变压器的原线圈与副线圈的匝数比N 1/N 2以及降压变压器T 2N 3/N 4各为多少？12．如图5-3-10，在真空中速度为v =6.4×107m/s 电子束连续地射入两平行 极板之间，极板长度为l=8.0×10-2m ，间距为d =5.0×10-3m ，两极板不带电时，电子束将沿两极板间的中线通过，在两极板上加一切50H Z 的交变电压u =U 0sin ωt ，如果所加电压的最大值U 0超过某一值U C 时，将开始出现以下现象：电子束有时通过两极板；有时间断，不能通过．求：⑴U C 的大小．⑵U 0为何值时才能使通过的时间(△t )通跟间断的时间(△t )断之比为2∶1参考答案T 2 图5-3-8图5-3-9v图5-3-105．1 例题1、、37CBlv 右极板3、Bdv ，R 76 N →F 、R 7 F →E ， 7Bdv， 9∶2； 习题 1、BCD 2、A 3、D 4、AB 5、CD 6、B 7、2k πr 2 8、0.4A N →Q ，0.32v 9、略 10、电压表，1.6N ，0.25C 11、2B l gqsin θ-mREl B 222 12、右、Rv R R 00)(+，200222R R R Rv L B +；5．2 例题1、r kL 2 b →a ，（B+kt 1）rkL 3，vtL BL + 2、222L B C m mg + 3、3gsin θ，23215sin 23mv mgL +θ； 习题 1、BD 2、A 3、A 4、CD 5、BD 6、ACD 7、0.36W ，0.6m/s 2 方向向左 8、6m/s ，2.5s 9、向右以0.33m/s 2的加速度匀加速运动，0.056W 10、gL L B R g m 244222-，mg （h+3L ）-442232L B R g m 11、4.5m/s 12、mM gHm +2，mM MmgH +5．3 例题 1、3.05V 、3.05A ，3.3J 2、5424W ，322V ，97%，不是减半 3、f=Lnv 0（n=1、2、3……），U 0≤222qL mv nd （n=1、2、3……）； 习题 1、CD 2、ABC 3、C 4、D 5、BCD 6、BD 7、B 8、AC 9、0.48s 10、Rnr B 8424π，RBr 22π，RnBr 222π 11、1020P P P P --，201012P P P P P P -- 12、91V ，105V ；-1s。
电磁感应之电容模型模型1无外力充电式（电容器+单棒）例1 两条相互平行的光滑水平金属导轨，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度为B 。
电容器的电容为C ，击穿电压足够大，开始时电容器不带电。
棒ab 长为L ，质量为m ，电阻为R ， 初速度为v 0，金属棒运动时，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。
（1） 请分析电容器的工作状态，导体棒的运动情况，若导轨足够长，求导体棒最终的速度。
（2） 若电容器储存的电能满足 212E CU ，忽略电磁辐射损失，求导体棒ab 在整个过程中产生的焦耳热。
模型2．放电式（电容器+单棒）例2 两条相互平行的光滑水平金属导轨，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度为B 。
棒ab 长为L ，质量为m ，电阻为R ，静止在导轨上。
电容器的电容为C ，先给电容器充电，带电量为Q ，再接通电容器与导体棒。
金属棒运动时，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。
请分析电容器的工作状态，导体棒的运动情况，若导轨足够长，求导体棒最终的速度。
模型3.有恒力的充电式电容器例3. 水平金属导轨光滑，电阻不计，匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B 。
棒ab 长为L ，质量为m ，电阻为R ，初速度为零，在恒力F 作用下向右运动。
电容器的电容为C ，击穿电压足够大，开始时电容器不带电。
请分析导体棒的运动情况。
4.模型迁移：（分析方法完全相同，尝试分析吧！）（1）导轨不光滑（2）恒力的提供方式不同，如导轨变成竖直放置或倾斜放置等(3) 电路结构变化1. （ 2017年天津卷12题）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。
电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E ，电容器的电容为C 。
两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ，电阻不计。
炮弹可视为一质量为m 、电阻为R 的金属棒MN ，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。
首先开关S 接1，使电容器完全充电。
高考物理电磁感应现象压轴难题复习题附答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，在倾角30o θ=的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，两磁场宽度均为L 。
一质量为m 、边长为L 的正方形线框距磁场上边界L 处由静止沿斜面下滑，ab 边刚进入上侧磁场时，线框恰好做匀速直线运动。
ab 边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速度直线运动。
重力加速度为g 。
求：（1）线框ab 边刚越过两磁场的分界线ff′时受到的安培力； （2）线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量Q 和所用的时间t 。
【答案】(1)安培力大小2mg ，方向沿斜面向上(2)4732mgL Q = 72Lt g= 【解析】 【详解】(1）线框开始时沿斜面做匀加速运动，根据机械能守恒有21sin 302mgL mv ︒=， 则线框进入磁场时的速度2sin30v g L gL =︒线框ab 边进入磁场时产生的电动势E =BLv 线框中电流E I R=ab 边受到的安培力22B L vF BIL R== 线框匀速进入磁场，则有22sin 30B L vmg R︒= ab 边刚越过ff '时，cd 也同时越过了ee '，则线框上产生的电动势E '=2BLv线框所受的安培力变为22422B L vF BI L mg R==''=方向沿斜面向上（2）设线框再次做匀速运动时速度为v '，则224sin 30B L v mg R︒='解得4v v ='=根据能量守恒定律有2211sin 30222mg L mv mv Q ︒'⨯+=+解得4732mgLQ =线框ab 边在上侧磁扬中运动的过程所用的时间1L t v=设线框ab 通过ff '后开始做匀速时到gg '的距离为0x ，由动量定理可知：22sin302mg t BLIt mv mv ︒-='-其中()022BL L x I t R-=联立以上两式解得()02432L x v t vg-=-线框ab 在下侧磁场匀速运动的过程中，有0034x x t v v='=所以线框穿过上侧磁场所用的总时间为123t t t t =++=2．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=-=3．如图所示，两平行长直金属导轨(不计电阻)水平放置，间距为L ，有两根长度均为L 、电阻均为R 、质量均为m 的导体棒AB 、CD 平放在金属导轨上。
高考物理二轮 电磁感应现象的两类情况 专项培优 易错 难题及详细答案一、电磁感应现象的两类情况1．如图甲所示，相距d 的两根足够长的金属制成的导轨，水平部分左端ef 间连接一阻值为2R 的定值电阻，并用电压传感器实际监测两端电压，倾斜部分与水平面夹角为37°.长度也为d 、质量为m 的金属棒ab 电阻为R ，通过固定在棒两端的金属轻滑环套在导轨上，滑环与导轨上MG 、NH 段动摩擦因数μ＝18(其余部分摩擦不计)．MN 、PQ 、GH 相距为L ，MN 、PQ 间有垂直轨道平面向下、磁感应强度为B 1的匀强磁场，PQ 、GH 间有平行于斜面但大小、方向未知的匀强磁场B 2，其他区域无磁场，除金属棒及定值电阻，其余电阻均不计，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，当ab 棒从MN 上方一定距离由静止释放通过MN 、PQ 区域(运动过程中ab 棒始终保持水平)，电压传感器监测到U －t 关系如图乙所示．（1）求ab 棒刚进入磁场B 1时的速度大小． （2）求定值电阻上产生的热量Q 1.（3）多次操作发现，当ab 棒从MN 以某一特定速度进入MNQP 区域的同时，另一质量为2m ，电阻为2R 的金属棒cd 只要以等大的速度从PQ 进入PQHG 区域，两棒均可同时匀速通过各自场区，试求B 2的大小和方向．【答案】（1）11.5U B d （2）2221934-mU mgL B d；（3）32B 1 方向沿导轨平面向上 【解析】 【详解】(1)根据ab 棒刚进入磁场B 1时电压传感器的示数为U ,再由闭合电路欧姆定律可得此时的感应电动势：1 1.52UE U R U R=+⋅= 根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得：111E B dv =计算得出:111.5Uv B d=. (2)设金属棒ab 离开PQ 时的速度为v 2，根据图乙可以知道定值电阻两端电压为2U ，根据闭合电路的欧姆定律可得：12222B dv R U R R⋅=+计算得出：213Uv B d=；棒ab 从MN 到PQ ，根据动能定理可得： 222111sin 37cos3722mg L mg L W mv mv μ︒︒⨯-⨯-=-安 根据功能关系可得产生的总的焦耳热 ：=Q W 总安根据焦耳定律可得定值电阻产生的焦耳热为：122RQ Q R R=+总 联立以上各式得出：212211934mU Q mgL B d=-(3)两棒以相同的初速度进入场区匀速经过相同的位移，对ab 棒根据共点力的平衡可得：221sin 37cos3702B d vmg mg Rμ︒︒--=计算得出：221mgRv B d =对cd 棒分析因为：2sin 372cos370mg mg μ︒︒-⋅>故cd 棒安培力必须垂直导轨平面向下，根据左手定则可以知道磁感应强度B 2沿导轨平面向上，cd 棒也匀速运动则有：1212sin 372cos37022B dv mg mg B d R μ︒︒⎛⎫-+⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭将221mgRv B d =代入计算得出：2132B B =. 