当前位置：文档之家 › 宁波高考物理专题题库∶电磁感应现象的两类情况的推断题综合题

宁波高考物理专题题库∶电磁感应现象的两类情况的推断题综合题

  • 格式：doc
  • 大小：1.10 MB
  • 文档页数：22

宁波高考物理专题题库∶电磁感应现象的两类情况的推断题综合题 一、电磁感应现象的两类情况 1．如图，在地面上方空间存在着两个水平方向的匀强磁场，磁场的理想边界ef、gh、pq水平，磁感应强度大小均为B，区域I的磁场方向垂直纸面向里，区域Ⅱ的磁场方向向外，两个磁场的高度均为L；将一个质量为m，电阻为R，对角线长为2L的正方形金属线圈从图示位置由静止释放(线圈的d点与磁场上边界f等高，线圈平面与磁场垂直)，下落过程中对角线ac始终保持水平，当对角线ac刚到达cf时，线圈恰好受力平衡；当对角线ac到达h时，线圈又恰好受力平衡(重力加速度为g).求：

(1)当线圈的对角线ac刚到达gf时的速度大小；

(2)从线圈释放开始到对角线ac到达gh边界时，感应电流在线圈中产生的热量为多少?

【答案】(1)1224mgRvBL (2)322442512mgRQmgLBL

【解析】 【详解】 (1)设当线圈的对角线ac刚到达ef时线圈的速度为1v，则此时感应电动势为：

112EBLv

感应电流：11

EIR

由力的平衡得：1

2BILmg

解以上各式得：1224mgRvBL

(2)设当线圈的对角线ac刚到达ef时线圈的速度为2v，则此时感应电动势 2222EBLv

感应电流：22

EIR

由力的平衡得：2

22BILmg 解以上各式得：22216mgRvBL

设感应电流在线圈中产生的热量为Q,由能量守恒定律得： 22

122mgLQmv

解以上各式得：322442512mgRQmgLBL

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=0.2（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/s2，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 2hat=

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 产生的平均感应电动势为

Et 产生的平均电流为 EIR

流过MN杆的电量 qIt 代入数据解得 25C2BLatqR

（2）EF杆刚要离开平台时有 BILMg

此时回路中的电流为 EIR

MN杆切割磁场产生的电动势为

EBLv MN杆运动的时间为

vta

代入数据解得 224sMgRtBLa=

3．如图所示，一阻值为R、边长为l的匀质正方形导体线框abcd位于竖直平面内，下方存在一系列高度均为l的匀强磁场区，与线框平面垂直，各磁场区的上下边界及线框cd边均磁场方向均与线框平面垂水平。第1磁场区的磁感应强度大小为B1，线框的cd边到第1磁区上场区上边界的距离为h0。线框从静止开始下落，在通过每个磁场区时均做匀速运动，且通过每个磁场区的速度均为通过其上一个磁场区速度的2倍。重力加速度大小为g，不计空气阻力。求：

