《考点50 电磁感应的综合应用-备战2022年高考物理考点一遍过.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《考点50 电磁感应的综合应用-备战2022年高考物理考点一遍过.docx（48页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一、电磁感应中的电路问题1电磁感应与闭合电路知识的关系：2电磁感应电路的等效关系：（1）切割磁感线的导体部分<=>闭合回路的电源；（2）切割磁感线的导体部分的电阻<=>电源内阻；（3）其余部分电阻<=>外电路；3感应电荷量的求解由电流的定义式，可得平均电流由闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律有联立可得，感应电荷量q仅由线圈匝数n、磁通量变化量和电路总电阻R决定。二、电磁感应中的动力学问题1解题方法：（1）选择研究对象，即哪一根导体棒或几根导体棒组成的系统；（2）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；（3）求回路中的电流大小；（4）分析其受
2、到的安培力和其他力的作用情况；（5）运用牛顿第二定律或平衡条件等列方程求解。解电磁感应中的动力学问题，关键是进行正确的受力分析和运动分析：导体受力运动切割磁感线产生感应电动势感应电流安培力合外力变化加速度变化速度变化一般在恒定磁场及无主动施加的外力情况下，加速度会趋于零，导体最终做匀速运动。3电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系：三、电磁感应中的能量问题：1求解思路：（1）若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W=UIt或Q=I2Rt直接进行计算；（2）若电流变化，则可利用电磁感应中产生的电能等于克服安培力做的功求解；可利用能量守恒求解。2解决电磁感应中综合问题的一般思路是：先电后力再能量
3、。电磁感应中电路知识的关系图（2020·广西壮族自治区桂林十八中高二期中）电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是A从a到b，上极板带正电B从a到b，下极板带正电C从b到a，上极板带正电D从b到a，下极板带正电【答案】D【解析】由图知，穿过线圈的磁场方向向下，在磁铁向下运动的过程中，线圈的磁通量在增大，故感应电流的磁场方向向上，再根据右手定则可判断，流过R的电流从b到a，电容器下极板带正电，所以A、B、C错误，D正确1（2020·山东省高三二模
4、）如图甲，足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面上，两导轨间距，电阻，导轨上放一长度、质量、电阻的金属棒，导轨电阻忽略不计，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度。时，用外力沿水平方向拉金属棒，使金属棒由静止开始运动，运动过程中理想电压表的示数随时间变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A金属杆做匀加速直线运动B拉力的最小值为C拉力的功率保持不变D内安培力的冲量大小为【答案】AD【解析】A金属杆切割磁感线产生感应电动势，根据闭合电路欧姆定律可知则，因U随时间均匀变化，根据图像可知故解得金属杆做初速度为零的匀加速直线运动，A正确；B由牛顿第二定律，可得，当t=0时，F最小，为0.5
5、N，B错误；CF在增大，速度在增大，根据可知，拉力的功率在变化，C错误；D安培力随时间均匀增大，故内安培力的冲量大小D正确。故选AD。2（多选）如图所示，在0x2L的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内，线框的bc边与x轴重合，cd边与y轴重合，线框的边长为L，总电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿x轴正方向以加速度a做匀加速运动，则下列说法正确的是A进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，出磁场时，线框中的电流沿adcba方向B进入磁场时，c端电势比d端电势高，出磁场时，b端电势比a端电势高Ca、b两端的电压最大值为
6、34BL6aLD线框中的最大电功率为6aB2L3R【答案】ACD【解析】根据右手定则可知，进入磁场时，线框中的电流沿abcda方向，c端电势比d端电势低；出磁场时，线框中的电流沿adcba方向，a端电势比b端电势高，A正确，B错误；当进入磁场过程中，ab两端电压为感应电动势的14，离开磁场的过程中，ab两端电压为感应电动势的34，所以ab边刚要离开磁场瞬间a、b两端的电压最大，此时的速度为v，根据运动学公式可得v2=2a3L，所以Um=34BL6aL，C正确；ab边刚要离开磁场瞬间线圈消耗的功率最大，线框中的最大电功率为P=E2R=B2L2v2R=6aB2L3R，D正确。【名师点睛】对于电磁感