答：(1)ab 棒刚进入磁场1B 时的速度大小为11.5UB d; (2)定值电阻上产生的热量为22211934mU mgL B d-; (3)2B 的大小为132B ，方向沿导轨平面向上.2．某科研机构在研究磁悬浮列车的原理时，把它的驱动系统简化为如下模型；固定在列车下端的线圈可视为一个单匝矩形纯电阻金属框，如图甲所示，MN 边长为L ，平行于y 轴，MP 边宽度为b ，边平行于x 轴，金属框位于xoy 平面内，其电阻为1R ；列车轨道沿Ox 方向，轨道区域内固定有匝数为n 、电阻为2R 的“”字型（如图乙）通电后使其产生图甲所示的磁场，磁感应强度大小均为B ，相邻区域磁场方向相反（使金属框的MN 和PQ 两边总处于方向相反的磁场中）．已知列车在以速度v 运动时所受的空气阻力f F 满足2f F kv =（k 为已知常数）．驱动列车时，使固定的“”字型线圈依次通电，等效于金属框所在区域的磁场匀速向x 轴正方向移动，这样就能驱动列车前进．（1）当磁场以速度0v 沿x 轴正方向匀速移动，列车同方向运动的速度为v （0v <）时，金属框MNQP 产生的磁感应电流多大？（提示：当线框与磁场存在相对速度v 相时，动生电动势E BLv =相）（2）求列车能达到的最大速度m v ；（3）列车以最大速度运行一段时间后，断开接在“” 字型线圈上的电源，使线圈与连有整流器（其作用是确保电流总能从整流器同一端流出，从而不断地给电容器充电）的电容器相接，并接通列车上的电磁铁电源，使电磁铁产生面积为L b ⨯、磁感应强度为B '、方向竖直向下的匀强磁场，使列车制动，求列车通过任意一个“”字型线圈时，电容器中贮存的电量Q ．【答案】(1) 012() BL v v R -222210122BL B L kR v B L +-24nB Lb R '【解析】 【详解】解：(1)金属框相对于磁场的速度为：0v v - 每边产生的电动势：0()E BL v v =- 由欧姆定律得：12EI R = 解得：01(2 )BL v v I R -=(2)当加速度为零时，列车的速度最大，此时列车的两条长边各自受到的安培力：B F BIL =由平衡条件得：20B f F F -= ，已知：2f F kv =解得：222210122m BL B L kR v B L v kR +-=(3)电磁铁通过字型线圈左边界时，电路情况如图1所示：感应电动势：n E tφ∆=∆，而B Lb φ∆=' 电流：12E I R =电荷量：11Q I t =∆ 解得：12nB LbQ R '= 电磁铁通过字型线圈中间时，电路情况如图2所示：B Lb φ∆='，2222E nI R tφ∆==∆ 22Q I t =∆解得：222nB LbQ R '= 电磁铁通过字型线圈右边界时，电路情况如图3所示：n E tφ∆=∆， B Lb φ∆='，32E I R =33Q I t =∆解得：32nB LbQ R '=， 总的电荷量：123Q Q Q Q =++ 解得：24nB LbQ R '=3．如图所示，在倾角30o θ=的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，两磁场宽度均为L 。
专题10.6 电磁感应中的能量问题一．选择题1．(2020·山东德州二模)(多选)如图所示，在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN 、PQ ，电阻忽略不计，导轨间距离为L ，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨所在平面。
质量均为m 的两根金属a 、b 放置在导轨上，a 、b 接入电路的电阻均为R 。
轻质弹簧的左端与b 杆连接，右端固定。
开始时a 杆以初速度v 0向静止的b 杆运动，当a 杆向右的速度为v 时，b 杆向右的速度达到最大值v m ，此过程中a 杆产生的焦耳热为Q ，两杆始终垂直于导轨并与导轨接触良好，则b 杆达到最大速度时( )A ．b 杆受到弹簧的弹力为B 2L 2（v －v m ）2RB ．a 杆受到的安培力为B 2L 2（v －v m ）RC ．a 、b 杆与弹簧组成的系统机械能减少量为QD ．弹簧具有的弹性势能为12mv 20－12mv 2－12mv 2m －2Q【参考答案】AD2．(2020·河南八校联考)(多选)如图所示，正方形金属线圈abcd 平放在粗糙水平传送带上，被电动机带动一起以速度v 匀速运动，线圈边长为L ，电阻为R ，质量为m ，有一边界长度为2L 的正方形磁场垂直于传送带，磁感应强度为B ，线圈穿过磁场区域的过程中速度不变，下列说法中正确的是( )A ．线圈穿出磁场时感应电流的方向沿abcdaB ．线圈进入磁场区域时受到水平向左的静摩擦力，穿出区域时受到水平向右的静摩擦力C．线圈经过磁场区域的过程中始终受到水平向右的静摩擦力D．线圈经过磁场区域的过程中，电动机多消耗的电能为2B2L3vR【参考答案】AD3．（2020河南开封一模）如右图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，导轨宽度为L，其下端与电阻R连接；导体棒ab电阻为r，导轨和导线电阻不计，匀强磁场竖直向上。
若导体棒ab以一定初速度v下滑，则关于ab棒下列说法中正确的为 ( )A．所受安培力方向水平向右B．可能以速度v匀速下滑C．刚下滑的瞬间ab棒产生的电动势为BLvD．减少的重力势能等于电阻R上产生的内能【参考答案】AB【考点】本题考查了电磁感应、安培力、法拉第电磁感应定律、平衡条件、能量守恒定律及其相关的知识点。
二轮复习电磁感应难题一．选择题（共10小题）1．如图所示的电路中，灯泡A、B和电感L与直流电源连接，电感的电阻忽略不计，灯泡A的阻值是灯泡B的2倍，电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有（ A ）A．A先变亮，然后逐渐变暗B．B先变亮，然后逐渐变暗C．A立即熄灭，B逐渐变暗D．A、B两灯泡都逐渐变暗2．如图所示，将一均匀导线围成一圆心角为90°的扇形导线框OMN，其中OM=R，线框总电阻为r，圆弧MN的圆心为O点，将导线框的O点置于直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B．从t=0时刻开始，让导线框以O点为圆心，以恒定的角速度ω沿逆时针方向做匀速圆周运动，则线框中的电流有效值为（ D ）A．B． C． D．3．一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框平面与磁场垂直，线框的右边紧贴着磁场边界，如图甲所示．t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场．外力F随时间t变化的图线如图乙所示．已知线框质量m=1kg、电阻R=1Ω、边长L=0.5m．以下说法不正确的是（ D ）A．做匀加速直线运动的加速度为1m/s2B．匀强磁场的磁感应强度为2TC．线框穿出磁场时速度为1m/sD．线框穿过磁场的过程中，线框上产生的焦耳热为 1.5J4．如图所示，水平桌面上放一闭合铝环，当一条形磁铁从铝环正上方附近迅速向下靠近铝环时（ A ）A．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力大于铝环重力B．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力大于铝环重力C．铝环有收缩的趋势，对桌面的压力小于铝环重力D．铝环有扩张的趋势，对桌面的压力小于铝环重力5．如图一面积为S的单匝矩形线圈处于一个交变的匀强磁场中，磁感应强度的变化规律为：B=B0sinωt．下列说法正确的是（ B ）A．线框中不会产生方向不断变化的交变电流B．在t=时刻，线框中感应电流将达到最大值C．对应磁感应强度B=0的时刻，线框中感应电流也一定为零D．若增大磁场交变频率，则线框中感应电流的频率也将同倍数增加，但有效值不变6．如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场．一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直．让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为E1，下落距离为0.8R时电动势大小为E2，忽略涡流损耗和边缘效应．关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是（ B ）A．E1＜E2，a端为正B．E1＜E2，b端为正C．E1＞E2，a端为正D．E1＞E2，b端为正7．如图所示照直放置的螺线管与导线abcd构成闭合电路，电路所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一个导体圆环．欲使导体圆环受到向上的磁场力，磁感应强度随时间变化的规律应是（ A ）A．B．C．D．8．如图所示，AB是一根裸导线，单位长度的电阻为R0，一部分弯曲成直径为d的圆圈，圆圈导线相交处导电接触良好．圆圈所在区域有与圆圈平面垂直的均匀磁场，磁感强度为B0导线一端B点固定，A端在沿BA方向的恒力F 作用下向右缓慢移动，从而使圆圈缓慢缩小．设在圆圈缩小过程中始终保持圆的形状，设导体回路是柔软的，此圆圈从初始的直径d到完全消失所需时间t为（ B ）A． B．C． D．9．如图所示，闭合直角三角形线框，底边长为l，现将它匀速拉过宽度为d的匀强磁场（l＞d）．若以逆时针方向为电流的正方向，则以下四个I﹣t图象中正确的是（ D ）A．B．C．D．10．有一个金属丝圆环，圆面积为S，电阻为r，放在磁场中，让磁感线垂直地穿过圆环所在平面．在△t时间内，磁感应强度的变化为△B，通过金属丝横截面的电量q与下面哪个量的大小无关（ A ）A．时间△t B．圆面积SC．金属丝圆环电阻r D．磁感应强度变化△B二．多选题（共15小题）11．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上存在着磁感应强度均为B、方向垂直于斜面向上的 I、II两个匀强磁场区域，两磁场宽度均为d，两磁场之间有宽为L的无磁场区域（L＞d），质量为m，长为d的正方形线框从 I区域上方某一位置由静止释放，线框在分别通过 I、II两个区域的过程中，回路中产生的感应电流大小及其变化情况完全相同，则线框在穿过两磁场的过程中描述正确的是（BC ）A．线框进入 I区域后可能一直加速运动B．线框在进入 I I区域与离开 I I区域时，所受安培力方向相同C．线框通过 I区域过程中产生的热量为mgsinθ（L+d）D．线框通过 I I区域的过程中减少的机械能为mg sinθ 2d12．如图所示，金属杆ab、cd置于足够长的平行轨道MN、PQ上，可沿轨道滑动，轨道所在的空间有竖直向上匀强磁场，导轨电阻不计．则下面说法中正确的是（BD ）A．若轨道光滑，给ab一初速度v0，则最终ab、cd一定做匀速运动且速度大小均为0.5v0B．若轨道光滑，给ab施加一个垂直于ab的恒定外力作用，则最终二者一定做匀加速运动，且速度差恒定C．若轨道粗糙，给ab施加一个垂直于ab的恒定外力作用，则最终二者一定做匀加速运动，且速度差恒定D．若将cd换成固定于MN、PQ间的一电容器，且轨道光滑，给ab施加一个垂直于ab的恒定外力，则最终ab一定做匀加速直线运动13．如图所示，两根电阻不计的平行光滑金属导轨在同一水平面内放置，左端与定值电阻R相连，导轨x＞0一侧存在着沿x方向均匀增大的磁场，磁感应强度与x的关系是B=0.5+0.5x（T），在外力F作用下一阻值为r的金属棒从A1运动到A3，此过程中电路中的总电功率保持不变．A1的坐标为x1=1m，A2的坐标为x2=2m，A3的坐标为x3=3m，下列说法正确的是（BC ）A．回路中的电动势既有感生电动势又有动生电动势B．在A1与A3处的速度比为2：1C．A1到A2与A2到A3的过程中通过导体横截面的电量之比为5：7D．A1到A2与A2到A3的过程中产生的焦耳热之比为7：514．如图（甲）所示，左侧接有定值电阻R=2Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，导轨间距为L=1m．一质量m=2kg，阻值r=2Ω的金属棒在拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.25，g=10m/s2．金属棒的速度﹣位移图象如图（乙）所示，则从起点发生s=1m位移的过程中（ACD ）A．拉力做的功W=9.25JB．通过电阻R的电荷量q=0.125CC．整个系统产生的总热量Q=5.25JD．电阻R产生的热量Q=0.125 J15．如图，线圈平面与匀强磁场的夹角为30°，磁场的磁感应强度变化率恒定，为使线圈中的感应电流增大一倍，下列可行的是（CD ）A．线圈的匝数增加一倍B．线圈的面积增加一倍C．线圈的半径增加一倍D．改变线圈平面与磁场的夹角16．如图，半径为r的圆形导线框内充满垂直于纸面的磁场，线框电阻不计．磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt（常量k＞0）．在图示电路中，灯L1、L2的电阻都为R，变阻器的最大电阻为R0，若有电流通过，灯就发光，假设灯的电阻不变，电容器电容为C，则下列判断正确的是（BC ）A．电容器的上极板带正电B．当灯的电阻R=，滑片P位于滑动变阻器中央时，电容器带电量为Ckπr2C．当灯的电阻R＞R0，滑片P由a端向b端移动时，L1变暗，L2变亮D．当灯的电阻R＜R0，滑片P由a端向b端移动时，L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗17．如图所示，n=50匝的圆形线圈，它的两端点a、b与理想电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图所示，若a、b两点的电势分别为φa、φb，电压表的读数为U，则（AD）A．φa＞φb B．φa＜φb C．U=2V D．U=100V18．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直长度为L金属杆aO，已知ab=bc=cO=，a、c与磁场中以O为圆心的同心圆（都为部分圆弧）金属轨道始终接触良好．一电容为C的电容器接在轨道上，如图所示，当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴，以角速度ω顺时针匀速转动时（BC ）A．U ac=2U abB．U a0=9U c0C．电容器带电量Q=BL2ωCD．若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零19．如图甲所示，静止在水平面上的等边三角形金属线框，匝数n=20，总电阻R=2.5Ω，边长L=0.3m，处在两个半径均为r=0.1m的圆形匀强磁场中，线框顶点与右侧圆心重合，线框底边与左侧圆直径重合，磁感应强度B1垂直水平面向外；B1垂直水平面向里，B1、B2随时间t的变化如图乙所示，线框一直处于静止状态，计算过程中取π=3，下列说法正确的是（CD ）A．线框具有向左的运动趋势B．t=0时刻穿过线框的磁通量为0.5WbC．t=0.4s时刻线框中感应电动势为1.5VD．0～0.6s内通过线框横截面电荷量为0.36C20．如图所示，空间中存在一个范围足够大的垂直纸面向里的磁场，磁感应强度沿y轴方向大小相同，沿x轴方向按B x=kx的规律变化，式中k为已知常数且大于零．矩形线圈ABCD在恒力F的作用下从图示位置由静止开始向x 轴正方向运动，下列说法正确的是（BC ）A．线圈运动过程中感应电流的方向沿ADCBB．若加速距离足够长，线圈最终将做匀速直线运动C．通过回路中C点的电量与线圈的位移成正比D．线圈回路消耗的电功率与运动速度成正比21．如图所示，在电阻不计的边长为L的正方形金属框abcd的cd边上接两个相同的电阻，平行金属板e和f通过导线与金属框相连，金属框内两虚线之间有垂直于纸面向里的磁场，同一时刻各点的磁感应强度B大小相等，B随时间t均匀增加，已知=k，磁场区域面积是金属框面积的二分之一，金属板长为L，板间距离为L．质量为m，电荷量为q的粒子从两板中间沿中线方向以某一初速度射入，刚好从f板右边缘射出．不计粒子重力，忽略边缘效应．则（AC ）A．金属框中感应电流方向为abcdaB．粒子带正电C．粒子初速度为D．粒子在e、f间运动增加的动能为kL2q22．半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图（上）所示．有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图（下）所示．在t=0时刻，平板之间中心有一重力不计、电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是（AD ）A．第3秒内上极板为正极B．第3秒内上极板为负极C．第2秒末微粒可能回到原来的位置D．第3秒末两极板之间的电场强度大小为0.1πr2/d23．一个N匝圆形闭合线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感应强度方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是（CD ）A．每匝线圈的面积不变，将线圈匝数增加一倍B．线圈的匝数不变，将每匝线圈的面积增加一倍C．线圈的匝数不变，将线圈半径增加一倍D．适当改变线圈的取向24．如图，在匀强磁场中水平放置一平行金属导轨（电阻不计），且与大螺线管M相接，磁场方向竖直向下，在M 螺线管内同轴放置一小螺线管N，N中通有正弦交流电i=I m sin t，t=0时刻电流为零，则M中的感应电流的大小与跨接放于平行导轨上的导体棒ab的运动情况为（BC ）A．t=时刻M中电流最大B．t=时刻M中电流最大C．导体棒ab将在导轨上来回运动D．导体棒ab将一直向右方（或左方）做直线运动25．如图所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R，边长是L，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场．若外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，线框磁通量的变化率为，通过导体横截面的电荷量为q，（其中P﹣t图象为抛物线）则这些量随时间变化的关系正确的是（BD ）A．B．C．D．三．计算题（共25小题）26．两根固定在水平面上的足够长的平行金属导轨，MN左侧粗糙，摩擦因数为μ=0.2，MN右侧光滑，导轨电阻不计，左端接有阻值为R=2Ω的电阻．匀强磁场垂直导轨平面向里，磁感应强度未知．质量为m=1kg，电阻r=1Ω的金属棒放置在导轨粗糙部分，与导轨垂直且接触良好．现用F=5N的水平恒力拉着金属棒在MN左侧轨道上以速度v0向右做匀速运动，此时电阻R上消耗的电功率是P=2W，重力加速度取g=10m/s2（1）求金属杆在MN左侧轨道上匀速运动时速度的大小v0以及拉力的功率P0（2）当金属棒运动到MN时，立即调整水平拉力F的大小，保持其在MN左端运动时的功率P0不变，经过t=1s时间金属棒已经达到稳定速度v，求金属棒的稳定速度v以及该t=1s时间内电阻R上产生的焦耳热Q．27．如图所示，两条平行且间距为L的足够长的平行光滑金属导轨固定在倾角为θ绝缘水平面上，导轨的上端连接一个阻值为R的电阻，导轨所在空间存在垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一根与导轨垂直的导体棒PQ两端套在导轨上，与导轨接触良好且可自由滑动．已知导体棒PQ的质量为m、电阻为r，导轨电阻可忽略不计重力加速度为g．现让导体棒PQ由静止释放．（1）求导体棒PQ运动的最大速度v m；（2）若导体棒PQ从由静止释放至达到最大速度所用时间为t，求这段时间t内导体棒下降的高度h；（3）在（2）的情况下，求导体棒PQ从由静止释放至达到最大速度的过程中，导体棒PQ产生的焦耳热Q．28．如图所示，平行导轨PP′、QQ′均由倾斜和水平两部分组成，相距为L1．倾斜部分与水平面夹角为θ，虚线pq为两部分的连接处．质量为m0、电阻为r的导体杆ef与导轨的摩擦系数均为μ，且满足μ＜tanθ．在虚线pq 右侧空间分布有方向竖直磁场Ⅰ，其磁感应强度大小为B1=B0cos x（竖直向下定为磁场的正方向）．式中λ为具有长度单位的常量；x为沿水平轨道向右的位置坐标，并定义pq的x坐标为0．将质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd用绝缘柔线悬挂于天花板上a′和b′处，使ab边保持水平，并用细导线将a、b两点与导轨的两端点Q、P相连，金属框处于垂直与向里设置匀强磁场Ⅱ垂直．将ef从倾斜轨道上距水平轨道高为h处由静止释放，为保持导体杆ef能在水平轨道上作匀速运动，现给导体杆施加一x方向的水平作用力F．设ef经过pq时没有因速度方向改变产生能量损失，也不计其余电阻和细导线对a、b两点的作用力，金属框始终保持静止．求：（1）导体棒ef刚进入磁场时，线框ab边的电压；（2）磁场Ⅱ的磁感应强度B2应满足的条件；（3）ef在水平轨道上前进距离λ的过程中，力F所作的功．29．如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一竖直放置的光滑的平行金属导轨，导轨足够长，导轨平面与磁场垂直，导轨间距为L，顶端接有阻值为R的电阻．将一根金属棒从导轨上的M处由静止释放．已知棒的长度为L，质量为m，电阻为r．金属棒始终在磁场中运动，处于水平且与导轨接触良好，忽略导轨的电阻．重力加速度为g．（1）分析金属棒的运动情况，并求出运动过程的最大速度v m和整个电路产生的最大电热功率P m（2）若导体棒下落时间为t时，其速度为v t（v t＜v m），求其下落高度h．30．如图所示，M1N l P l Q l和 M2N2P2Q2为在同一竖直面内足够长的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．导轨的M1N l段与M2N2段相互平行，距离为L；P l Q l段与P2Q2段也是平行的，距离为L/2．质量为m 金属杆a、b垂直与导轨放置，一不可伸长的绝缘轻线一端系在金属杆b，另一端绕过定滑轮与质量也为m的重物c 相连，绝缘轻线的水平部分与P l Q l平行且足够长．已知两杆在运动过程中始终垂直于导轨并与导轨保持光滑接触，两杆与导轨构成的回路的总电阻始终为R，重力加速度为g．（1）若保持a固定．释放b，求b的最终速度的大小；（2）若同时释放a、b，在释放a、b的同时对a施加一水平向左的恒力F=2mg，当重物c下降高度为h时，a达到最大速度，求：①a的最大速度；②才释放a、b到a达到最大速度的过程中，两杆与导轨构成的回来中产生的电能．31．如图所示倾角为θ=30°的平行金属轨道固定在水平面上，导轨的顶端接有定值电阻R，长度与导轨宽度相等的导体棒AB垂直于导轨放置，且保持与导轨由良好的接触．图中虚线1和2之间有垂直导轨平面向上的匀强磁场，现给导体棒沿导轨向上的初速度，使导体棒穿过磁场区域后能继续向上运动到最高位置虚线3，然后沿导轨向下运动到底端．已知导体棒向上运动经过虚线1和2时的速度大小之比为2：1，导体棒沿导轨向下运动由虚线2到1做匀速直线运动，虚线2、3之间的距离为虚线1、2之间距离的2倍，整个运动过程中导体棒所受的摩擦阻力恒为导体棒重力的，除定值电阻外其余部分电阻均可忽略，求：（1）导体棒沿导轨向上运动经过虚线2的速度v1与沿导轨向下运动经过虚线2的速度v2的比值；（2）导体棒沿导轨向上运动刚经过虚线1和刚到达虚线2时的加速度大小之比；（3）导体棒沿导轨向上运动经过磁场与沿导轨向下运动经过磁场的过程中，定值电阻R上产生的热量之比Q1：Q2为多大．32．如图所示，两根足够长的光滑导轨MN，PQ与水平面成θ=37°角平行放置，导轨间的宽度为l=0.6m．空间存在垂直导轨面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.5T，导轨上端接一标有“2.5V 1.25W”字样的小灯泡L．一根电阻r=1Ω的金属棒ab垂直导轨油某一位置静止释放，当下滑s=12m时达到稳定速度，此时小灯泡恰能正常发光，已知重力加速度g=10m/s2．试求：（1）金属棒的质量m及运动稳定后的速度v；（2）金属棒下滑s的过程中，通过灯泡L上的电荷量q；（3）金属棒下滑s的过程中小灯泡所产生的热量Q（设小灯泡电阻不变）．（结果保留两位有效数字）33．水平光滑且绝缘的桌面上，在相距h=2m的区域间，有如图所示的周期性分布的匀强磁场，磁场区域足够大，每个小磁场区域宽度均为d=1m，磁感应强度B=0.5T，方向如图．正方形闭合导线框边长l=1m，电阻R=2Ω．，质量m=0．lkg；开始时，线框处于图示位置．（1）从图示位置开始，用外力拉动线框，使它以v=2m/s的速度匀逮向右运动经过磁场区域，求经过t=2s，外力做的功；（2）从图示位置开始，使整个磁场以v0=2m/s的速度向左匀速运动，求：①线框速度v=1m/s时的加速度大小；②最终线框相对于磁场区域移动的距离．34．如图所示，两个光滑绝缘的矩形斜面WRFE、HIFE对接在EF处，倾角分别为α=53°、β=37°．质量为m1=1kg 的导体棒AG和质量为m2=0.5kg的导体棒通过跨过EF的柔软细轻导线相连，两导体棒均与EF平行、先用外力作用在AG上使它们静止于斜面上，两导体棒的总电阻为R=5Ω，不计导线的电阻．导体棒AG下方为边长L=1m的正方形区域MNQP有垂直于斜面向上的、磁感强度B1=5T的匀强磁场，矩形区域PQKS有垂直于斜面向上的、磁感强度B2=2T 的匀强磁场，PQ平行于EF，PS足够长．已知细导线足够长，现撤去外力，导体棒AG进入磁场边界MN时恰好做匀速运动．（sin37°=0.6、sin53°=0.8，g=10m/s2，不计空气阻力．）求：（1）导体棒AG静止时与MN的间距x（2）当导体棒AG滑过PQ瞬间（记为t=0s），为了让导体棒AG继续作匀速运动，MNQP中的磁场开始随时间按B1t=5+kt （T）变化．求：①1s内通过导体棒横截面的电量；②k值．35．如图所示，足够长的两根光滑固定导轨相距L=0.50m 竖直放置，导轨电阻不计，下端连接阻值为R=1.0Ω的电阻，导轨处于磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里，两根质量均为m=0.30kg、电阻均为r=0.50Ω的水平金属棒ab和cd都与导轨接触良好．金属棒ab用一根细线悬挂，现闭合开关S，让cd棒从静止开始下落，cd棒下落过程中，悬挂ab棒的细线恰好能够被拉断．不计空气阻力，g取10m/s2，求：（1）细线能承受的最大拉力F m；（2）细线即将被拉断时，整个电路消耗的总电功率P1；（3）若细线被拉断时立即断开开关S，再经t=0.50s时，cd棒的加速度为刚断开开关时加速度的4倍，求此时cd 棒克服安培力做功的功率P2．36．如图甲所示，光滑绝缘斜面的倾角θ=30°，矩形区域GHIJ （GH与IJ相距为d）内存在着方向垂直于斜面的匀强磁场．质量为m、边长为d的正方形闭合金属线框abcd平放在斜面上，开始时ab边与GH相距也为d，现用一平行于斜面的恒力拉动线框，使其由静止开始（t=0）沿斜面向上运动，当线框完全通过磁场后运动一段时间再撤去外力．已知线框运动的过程中产生的电流I随时间t变化的 I一t图象如图乙所示（规定电流沿abcd方向为正）．已知向上穿过磁场时线框中电流大小为I0，前后两次通过磁场产生电流的时间之比为2：1，重力加速度为g，斜足够长，线框ab边始终与GH平行，求：（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向；（2）线框的电阻阻值；（3）撤去外力之前线框位移的大小．37．平行金属导轨ab、de倾斜放置，与水平放置的平行金属导轨bc、ef平滑对接，导轨间宽度L=lm，上端通过电阻R相连，R=2Ω，abed平面与水平面夹角θ=37°，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T，如图所示．质量为m=0.1kg的金属棒MN从倾斜导轨上某处由静止开始下滑，最终停在水平导轨上，MN略长于导轨间宽度，其电阻r=1Ω．导轨ab、de光滑，导轨bc、ef与金属棒MN间的动摩擦因数μ=0.2．导轨电阻不计．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度窖取10=m/s2）（1）若金属棒MN到达be前尚未匀速，从be至停下的过程中，流过导体横截面的电量q=0.5C，MN上产生的电热Q=0.4J，求MN到达be时速度v的大小；（2）若调整MN释放的位置使其到达be前已经匀速，求全过程中MN两端电压的最大值．38．如图所示，两条相同的“L”型金属导轨平行固定且相距d=1m．水平部分LM、OP在同一水平面上且处于竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B1=1T；倾斜部分MN、PQ与水平面成37°角，有垂直于轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度B2=3T．金属棒ab质量为m1=0.2kg、电阻R1=1Ω，金属棒ef为m2=0.5kg、电阻为R2=2Ω．ab置于光滑水平导轨上，ef置于动摩擦因数μ=0.5的倾斜导轨上，金属棒均与导轨垂直且接触良好．从t=0时刻起，ab棒在水平恒力F1的作用下由静止开始向右运动，ef棒在沿斜面向上的力F2的作用下保持静止状态．当ab棒匀速运动时，此时撤去力F2金属棒ef恰好不向上滑动（设定最大静摩擦力等于ab始终在水平导轨上运动，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2．求：（1）当金属棒ab匀速运动时，其速度为多大；（2）金属棒ab在运动过程中最大加速度的大小；（3）金属棒ab从静止开始到匀速运动用时 1.2s，此过程中金属棒ef产生的焦耳热为多少？39．如图所示，一足够大的倾角θ=30°的粗糙斜面上有一个粗细均匀的由同种材料制成的金属线框abcd，线框的质量m=0.6kg，其电阻值R=1.0Ω，ab边长L1=1m，bc边长L2=2m，与斜面之间的动摩擦因数μ=．斜面以EF为界，EF上侧有垂直于斜面向上的匀强磁场．一物体通过绝缘细线跨过光滑定滑轮与线框相连，连接线框的细线与斜面平行且线最初处于松弛状态．现先释放线框再释放物体，当cd边离开磁场时线框即以v=2m/s的速度匀速下滑，在ab边运动到EF位置时，细线恰好被拉直绷紧（极短时间内线框速度变化且反向），随即物体和线框一起匀速运动t=2s后开始做匀加速运动．取g=10m/s2，求：（1）匀强磁场的磁感应强度B；（2）物体匀加速运动的加速度a；（3）若已知在线框cd边离开磁场至重新进入磁场过程中系统损失的机械能为21.6J，求绳子突然绷紧过程系统损失的机械能△E．40．如图所示，在倾角为37度的斜面上有无限长的两条平行光滑金属导轨，导轨间距0.5m，导轨的上端接有阻值为R=0.8Ω的电阻和一电容为C=0.5F的电容器，磁感强度B=2T的匀强磁场，方向垂直于导轨平面向上，一质量为m=0.5kg，电阻r=0.2Ω的金属杆垂直导轨放置，开始时断开开关S，将杆由静止自由释放．（Sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）（1）求金属杆下滑的最大速度？（2）若杆由静止下滑到速度最大的这段时间内通过杆的电荷量为2C，则在这段时间内电阻R上产生的热量？（3）若在由静止释放杆的同时闭合开关，经过一段时间杆达到最大速度，这一过程中通过R的电荷量为5.76C，则这段时间为多少？41．如图所示，高、低两水平面之间平滑连接有一倾角为θ的斜面，两平行导轨分别固定在高面与斜面上，弯折处接有电键S，且处于打开状态，导轨间距为L．高面和斜面区域磁场的磁感应强度大小均为B，方向与面垂直；低面有场区域内的磁感应强度大小未知，但等大反向，垂直于面．一质量为m，轨间电阻为R的金属棒垂直导轨置于高面导轨的磁场区域内，一每边电阻为R，边长为L的正方形单匝闭合金属线框质量也为m，被一外力挤压在斜面上且与导轨端口紧密接触．导轨电阻不计，忽略摩擦阻力和空气阻力．现对棒施加一水平向右的外力使其匀加速运动，达到某一速度时，撤去挤压线框的外力，线框恰好不下滑．已知重力加速度为g．（1）求棒的这一速度大小；。
