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1、学习好资料欢迎下载电磁感应专题1(20 分)( 电磁感应 ) 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN 、PQ与水平面间的倾角=30，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有阻值R=0.4的固定电阻。开始时，导轨上固定着一质量m=0.1kg、电阻 r=0.2 的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度 B=0.5T 的匀强磁场中， 磁场方向垂直导轨面向下。现拆除对金属杆ab 的约束， 同时用一平行金属导轨面的外力F 沿斜面向上拉金属杆ab，使之由静止开始向上运动。电压采集器可将其两端的电压U即时采集并输入电脑，获得的电压U随时间 t 变化的关系如图乙所示。求：（1）在 t=2.0s时通
2、过金属杆的感应电流的大小和方向；（2） 金属杆在 2.0s 内通过的位移；（3）2s 末拉力 F 的瞬时功率。2 （20 分） （电磁感应改编）如图所示， 相距 0.5m 足够长的两根光滑导轨与水平面成37角，导轨电阻不计，下端连接阻值为2 的电阻R，导轨处在磁感应强度B=2T 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面斜向上ab、cd为水平金属棒且与导轨接触良好，它们的质量均为0.5kg 、电阻均为2ab棒与一绝缘水平细绳相连处于静止状态，现让cd棒从静止开始下滑，直至与ab相连的细绳刚好被拉断，在此过程中电阻R上产生的热量为 0.5J ，已知细线能承受的最大拉力为5N 求细绳被拉断时： （g=10
3、m/s2，sin37 =0.6） （1）ab棒中的电流大小；（2）cd棒的速度大小； （3）cd棒下滑的距离B a b c d 37R 37绝缘水平细名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载3如图（甲）所示，一对平行粗糙轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，摩擦因数 =0.4 ，两轨道之间用R=3 的电阻连接，一质量m=0.5kg、电阻 r=1 的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，轨道的电阻可忽略不
4、计。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力 F 与导体杆运动的位移s 间的关系如图（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离2m 后停下，在滑行2m的过程中电阻r 上产生的焦耳热为 3J。求：（1）导体杆匀速运动时的速度；（2）拉力F 的功率最大值； （3）拉力做功为多少，及电阻R上产生的焦耳热。( 改编 ) 4（20 分）如图所示，磁感应强度大小为B=0 15T、 方向垂直于纸面向里且分布在半径R =0 10m的圆形磁场区域里，圆的左端和y 轴相切于坐标原点O，右
5、端和荧光屏MN 相切于 x 轴上的 A 点，置于原点O 的粒子源可沿x 轴正方向发射速度为v30106m/s 的带负电的粒子流，粒子重力不计，比荷为q/m=10108C/kg。现在以过O 点且垂直于纸面的直线为轴，将圆形磁场缓慢地顺时针旋转了900，问：（提示：2122tgtgtg）（1）在圆形磁场转动前，粒子通过磁场后击中荧光屏上的点与 A 点的距离；（2）在圆形磁场旋转过程中，粒子击中荧光屏上的点与A 的最大距离；（3）定性说明粒子在荧光屏上形成的光点移动的过程。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
6、- - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载5、 （20 分）如图所示， 竖直平面内有一与水平面成 =30的绝缘斜面轨道AB ，该轨道和一半径为 R的光滑绝缘圆弧轨道BCD相切于 B点。整个轨道处于竖直向下的匀强电场中，现将一质量为m带正电的滑块（可视为质点）从斜面上的A点 静止释放，滑块能沿轨道运动到圆轨道的最高D点后恰好落到斜面上与圆心O等高的 P点， 已知带电滑块受到的电场力大小为 Eq=mg，滑块与斜面轨道间的动摩擦因数为=3/6 ，空气阻力忽略不计。求：（1）滑块经过D点时的速度大小；（2）滑块经过圆轨道最低C点时，轨道对
7、滑块的支持力FC；（3）B处的速度及A、B两点之间的距离d。6.（15分） 如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m 、宽为 d=1m的金属“ U ”型导轨，在“U ”型导轨右侧 l=0.5m 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=0.1kg的导体棒以v0=1m/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g=10m/s2）。通过计算分析 4s 内导体棒的运动情况；计算 4s 内回路中电流的大小，并判断
8、电流方向；计算 4s 内回路产生的焦耳热。E +q l L d v0 图甲B/T t/s O0.4 0.3 0.2 0.1 1 2 3 4 图乙名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载7、 （江苏卷） 13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
9、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）流经电流表电流的最大值Im8、 （天津卷） 11如图所示， 质量10.1kgm，电阻10.3R，长度0.4ml的导体棒ab横放在 U 型金属框架上。框架质量20.2kgm，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2，相距 0.4m 的MM、NN相互平行， 电阻不计且足够长。电阻20.1R的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度0.5TB。垂直于ab施加2NF的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动