7、应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相对于电源，根据电路连接情况画出电路图，结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律、以及电功率的计算公式列方程求解。（2020·通辽市第一中学高三模拟）如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角=30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN，中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T。在区域中，将质量m1=0.1kg，电阻R1=0.1的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域中将质量m2=0.4kg、电阻
8、R2=0.1的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g=10m/s2。则（）Acd下滑的过程中，ab中的电流由a流向bBab刚要向上滑动时，cd的速度v=5m/sC从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x=3.8m，此过程中ab上产生的热量Q=1.3JD从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x=3.8m，此过程中通过ab的电荷量q=1.9C【答案】ABC【解析】Acd切割磁感线，对cd由右手定则可知，cd中电流由d到c；故ab中电流由a流向b，故A正确；B开始放置a
9、b刚好不下滑时，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，由平衡条件得ab刚好要上滑时，感应电动势电路中的感应电流ab受到的安培力此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件得代入数据解得v=5m/s，故B正确；C、cd棒运动过程中电路产生的总热量为Q总，由能量守恒定律得ab棒上产生的热量代入数据解得Q=1.3J，故C正确；D根据电荷量的计算公式可得代入数据解得q=3.8C，故D错误。故选ABC。1【2019·学科网第三次全国大联考新课标卷】（多选）如图所示在竖直方向上固定平行的金属导轨，上端连接阻值为的定值电阻，虚线的上方存在垂直纸面向外的磁感应强度大小为的匀强磁场，长为的导体棒套接在
10、金属导轨上，且与导轨有良好的接触，现给导体棒一向上的速度，当其刚好越过虚线时速度为，导体棒运动到虚线上方处时速度减为零，此后导体棒向下运动，到达虚线前速度已经达到恒定。已知导轨和导体棒的电阻均可忽略，导体棒与导轨之间的阻力与重力的比值恒为（），重力加速度为。则下列说法正确的是A导体棒的最大加速度为B导体棒上升过程流过定值电阻的电荷量为C导体棒从越过虚线到运动到最高点所需的时间为D导体棒下落到达虚线时的速度大小为【答案】CD【解析】导体棒向上运动时重力、阻力、安培力的方向均向下，且向上做减速运动，因此导体棒刚好经过虚线时的合力最大，加速度最大，则由牛顿第二定律得，导体棒切割磁感线产生的感应电动势
11、为，又、，解得，A错误；导体棒在磁场中上升的过程，由动量定理得：，由法拉第电磁感应定律得，又、，则上升过程中流过定值电阻的电荷量为，由以上可解得，B错误，C正确；导体棒下落的过程中，受向下的重力、向上的安培力以及阻力，当导体棒匀速时，则，又、，整理解得，D正确。2（多选）如图所示，金属导轨ADM、BCN固定在倾角为=30°的斜面上。虚线AB、CD间导轨光滑，ABCD为等腰梯形，AB长为L，CD长为2L，CB、NC夹角为；虚线CD、MN间为足够长且粗糙的平行导轨。导轨顶端接有阻值为R的定值电阻，空间中充满磁感应强度大小为B0、方向垂直斜面向上的匀强磁场。现从AB处由静止释放一质量为m、
12、长为2L的导体棒，导体棒在光滑导轨上运动时加速度不为零，导体棒始终水平且与导轨接触良好。已知导体棒与粗糙导轨间的动摩擦因数<33，导体棒及导轨电阻不计，重力加速度为g，则下列说法中正确的是A导体棒在光滑导轨上做加速度增大的加速运动B导体棒在光滑导轨上运动过程，通过定值电阻的电荷量为33B0L24RC导体棒在粗糙导轨上一定先做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动D=239时，导体棒的最终速度大小为mgR24B02L2【答案】BD【解析】根据安培力的变化分析导体棒在光滑轨道的加速度的变化，根据公式q=NR总计算通过电阻的电荷量，分析导体棒的受力，根据Ff+F安与mgsin两者的大小关系判断导
13、体棒在粗糙轨道上的运动，当合力为零时，做匀速直线运动，据此分析解题：导体棒在光滑导轨上运动时，随着速度的增大，受到的安培力增大，方向沿斜面向上，故做加速度减小的加速运动，A错误；导体棒在光滑导轨上运动过程，根据法拉第电磁感应定律可得：q=It=ERt=NtRt=B0SR=B0R12(L+2L)L2tan30°=33B0L24R，B正确；在刚到达CD时，导体棒受到的安培力与摩擦力之和为mgcos+2B0IL<2B0IL+33mg×32=2B0IL+12mg，所以两力之和不一定大于重力沿斜面向下的分力，有可能等于重力沿斜面向下的分力，如果等于，则导体棒受力平衡，一直做匀速
14、直线运动，故C错误；在粗糙斜面上做匀速直线运动，则满足Ff+F安=mgsin，即mgcos+2B0IL=mgsin，I=ER=2B0LvR，联立即得v=mgR24B02L2，故D正确。求解焦耳热Q的三种方法：焦耳定律：QI2Rt。功能关系：QW克服安培力。能量转化：QE其他能的减少量。【2019·黑龙江学与考联盟四模】如图所示，用一根粗细均匀表面粗糙的金属线弯成一正方形导轨abcd置于水平面内，导体棒ef的电阻为导轨bc电阻的，空间存在竖直向下的匀强磁场。导体棒ef由靠近bc位置以一定的速度向右运动，刚好停在导轨中央gh处，关于此运动过程下列说法正确的是A导体棒ef产生的电动势逐渐减
15、小B通过导轨bc的电荷量和通过导轨ad的电荷量相同C导体棒ef受到的安培力一直在减小D导体棒克服安培力做的功在数值上小于导体棒减小的动能【答案】ACD 【解析】导体棒向右做减速运动，根据E=BLv，导体棒的电动势在不断减小，即A正确；电路总电阻在不断增大，则干路电流在不断减小，导体棒ef受到的安培力一直在减小，即C正确；运动中导体棒左方导轨电阻总是小于右方导轨电阻，则左方导轨电流总是大于右方，则通过导轨bc的电荷量大于通过导轨ad的电荷量，即B错误；导轨表面粗糙，导体棒运动时受到安培力和摩擦阻力，导体棒克服安培力做的功在数值上小于导体棒减小的动能，即D 正确。1（2020·河南省高三
16、二模）如图所示，关于虚线AP对称的两足够长水平导轨AM与AN相接于A点，MAN=20°，导轨电阻不计，处于垂直导轨所在平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。导体棒CD长为L，单位长度的电阻为R0，垂直虚线AP对称地放置在导轨上，某时刻导体棒在水平拉力F的作用下从A点沿AP向右以大小为v的速度做匀速直线运动。不计摩擦，则在导体棒从开始运动到离开导轨的过程中，下列说法正确的是（）A导体棒中的感应电流逐渐增大B拉力F的最大值为C通过回路中某横截面上的电荷量为D拉力F所做的功为【答案】BD【解析】A设金属棒运动时间为t，则此时导体棒的有效长度感应电动势感应电流解得则导体棒中的感应电流保持
17、不变，选项A错误；B当导体棒的有效长度为L时，安培力最大，则拉力F最大，其值为选项B正确；C通过回路中某横截面上的电荷量为选项C错误；D拉力F所做的功为选项D正确。故选BD。2（多选）如图所示，在倾角为的粗糙斜面上（动摩擦因数<tan ），存在一矩形磁场区域ABDC，磁场方向垂直斜面向下，现将材料相同、边长相等、粗细不同的单匝闭合正方形细线圈1和粗线圈2，在距磁场边界AB下方等距的位置以相同初速度滑上斜面，最终又都从边界AB滑出磁场，则从线圈开始运动到滑出磁场的整个过程中，下列说法正确的是A全程运动时间t1>t2B克服摩擦力做功Wf1<Wf2C在磁场中产生的焦耳热Q1Q2D在
18、第一次进入磁场的过程中通过线圈某截面的电荷量q1<q2【答案】BD【解析】线圈刚进磁场时有： F=B2L2vR=B2L2v4LS，m=0S·4L，所以加速度为a=gsin+gcos+B2v160，所以加速度相同，同理分析可知，全过程中所用时间相同，故A错误；由m=0S·4L可知，越粗的质量越大，由公式Wf=mgcos·s，由于路程相同，所以越粗的克服摩擦力做功越多，故B正确； I=BLv4LS=BvS4，热量：Q=I2R=B2L2v2R=B2Lv2S4L，所以越粗的发热越多，故C错误；由公式q=R=BS4LS=BL24LS=BLS4，所以越粗的电量越大，故D
19、正确。1（2020·内蒙古自治区高三一模）如图所示，固定倾斜放置的光滑平行导轨足够长，且电阻不计，倾角为=30°，导轨间距为L=0.5m。电阻R的阻值为2，导体棒ab的电阻不计，置于导轨上，棒的质量为m=lkg，棒与导轨垂直且始终保持良好接触。整个装置处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，t=0时，给ab施加一个平行于导轨平面，沿平面向上的外力F，使其向上做初速度为零的匀加速运动。t=2s时，力F大小为7N，则这段运动过程中（）Aab棒受到的安培力随时间均匀增加Bab棒运动过程中，加速度大小为lm/s2Ct=0时刻外力F0=5ND这段时间内，流过电阻R的