(1)线框的质量m；

(2)第n和第n+1个磁场区磁感应强度的大小Bn与Bn+1所满足的关系；

(3)从线框开始下落至cd边到达第n个磁场区上边界的过程中，cd边下落的高度H及线框

产生的总热量Q。 【答案】(1)22112BlghgR；(2)+12nnBB；(3)23112(1)2nBlghR

【解析】 【分析】 【详解】 (1)设线框刚进第一个磁场区的速度大小为v1，由运动学公式得2112vgh，设线框所受安

培力大小为F1，线框产生的电动势为E1，电流为I，由平衡条件得

1Fmg

由安培力的表达式得11FBIl，111=EBlv，1EIR联立解得 22112BlmghgR

(2)设线框在第n和第n+1个磁场区速度大小分别为vn、vn+1，由平衡条件得

22nnBlv

mgR

22+1+1nnBlv

mgR

且 12nnvv

联立解得

12nnBB (3)设cd边加速下落的总距离为h，匀速下落的总距离为L，由运动学公式得

22nvhg

112nnvv =2(1)Lnl 联立解得 2(1)122(1)nHhLhnl

由能量守恒定律得 2(1)Qmgnl

联立解得 23112(1)2nBlghQR

4．如图1所示，在光滑的水平面上，有一质量m=1kg、足够长的U型金属导轨abcd，间距L=1m。一电阻值0.5ΩR的细导体棒MN垂直于导轨放置，并被固定在水平面上的两立柱挡住，导体棒MN与导轨间的动摩擦因数0.2，在M、N两端接有一理想电压表（图中未画出）。在U型导轨bc边右侧存在垂直向下、大小B=0.5T的匀强磁场（从上向下看）；在两立柱左侧U型金属导轨内存在方向水平向左，大小为B的匀强磁场。以U型导轨bc边初始位置为原点O建立坐标x轴。t=0时，U型导轨bc边在外力F作用下从静止开始运动时，测得电压与时间的关系如图2所示。经过时间t1=2s，撤去外力F，直至U型导轨静止。已知2s内外力F做功W=14.4J。不计其他电阻，导体棒MN始终与导轨垂直，忽略导体棒MN的重力。求： （1）在2s内外力F随时间t的变化规律； （2）在整个运动过程中，电路消耗的焦耳热Q； （3）在整个运动过程中，U型导轨bc边速度与位置坐标x的函数关系式。

【答案】（1）21.2Ft；（2）12J；（3）2vx（0≤x≤4m）；6.40.6vx324mm3x

；v=0（32m3x）

【解析】 【分析】 【详解】 （1）根据法拉第电磁感应定律可知： UBLvktt 得到： 2UvtBL 根据速度与时间关系可知： 22m/sa

对U型金属导轨根据牛顿第二定律有： FIBLIBLma

带入数据整理可以得到： 21.2Ft （2）由功能关系，有

fWQW

由于忽略导体棒MN的重力，所以摩擦力为： AfF

则可以得到：

fAQWW

则整理可以得到： (1)fWQWQ

得到： Q=12J （3）设从开始运动到撤去外力F这段时间为12st，这段时间内做匀加速运动； ①1tt时，根据位移与速度关系可知： 22vaxx

1tt时根据匀变速运动规律可知该时刻速度和位移为：

14m/sv

14mx ②1tt时，物体做变速运动，由动量定理得到： 1(1)BLqmvmv 整理可以得到： 2211(1)(1)(4)6.40.6BLqBLxvvvxmmR



当323xm时： 0v 综合上述，故bc边速度与位置坐标x的函数关系如下： 2vx（0≤x≤4m） 6.40.6vx324mm3x



0v（32m3x）

5．如图所示，两根粗细均匀的金属棒MN、，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。在M棒的下方有高为H、宽度略小于导线间距的有界匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直纸面向里，此时M棒在磁场外距上边界高h处（hH，且h、H均为未知量），N棒在磁场内紧贴下边界。已知：棒M、N质量分别为3m、m，棒在磁场中的长度均为L，电阻均为R。将M棒从静止释放后，在它将要进入磁场上边界时，加速度刚好为零；继续运动，在N棒未离开磁场上边界前已达匀速。导线质量和电阻均不计，重力加速度为g： (1)求M棒将要进入磁场上边界时回路的电功率；

(2)若已知M棒从静止释放到将要进入磁场的过程中，经历的时间为t，求该过程中M棒上

产生的焦耳热Q； (3)在图2坐标系内，已定性画出从静止释放M棒，到其离开磁场的过程中“v-t图像”的

部分图线，请你补画出M棒“从匀速运动结束，到其离开磁场”的图线，并写出两纵坐标a、b的值。

【答案】(1)22228RmgBL；(2)222222412RmgmRtBLBL；(3)，图见解析，224mgRaBL，22mgRbBL

【解析】 【分析】 【详解】 （1）由牛顿第二定律得 3mgmgBIL

M棒将要进入磁场上边界时回路的电功率

222

22

82RmgPIRBL

（2）N棒产生的感应电动势

合集下载

备战高考物理电磁感应现象的两类情况推断题综合练习题及答案

备战高考物理电磁感应现象的两类情况推断题综合练习题及答案

备战高考物理电磁感应现象的两类情况推断题综合练习题及答案一、电磁感应现象的两类情况1．如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T ．金属棒ab 从上端由静止开始下滑，金属棒ab 的质量m=0.1kg ．（sin37°=0.6，g=10m/s 2）（1）求导体棒下滑的最大速度；（2）求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度；（3）若经过时间t ，导体棒下滑的垂直距离为s ，速度为v ．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I 0的表达式（各物理量全部用字母表示）．【答案】（1）18.75m/s （2）a=4.4m/s 2（3222mgs mv Rt-【解析】【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式，结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程，即可求解；根据牛顿第二定律，由受力分析，列出方程，即可求解；根据能量守恒求解；解：（1）当物体达到平衡时，导体棒有最大速度，有：sin cos mg F θθ= ， 根据安培力公式有： F BIL =， 根据欧姆定律有： cos E BLv I R Rθ==， 解得： 222sin 18.75cos mgR v B L θθ==； （2）由牛顿第二定律有：sin cos mg F ma θθ-= ， cos 1BLv I A Rθ==， 0.2F BIL N ==， 24.4/a m s =；（3）根据能量守恒有：22012mgs mv I Rt =+ ， 解得： 202mgs mv I Rt -=2．如图甲所示，MN 、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定，M 、P 之间接电阻箱R ，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B = 1T ．质量为m 的金属杆ab 水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r ，现从静止释放杆ab ，测得最大速度为v m ．改变电阻箱的阻值R ，得到v m 与R 的关系如图乙所示．已知轨距为L = 2m ，重力加速度g 取l0m/s 2，轨道足够长且电阻不计．求：(1)杆ab 下滑过程中流过R 的感应电流的方向及R =0时最大感应电动势E 的大小； (2)金属杆的质量m 和阻值r ；(3)当R =4Ω时，求回路瞬时电功率每增加2W 的过程中合外力对杆做的功W ． 【答案】(1)电流方向从M 流到P ，E =4V (2)m =0.8kg ，r =2Ω (3)W =1.2J 【解析】本题考查电磁感应中的单棒问题，涉及动生电动势、闭合电路欧姆定律、动能定理等知识．(1)由右手定则可得，流过R 的电流方向从M 流到P 据乙图可得，R=0时，最大速度为2m/s ，则E m = BLv = 4V (2)设最大速度为v ，杆切割磁感线产生的感应电动势 E = BLv 由闭合电路的欧姆定律EI R r=+ 杆达到最大速度时0mgsin BIL θ-= 得 2222sin sin B L mg mg v R r B L θθ=+ 结合函数图像解得：m = 0.8kg 、r = 2Ω(3)由题意：由感应电动势E = BLv 和功率关系2E P R r =+得222B L V P R r=+则22222221B L V B L V P R r R r∆=-++再由动能定理22211122W mV mV =- 得22()1.22m R r W P J B L+=∆=3．如图所示，无限长平行金属导轨EF 、PQ 固定在倾角θ=37°的光滑绝缘斜面上，轨道间距L=1m，底部接入一阻值R=0.06Ω的定值电阻，上端开口，垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T。

高考物理复习电磁感应现象的两类情况专项推断题综合练附答案解析

高考物理复习电磁感应现象的两类情况专项推断题综合练附答案解析

高考物理复习电磁感应现象的两类情况专项推断题综合练附答案解析一、电磁感应现象的两类情况1．如图所示，水平放置的两根平行光滑金属导轨固定在平台上导轨间距为1m ，处在磁感应强度为2T 、竖直向下的匀强磁场中，平台离地面的高度为h ＝3.2m 初始时刻，质量为2kg 的杆ab 与导轨垂直且处于静止，距离导轨边缘为d ＝2m ，质量同为2kg 的杆cd 与导轨垂直，以初速度v 0＝15m/s 进入磁场区域最终发现两杆先后落在地面上．已知两杆的电阻均为r ＝1Ω，导轨电阻不计，两杆落地点之间的距离s ＝4m （整个过程中两杆始终不相碰）（1）求ab 杆从磁场边缘射出时的速度大小； （2）当ab 杆射出时求cd 杆运动的距离；（3）在两根杆相互作用的过程中，求回路中产生的电能．【答案】(1) 210m/s v =；(2) cd 杆运动距离为7m ； (3) 电路中损耗的焦耳热为100J ． 【解析】 【详解】（1）设ab 、cd 杆从磁场边缘射出时的速度分别为1v 、2v设ab 杆落地点的水平位移为x ，cd 杆落地点的水平位移为x s +，则有2h x v g =2h x s v g+=根据动量守恒012mv mv mv =+求得：210m/s v =（2）ab 杆运动距离为d ，对ab 杆应用动量定理1BIL t BLq mv ==V设cd 杆运动距离为d x +∆22BL xq r r∆Φ∆== 解得1222rmv x B L ∆=cd 杆运动距离为12227m rmv d x d B L+∆=+= （3）根据能量守恒，电路中损耗的焦耳热等于系统损失的机械能222012111100J 222Q mv mv mv =--=2．如图所示，足够长且电阻忽略不计的两平行金属导轨固定在倾角为α=30°绝缘斜面上，导轨间距为l =0.5m 。

沿导轨方向建立x 轴，虚线EF 与坐标原点O 在一直线上，空间存在垂直导轨平面的磁场，磁感应强度分布为1()00.60.8()0T x B x T x -<⎧=⎨+≥⎩（取磁感应强度B垂直斜面向上为正）。

高考物理电磁感应现象的两类情况推断题综合题含答案

高考物理电磁感应现象的两类情况推断题综合题含答案

高考物理电磁感应现象的两类情况推断题综合题含答案一、电磁感应现象的两类情况1．某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型，原理如图所示，PQ 和MN 是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场1B 和2B ，二者方向相反．矩形金属框固定在实验车底部（车厢与金属框绝缘）．其中ad边宽度与磁场间隔相等，当磁场1B 和2B 同时以速度0m 10sv =沿导轨向右匀速运动时，金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动．已知金属框垂直导轨的ab 边长0.1m L =m 、总电阻0.8R =Ω，列车与线框的总质量0.4kg m =，12 2.0T B B ==T ，悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力1h N ．（1）求实验车所能达到的最大速率；（2）实验车达到的最大速率后,某时刻让磁场立即停止运动,实验车运动20s 之后也停止运动，求实验车在这20s 内的通过的距离；（3）假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动，当时间为24s t =时，发现实验车正在向右做匀加速直线运动，此时实验车的速度为m 2sv =，求由两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间．【答案】(1)m 8s；(2)120m ；(3)2s【解析】 【分析】 【详解】（1）实验车最大速率为m v 时相对磁场的切割速率为0m v v -，则此时线框所受的磁场力大小为2204-B L v v F R=（）此时线框所受的磁场力与阻力平衡，得：F f =2m 028m/s 4fRv v B L =-= （2）磁场停止运动后，线圈中的电动势：2E BLv =线圈中的电流：EI R=实验车所受的安培力：2F BIL =根据动量定理，实验车停止运动的过程：m F t ft mv ∑∆+=整理得：224m B L vt ft mv R∑∆+=而v t x ∑∆=解得：120m x =（3）根据题意分析可得，为实现实验车最终沿水平方向做匀加速直线运动，其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同，设加速度为a ，则t 时刻金属线圈中的电动势 2)E BLat v =-（ 金属框中感应电流 2)BL at v I R-=（ 又因为安培力224)2B L at v F BIL R（-==所以对试验车，由牛顿第二定律得 224)B L at v f ma R（--=得 21.0m/s a =设从磁场运动到实验车起动需要时间为0t ，则0t 时刻金属线圈中的电动势002E BLat =金属框中感应电流002BLat I R=又因为安培力2200042B L at F BI L R==对实验车，由牛顿第二定律得：0F f =即2204B L at f R= 得：02s t =2．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。

高考物理 电磁感应现象的两类情况推断题综合试题附答案

高考物理 电磁感应现象的两类情况推断题综合试题附答案

高考物理 电磁感应现象的两类情况推断题综合试题附答案一、电磁感应现象的两类情况1．如图所示，质量为4m 的物块与边长为L 、质量为m 、阻值为R 的正方形金属线圈abcd 由绕过轻质光滑定滑轮的绝缘细线相连，已知细线与斜面平行，物块放在光滑且足够长的固定斜面上，斜面倾角为300。

垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为B ，磁场上下边缘的高度为L ，上边界距离滑轮足够远，线圈ab 边距离磁场下边界的距离也为L 。

现将物块由静止释放，已知线圈cd 边出磁场前线圈已经做匀速直线运动，不计空气阻力，重力加速度为g ，求：（1）线圈刚进入磁场时ab 两点的电势差大小 （2）线圈通过磁场的过程中产生的热量【答案】（1）3245ab U BL gL =；（2）32244532m g R Q mgL B L =-【解析】 【详解】（1）从开始运动到ab 边刚进入磁场，根据机械能守恒定律可得214sin 30(4)2mgL mgL m m v =++o ，25v gL =应电动势E BLv =，此时ab 边相当于是电源，感应电流的方向为badcb ，a 为正极，b 为负极，所以ab 的电势差等于电路的路端电压，可得332445ab U E gL == （2）线圈cd 边出磁场前线圈已经做匀速直线运动，所以线圈和物块均合外力为0，可得绳子的拉力为2mg ，线圈受的安培力为mg ，所以线圈匀速的速度满足22mB L v mg R=，从ab 边刚进入磁场到cd 边刚离开磁场，根据能量守恒定律可知2143sin 3(4)2m mg L mgL m m v Q θ=+++g ，32244532m g R Q mgL B L =-2．如图所示，足够长且电阻忽略不计的两平行金属导轨固定在倾角为α=30°绝缘斜面上，导轨间距为l =0.5m 。

沿导轨方向建立x 轴，虚线EF 与坐标原点O 在一直线上，空间存在垂直导轨平面的磁场，磁感应强度分布为1()00.60.8()0T x B x T x -<⎧=⎨+≥⎩（取磁感应强度B 垂直斜面向上为正）。