10、， 始终与MM、NN保持良好接触。 当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取 10m/s2。（1）求框架开始运动时ab速度 v 的大小；（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量0.1JQ，求该过程ab位移 x 的大小。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载参考答案1解： （1）由图象可知，当2.0,0.2tsUV时，此时电路中的电流（即通过
11、金属杆的电流）0.5UIAR 2分用右手定则判断出，此时电流的方向由a 指向 b 1分（2）由图象知U=kt=01t 1分金属杆切割磁场运动产生电磁感应电动势：E=BLv 1分由电路分析：RUERr 1分联立以上两式得：(0.1)RrRrvUtBLRBLR 1分由于 R、r 、B及 L 均为常数，所以v 与 t 成正比， 即金属杆沿斜面向上方向做初速度为零的匀加速直线运动 2分匀加速运动的加速度为20.11/RrRraUmsBLRBLR 2分则金属杆在2.0s 内通过的位移：221112222satm 2分（3）在第 2s 末，2/vatm s 1分杆受安培力2()0.075BLvFBILNR
12、r 2分由牛顿第二定律，对杆有sin 30FFmgma 2分解得：拉力F=0675N故 2s 末拉力 F的瞬时功率P=Fv=135W 1分2(18 分) 【答案】（1）1A（2）6 m/s （3）4m 【解析 】 （ 1 ）细绳被拉断瞬时，对ab棒受力分析得，Fmcos37=mgsin37+BIabL （2 分）代入数据解得，Iab=1A （2 分）（2）分析电路可知，Iab = IR，Icd=Iab+ IR = 2A （2 分）根据闭合欧姆定可得，()abcdcdabR RBLvIRRR（2 分）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - -
13、 - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载联立可得，（2 分）(3) 金属棒 cd 从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中，由焦耳定律得，22abababUQtI R tR，22RUQtI RtR（2 分）代入数据解得，Qab= QR = 0.5J，Qcd =(2I)2Rcdt= 4I2Rabt= 2J （4 分）由能量守恒得，21sin372abcdRmgsmvQQQ（2 分）解得 s = 4m （2 分）34 （ 20 分）解：（1）沿圆形磁场半径射入的粒子，射出磁场偏转后，名师资料总结 -
14、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载速度方向的易知其反向延长线过圆形磁场的圆心，故可以等效为粒子从圆心直线射出。RmBqmvr22.0,由几何关系如图可知21rRtgmRtgy1522（6 分）（2）分 析可知，粒子在磁场中运动的轨迹是固定的，但磁场转动时，其边界和粒子轨迹相交点在发生变化，射出点和O 点之间距离越远，速度的方向偏转越大，当圆形磁场的直径和粒子的圆形轨迹相交时，粒子偏转方向就达到最大。易知 300由图
15、可知，粒子的偏向角为600，AB2Rrtg300故)(15351cmAB，)(5153600cmABtgy（8 分）（3）由分析可知， 粒子飞出磁场的偏转角度先变大后变小，故粒子击中光屏的光点先向下移动，再向上移动。（6 分）5、 （ 20）解析：（1）滑块从 D到 P过程中做类平抛运动：Eqmgma (1分) 得：2ag0sin30DRv t (1分) 2122Rgt (1分) 得：2DvgR (2分) （2）滑块 CD：根据动能定理22112222DCmvmvmgREqR (2分) 得：2 3CvgR (1分) 2CCvFmgEqmR (2分) 得：14CFmg (2分) （3）滑块 AB
16、：根据动能定理0021()cos30()sin302BEqmgdEqmgdmv (2分) 得：Bvgd(2 分) BC：22011()(cos30 )22CBmvmvmgEqRR (2分) 得：(82 3)dR (2分) 6、【解析】（ 1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有mgma0tvvat0212xv tat代入数据解得：1ts，0.5xm，导体棒没有进入磁场区域。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学习好资
17、料欢迎下载导体棒在1s末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为0.5xm（2）前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为0E，0I后2s回路产生的电动势为0.1BEldVtt回路的总长度为5m，因此回路的总电阻为50.5R电流为0.2EIAR根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向（3）前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为20.04QI RtJ7【答案】（1）mgIl（2）2I Rmg（3）2mgghIR【解析】（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动BIlmg解得： B=mgIl（2）感应电动势EB l v感应电流EIR由解得2I Rvmg（3）由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最
18、大，设为vm机械能守恒212mmvmgh感应电动势的最大值mmEBlv感应电流的最大值mmEIR解得：2mmgghIIR8【答案】（1）6m/s （2）1.1m 【解析】 (1)ab 对框架的压力11Fm g框架受水平面的支持力21NFm gF名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力2FFNab 中的感应电动势E=BlvMN 中电流12EIRRMN 受到的安培力IlFB安框架开始运动时2FF安由上述各式代入数据解得v=6m/s (2) 闭合回路中产生的总热量：122R +RQRQ总由能量守恒定律，得：2112Fxm vQ总代入数据解得x=1.1m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -