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1、精品资料【三年经典】2011-全国各地高考物理试题分类汇编：电磁感应.（三年经典）2011-2013全国各地高考物理真题分类汇编（详解）电磁感应1（2011年高考海南理综卷）自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下列说法正确的是（ ）A奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D焦耳发现了电流的热效应，定量经出了电能和热能之间的转换关系1.ABC 解析：考察物理学的发展史，选ACD2（2011年高考山东理综卷）了解物理规律的
2、发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是A焦耳发现了电流热效应的规律B库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕D牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动2.AB 解析：1840年英国科学家焦耳发现了电流热效应的规律；库仑总结出了点电荷间相互作用的规律；法拉第发现了电磁感应现象，拉开了研究电与磁关系的序幕；伽利略通过将斜面实验合力外推，间接证明了自由落体运动的规律。3（2011年高考北京理综卷）物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。如关系式U=IR既反映了电
3、压、电流和电阻之间的关系，也确定了V（伏）与A（安）和（欧）的乘积等效。现有物理量单位：m（米）、s（秒）、N（牛）、J（焦）、W（瓦）、C（库）、F（法）、A（安）、（欧）和T（特），由他们组合成的单位都与电压单位V（伏）等效的是AJ/C和N/C BC/F和Tm2/s CW/A和CTm/s D和TAm3.B 解析：由物理关系式WqU，可得电压的单位V（伏）等效的是J/C；由物理关系式UQ/C，可得电压的单位V（伏）等效的是C/F；由物理关系式En，BS，可得电压的单位V（伏）等效的是Tm2/s；由物理关系式PU2/R，可得电压的单位V（伏）等效的是 ；由物理关系式PUI，可得电压的单位V（伏
4、）等效的是W/A；B选项正确，A、C、D错误。4（2011年高考广东理综卷）将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同4.C 解析：由法拉第电磁感应定律，选项A错误。穿过线圈的磁通量越大，并不代表穿过线圈的磁通量变化率大，选项B错误，C正确。由楞次定律感应电流的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化，感应电流的磁场方向与原磁场方向有时相同，有时相反。选项D错误。5
5、（2011年高考上海卷）如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置。当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环aabOIbA顺时针加速旋转 B顺时针减速旋转 C逆时针加速旋转 D逆时针减速旋转5.B 解析：本题考查楞次定律及电流的磁场分布，要求学生能用安培定则判断环形电流内外的磁场方向，能通过楞次定律判断感应电流的方向以及同向电流与异向电流之间的作用力。依题：b中产生顺时针方向的感应电流，这是因为b圆环中的向外的磁通量增大或向里的磁通量减小所致。讨论时要注意a圆环产生的磁场有环内与环外之分，但以环内为主。要使b圆环中产生向外的磁通量增
6、大，即a环内产生向外的磁场，且增大，故a圆环应逆时针加速旋转，此时a、b两环中为异向电流相互排斥，b圆环应具有扩张趋势，故C错。要使b圆环中产生向里的磁通量减小，即a环内产生向里的磁场，且减小，故a圆环应顺时针减速旋转，此时a、b两环中为同向电流相互吸引，b圆环应具有收缩趋势，故B对。6（2011年高考北京理综卷）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L，小灯泡A ，开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可
7、能造成小灯泡未闪亮的原因是 + + L2SELAA电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大6.C 解析：断电的自感现象，断电时电感线圈与小灯泡组成回路，电感线圈储存磁能转化为电能，电感线圈相当于电源，其自感电动势E自L，与原电源无关，A错误；小灯泡电阻偏大，分得的电压大，可能看到显著的延时熄灭现象，B错误；线圈电阻偏大，相当于电源内阻大，使小灯泡分得的电压小，可看到不显著的延时熄灭现象，C正确；线圈的自感系数较大时，自感电动势较大，可能看到显著的延时熄灭现象，D错误。7（2011年高考江苏理综卷）如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面
8、内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中IA穿过线框的磁通量保持不变 B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安掊力的合力为零 D线框的机械能不断增大7.B 解析：因为磁感应强度随线框下落而减小，所以磁通量也减小，A错误；因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相同，不变，所以感应电流的方向不变，本题选B；感应电流在磁场中受安培力作用，上框边比下框边始终处于较强的磁场区域，线框所受安掊力的合力向上不为零，C错误；下落过程中克服安培力做功，机械能转化为内能，机械能减少，D错误。ECS12B8（2011年高考江苏理综卷）如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光
9、滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。t=0时，将开关S由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图象正确的是qtOvtOatOitOA B C D8.D 解析：t=0时，将形状S由1掷到2，电容器放电，开始时，因安培力作用使导体棒产生加速度，导体棒速度增大，产生反向感应电动势，使电流减小，安培力减小，加速度减小，减小至零时，速度达最大值vm做匀速运动，电容器两极电压为BLvm（L为导轨宽度），A、B、C错误，D正确。c、dh3h图甲9（2011年高考山东理综卷）如图甲所示，两固定的竖直光滑金属
10、导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直。先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。图乙中正确的是acOh2h3h4h5hxcacOh2h3h4h5hxcEkdOh2h3h4h5hxdOh2h3h4h5hxdEkd图乙A B C D9.BD 解析：c导体棒落入磁场之前做自由落体运动，加速度恒为g,有，c棒进入磁场以速度v做匀速直线运动时，d棒开始做自由落体运动，与c棒做自由落
11、体运动的过程相同，此时c棒在磁场中做匀速直线运动的路程为，d棒进入磁场而c还没有传出磁场的过程，无电磁感应，两导体棒仅受到重力作用，加速度均为g，知道c棒穿出磁场，B正确。c棒穿出磁场，d棒切割磁感线产生电动势，在回路中产生感应电流，因此时d棒速度大于c进入磁场是切割磁感线的速度，故电动势、电流、安培力都大于c刚进入磁场时的大小，d棒减速，直到穿出磁场仅受重力，做匀加速运动，结合匀变速直线运动，可知加速过程动能与路程成正比，D正确。10（2011年高考福建理综卷）如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角（0 90)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导
12、轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中abNQMPBA运动的平均速度大小为 B下滑位移大小为C产生的焦耳热为qBLv D受到的最大安培力大小为10B解析：分析棒的受力有mgsin= ma，可见棒做加速度减小的加速运动，只有在匀变速运动中平均速度才等于初末速度的平均值，A错。设沿斜面下滑的位移为s，则电荷量q = ，解得位移s = ，B正确。根据能量守恒，产生的焦耳热等于棒机械能的减少量，Q = mgssin。棒受到的最大安培力为。11（2011年高考上
13、海卷）如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中abOA感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B感应电流方向一直是逆时针C安培力方向始终与速度方向相反 D安培力方向始终沿水平方向11.AD解析：本题考查楞次定律、左手定则及能量守恒定律。从磁场分布可看出：左侧向里的磁场从左向右越来越强，右侧向外的磁场从左向右越来越弱。圆环经历这样几个过程：圆环到达虚线前，垂直圆环向里的磁通量越来越大，由楞次定律可知产生逆时针的感应电流，由左手定则可知，圆环左半部分受到向右的安培力，圆环的右半部分受到向
14、左的安培力，由于右半边的磁场较强，故受到的安培力的合力水平向左；圆环经过虚线的过程中，向里的磁通量越来越小，向外的磁通量越来越大，产生顺时针电流，圆环左半部分受到向左的安培力，圆环的右半部分也受到向左的安培力，故受到的安培力的合力水平向左；圆环离开虚线后到达b位置的过程中，向外的磁通量越来越小，产生逆时针电流，圆环左半部分受到向左的安培力，圆环的右半部分受到向右的安培力，由于左半边的磁场较强，故受到的安培力的合力水平向左。综上所述，感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针，A对；安培力方向始终沿着水平反向，D对。12（2011年高考海南理综卷）如图，EOF和EOF为空间一匀强磁场的边界，其中EOE
15、O，OF FO，且EOOF；OO为EOF的角平分析，OO间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与实践t的关系图线可能正确的是（ ）EEOOFF ti0Ati0Bti0Cti0D 12.B 解析：从图示位置到左边框运动至O/点，感应电流均匀增大为正；左边框再运动至O O/中点过程，感应电流为正不变；左边框由O O/中点再运动至O过程感应电流先减小后方向增大；以后右边框再运动至O O/中点过程，感应电流为负不变；右边框再运动至O过程感应电流减小至0，图B正确。BaccdM
16、NNFM13（2011年高考海南理综卷）如图，ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN和MN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l。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。求（1）细线烧断后，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。13.解析：设某时刻MN和速度分别为v1、v2。（1）MN和动量守恒：mv12mv2=0 求出：（2）当MN和的加
17、速度为零时，速度最大对受力平衡：BIl2mg ， ，由得：、14（2011年高考天津理综卷）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02kg，电阻均为R=0.1，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止。取g=10m/s2，问30abcdNQMPBF通过棒cd的电流I是多少，方向如何？棒ab受到的力F多大？棒
18、cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？14解析：（1）棒cd受到的安培力 棒cd在共点力作用下平衡，则 由式代入数据解得 I=1A，方向由右手定则可知由d到c。（2）棒ab与棒cd受到的安培力大小相等 Fab=Fcd对棒ab由共点力平衡有 代入数据解得 F=0.2N（3）设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量，由焦耳定律可知 设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势 E=Blv由闭合电路欧姆定律知 由运动学公式知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移 x=vt力F做的功 W=Fx综合上述各式，代入数据解得 W=0.4J15（2011年高考上海卷）电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s
19、=1.15m，两导轨间距L=0.75m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R=1.5的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5，质量m=0.2kg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Qr=0.1J。（取g=10m/s2）求：BabR30金属棒在此过程中克服安培力的功W安；金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a。为求金属棒下滑的最大速度vm，有同学解答如下：由动能定理，。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。15.解析：（1）下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦
20、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。金属棒下滑时舞重力和安培力作用，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。， a1b1c1a2b2c2KSQFB1B216（2011年高考四川理综卷）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=37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
21、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=10 m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。求小环所受摩擦力的大小；Q杆所受拉力的瞬时功率。16.解析：（1）设小环受到摩擦力大小为f，则由牛顿第二定律得到 ，代入数据
22、得到 。（2）设经过K杆的电流为I1，由K杆受力平衡得到 ，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PFv. ，联立以上方程得到P2W。17（2011年高考浙江理综卷）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，
23、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，并判断电流方向；计算4s内回路产生的焦耳热。lLdv0图甲B/Tt/sO0.40.30.20.11234图乙17.解析：（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有 代入数据解得：，导体棒没有进入磁场区域。导体棒在末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为（2）前磁通量不变，回路电动势和电流分别为，后回路产生的电动势为回路的总长度为，因此回路的总电阻为电流为根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向（3）前电流为零，后有恒定电流，焦耳热为18（2011年高
24、考全国大纲版理综卷）如图所示，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L，电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求：acMNbdL磁感应强度的大小；灯泡正常发光时导体棒的运动速率。解析：（1）设小灯泡的额定电流I0，有：PI02R由题意，在金属棒沿着导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经MN的电流为 I2I0 此时刻金属棒MN所受的重
25、力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有 mgBLI联立式得 B （2）设灯泡正常发光时，导体棒的速率为v，由电磁感应定律与欧姆定律得EBLvERI0联立式得 v专题10电磁感应（2012上海）25 正方形导线框处于匀强磁场中，磁场方向垂直框平面，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k。导体框质量为m、边长为L，总电阻为R，在恒定外力F作用下由静止开始运动。导体框在磁场中的加速度大小为_，导体框中感应电流做功的功率为_。F/m，k2L4/R，25.【考点】本题考查电磁感应的力学问题和能量问题【解析】导体框在磁场中受到的合外力等于F，根据牛顿第二定律可知导体框的加速度为。由于导体框运动不产生感应电
26、流，仅是磁感应强度增加产生感应电流，因而磁场变化产生的感应电动势为，故导体框中的感应电流做功的功率为【答案】 【方法总结】闭合线框在匀强磁场中切割磁场时，虽然产生感应电动势，但是不产生感应电流。匀强磁场变化产生感应电流，但是闭合线框所受安培力的合力为零。（2012上海）26（4分）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端；当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。（1）将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为_（填“顺时针”或“逆时针”）。（2）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为_（
27、填“顺时针”或“逆时针”）。 （1）顺时针，（2）逆时针，26.【考点】本题考查楞次定律【解析】（1）磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，线圈的磁场向下且增强，感应磁场向上，且电流流入电流计左端，根据右手定则可知线圈顺时针绕向。（2）条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，线圈的磁场向上且减弱，感应电流从电流计右端流入，根据右手定则可知线圈逆时针绕向。【答案】（1）顺时针，（2）逆时针（2012上海）33（14分）如图，质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计，质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为m，棒左侧有两个固
28、定于水平面的立柱。导轨bc段长为L，开始时PQ左侧导轨的总电阻为R，右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为B。在t0时，一水平向左的拉力F垂直作用于导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a。（1）求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式；（2）经过多少时间拉力F达到最大值，拉力F的最大值为多少？（3）某一过程中回路产生的焦耳热为Q，导轨克服摩擦力做功为W，求导轨动能的增加量。解析：（1）感应电动势为EBLv，导轨做初速为零的匀加速运动，vat，EBLat，sat2/2，感应电流的表达式为IBLv/
29、R总BLat/（R2R0at2/2）BLat/（RR0at2），（2）导轨受安培力FABILB2L2at/（RR0at2），摩擦力为FfmFNm（mgBIL）mmgB2L2at/（RR0at2），由牛顿定律FFAFfMa，FMaFAFfMammg（1m）B2L2at/（RR0at2），上式中当R/tR0at即t时外力F取最大值，F maxMammg（1m）B2L2，（3）设此过程中导轨运动距离为s，由动能定理W合DEk，摩擦力为Ffm（mgFA），摩擦力做功为WmmgsmWAmmgsmQ，s，DEkMas（WmQ），（2012新课标）19如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直
30、径与磁场边缘重合; 磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为BC D 19【答案】C【解析】线圈匀速转动过程中，；要使线圈产生相同电流，所以，所以C正确。（2012新课标）20如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在t=O到t=t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺
31、时针方向：线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是 20【答案】A由楞次定律可知：线框受力水平向左时，线圈中的磁场要阻碍原磁场引起的磁通量的减弱，说明导线中的电流正在减弱；线框受力水平向右时，线圈中的磁场要阻碍原磁场引起的磁通量的增强，说明导线中的电流正在增强；所以导线中的电流先减弱后增强，所以CD错误；又因线圈中的电流为顺时针方向，所以由右手螺旋定则知线圈产生磁场为垂直纸面向里，因为线圈中的磁场要阻碍原磁场引起的磁通量的减弱，故导线初始状态在导线右侧产生的磁场方向为垂直纸面向里，由右手螺旋定则知导线中电流方向为正方向，所
32、以A正确，B错误。（2012 广东）35.（18分）如图17所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。（1）调节Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。（2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。【考点】电磁感应、带电粒子在电场中运动【答案】（1） （2）【解析】（1）当Rx=R棒
33、沿导轨匀速下滑时，由平衡条件安培力解得感应电动势 电流解得 （2）微粒水平射入金属板间，能匀速通过，由平衡条件棒沿导轨匀速，由平衡条件 金属板间电压解得（2012 北京）19. 物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈I、开关S和电源用导终连接起来后.将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某司学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动。对比老师演示的实验，下列四个选项中.导致套环未动的原因可能是（）A.线圈接在了直流电源上.B.电源电压过高.C.所选线圈的匝数过多，D.所用套环的材料与老师的不同19D
34、解析：在开关闭合的瞬间，线圈中的电流变大，磁场变强，穿过金属套环的磁通量变大，在金属套环内产生感应电流。感应磁场必然阻碍原磁场的增大，所以金属套环会受到线圈的斥力而跳起。在实验时电源一般采用直流电源，电压不能太大（以不烧导线和电源的条件下电压大现象明显），所选线圈的匝数越多，现象也越明显。如果该学生所用套环的材料为非金属，则不会观察到“跳环实验”。答案D。专题十一 交变电流（2012 北京）15. 一个小型电热器若接在愉出电压为10V的直流电源上.消耗电功率为P;若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为 （）A .5V B.5V C .
35、10V D.10V15C解析：小型电热器的电阻不会改变，根据功率表达式和交流电的有效值有和可得，答案C。（2012 福建）18如图甲，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合。若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下正方向的x轴，则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图像是【考点】考查楞次定律、法拉第电磁感应定律的应用。【解析】根据楞次定律可知，铜环在下落过程中受到向上的安培力，但安培力只是起阻碍运动的作用，因此铜环向下做加速运动，在坐标原点O点上方运动时，向上的磁通量在增大，由楞次定律可知，俯视看铜环中的电
36、流沿顺时针方向，在O点下方运动时，向上的磁通量在减小，根据楞次定律铜环中的电流俯视看沿逆时针方向，D项错误；关于O点对称的两个位置，在O点上方的速度小于在O点下方的速度，由法拉第电磁感应定律可知，在O点下方的位置磁通量变化快，感应电动势大，电流大，B项正确，A、C项错误。【答案】B（2012 江苏）13（15分）某兴趣小组设计一种发电装置，如图所示，在磁极与圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角均为，磁场均沿半径方向，匝数为N的矩形线圈abcd边长ab=cd=l、bc=ad=2l，线圈以角速度绕中心轴匀速转动，bc与ad边同时进入磁场，在磁场中，两条边的经过处的磁感应强度大小均为B，方向始终与
37、两条边的运动方向垂直，线圈的总电阻为r，外接电阻为R，求（1）线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em（2）线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小F（3）外接电阻上电流的有效值I13. 【答案】(1)、边的运动速度 ， 感应电动势，解得。（2）电流, 安培力 ，解得 .(3)一个周期内，通电时间,上消耗的电能，且解得。（2012 山东）20.如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为P，导体棒最终以的
38、速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是ABC当导体棒速度达到时加速度为D在速度达到以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功【考点】电磁感应、能量守恒【答案】AC【解析】由题意可知导体棒以v匀速运动时,此时,当导体棒最终在拉力作用下达到2v时，而，则，又，A选项正确,B选项错误；当导体棒速度达到时， ,由牛顿第二定律，C选项正确；速度达到2v后电阻R上产生的热量等于克服安培力做的功，此时，故该热量数值上大于外力F所作的功，D选项错误(2012四川）20.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体杆，单位长度电阻均为R
39、0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强盛场，磁感应强度为B0.杆在圆环上以速度v0平行于直径CD向右做匀速直线坛动.杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由确定，如图所示。则=0时，杆产生的电动势为2Bav=/3时，杆产生的电动势为Bav=0时，杆受到的安培力大小为=/3时，杆受到的安培力大小为解析：=0时,杆长为2a，由E=BLv=2Bav可知A正确；=/3时，杆长为a，E=BLv=Bav，故B错；因为安培力F=B2L2v/R总，=0时,R总=（+2）aR0,=/3时，R总=（5/3+1）aR0代入可知C错D对。正确答案：AD(2012 天津）11、如图所示，
40、一对光滑的平行金属导轨固定在统一水平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值R=0.3的电阻。一质量m=0.1kg，电阻r=0.1的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=2:1。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中时钟与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求1、棒在匀加速过程中，通过电阻R的电荷量q：2、撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2：3、外力做的功WF11（18分
41、）解析：（1）棒匀加速运动所用时间为t，有 s 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求电路中产生的平均电流为 A 根据电流定义式有 C（2）撤去外力前棒做匀加速运动根据速度公式末速为 m/s 撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少。有 J（3）根据题意在撤去外力前的焦耳热为J 撤去外力前拉力做正功、安培力做负功（其大小等于焦耳热Q1）、重力不做功共同使棒的动能增大，根据动能定理有 则 J（2012 浙江）25、（22分）为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置，如图所示，自
42、行车后轮由半径r1=5.010-2m的金属内圈、半径r2=0.40m的金属内圈和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角=/6。后轮以角速度=2 rad/s相对于转轴转动。若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。（1）当金属条ab进入“扇形” 磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；（2）当金属条ab进入“扇形” 磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；（3）从金属条ab进入“扇形” 磁场开始，经计算画出轮子转一圈过
43、程中，内圈与外圈之间电势差Uab-t图象；（4）若选择的是“1.5V、0.3A”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。25【答案】【考点】电磁感应【解析】（1）金属条ab在磁场中切割磁感应线时，使所构成的回路磁通量变化，导体棒转动切割，有法拉第电磁感应定律.，可推导出：，此处：代入数据解得：根据右手定则判断可知电流方向由b到a的。（2）经过分析，将ab条可看做电源，并且有内阻，其它三等看做外电路，如图所示：（3）当例如ab棒切割时，ab可当做电源，其灯泡电阻相当于电源内阻，外电路是三个灯泡，此时Uab为路端电压，有图2易知内阻与外阻之比为3:1的关系，所以，其它棒切割时同理。，如图可知在框匀速转动时，磁场区域张角=/6，所以有电磁感应的切割时间与无电磁感应切割时间之比为1:2，=1S，得图如下（4）小灯泡不能正常工作，因为感应电动势为远小于灯泡的额定电压，因此闪烁装置不可能工作。B增大，E增大，但有限度；r增大，E增大，但有限度；增大，E增大,但有限度；增大，E不增大。