20、电量为1C2（2020·通辽蒙古族中学高三三模）如图甲所示，质量的“”形金属细框竖直放置在两水银槽中，“”形框的水平细杆CD长L=0.20m，处于磁感应强度大小B1=0.1T，方向水平向右的匀强磁场中，有一匝数n=300，面积S=0.01m2的线圈通过开关S与两水银槽相连，线圈处于与线圈平面垂直，沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度B2随时间t变化的关系如图乙所示，t=0.22s时闭合开关S，细框瞬间跳起（细框跳起瞬间安培力远大于重力），跳起的最大高度h=0.20m，不计空气阻力，重力加速度，下列说法正确的是A00.10s内线圈中的感应电动势大小为3VB开关S闭合瞬间，CD中的电流方
21、向由C到DC磁感应强度B2的方向竖直向下D开关S闭合瞬间，通过细杆CD的电荷量为0.03C3（2020·内蒙古自治区高二期中）如图所示，单匝线圈ABCD边长为L，粗细均匀且每边电阻均为R，在外力作用下以速度v向右匀速全部进入场强为B的匀强磁场，线圈平面垂直于磁场方向，且。以下说法正确的是（ ）A当CD边刚进入磁场时，CD两点间电势差为BLvB若第二次以速度2v匀速全部进入同一磁场，则通过线圈某一横截面电量是第一次的2倍C若第二次以速度2v匀速全部进入同一磁场，则外力做功的功率为第一次的4倍D若第二次以速度2v匀速全部进入同一磁场，则线圈中产生的热量是第一次的2倍4（2020·
22、;上海高三模拟）如图所示，两平行光滑金属导轨倾斜放置且固定，两导轨间距为L，与水平面间的夹角为，导轨下端有垂直于轨道的挡板，上端连接一个阻值R2r的电阻，整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直导轨向上的匀强磁场中，两根相同的金属棒ab、cd放在导轨下端，其中棒ab靠在挡板上，棒cd在沿导轨平面向上的拉力作用下，由静止开始沿导轨向上做加速度为a的匀加速运动。已知每根金属棒质量为m、电阻为r，导轨电阻不计，棒与导轨始终接触良好。求：(1)经多长时间棒ab对挡板的压力变为零；(2)棒ab对挡板压力为零时，电阻R的电功率；(3)棒ab运动前，拉力F随时间t的变化关系。5（2020·浙江省高三二
23、模）如图所示，间距为且足够长平行轨道与由倾斜与水平两部分平滑连接组成，其中水平轨道的、段为粗糙绝缘材料，其它部分均为光滑金属导轨。倾斜轨道的倾角为，顶端接一阻值为的电阻，处在垂直导轨平面的向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为。水平轨道的右端接有已充电的电容器，电容器的电容为，电压为（极性见图），给水平段加竖直向上的匀强磁场。断开电键时，质量为的金属导体棒从倾斜轨道的上方任何位置开始运动，都将精准停靠在处（金属轨道上）。现闭合电键，将金属棒从高处（在上方）静止释放，不计金属棒与金属轨道的电阻。求：（1）金属棒到达斜面底端时的速度；（2）整个过程中电阻产生的热量；（3）水平轨道上的磁场的磁感应强度
24、为何值时，金属棒可以获得最大速度，并求出最大速度。6（2020·重庆市凤鸣山中学高二月考）如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨PQ、MN， 相距为L=0.5m，ef右侧导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度B的大小如图乙变化。开始时ab棒和cd棒锁定在导轨如图甲位置，ab棒与cd棒平行，ab棒离水平面高度为h=0.2m，cd棒与ef之间的距离也为L，ab棒的质量为m1=0.2kg，有效电阻R1=0.05，cd棒的质量为m2=0.1kg，有效电阻为R2=0.15。（设a、b棒在运动过程始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计）。问：(1)01
25、s时间段通过cd棒的电流大小与方向；(2)假如在1s末，同时解除对ab棒和cd棒的锁定，稳定后ab棒和cd棒将以相同的速度作匀速直线运动， 试求这一速度；(3)对ab棒和cd棒从解除锁定到开始以相同的速度作匀速运动，ab棒产生的热量为多少？(4)ab棒和cd棒速度相同时，它们之间的距离为多大？7（2020·山东省高三二模）如图，水平面放置的足够长光滑平行金属导轨间距为，导轨平面处于竖直向下的匀强磁场中，质量为的金属棒静置在导轨上，与导轨垂直且电接触良好，开关处于断开状态；极板长度和间距均为、电容为的带电平行板电容器竖直放置，平行板上方有垂直纸面向里的单边界匀强磁场；大量重力不计，质量
26、为、电量为的带负电粒子，连续不断地从两平行板底端中间位置以速度竖直向上射入平行板间，恰好从板边缘进入上方的匀强磁场中。已知两部分磁场的磁感应强度大小均为，电容满足。求：(1)开关闭合前，粒子在磁场中的运动时间；(2)开关闭合，金属棒运动状态稳定后，电容器两极板间的电压；(3)开关闭合，金属棒运动状态稳定后，进入磁场中的粒子做圆周运动的半径。8（2020·湖北省高三二模）如图所示，光滑导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L、N、Q两端接有定值电阻R。在两导轨之间有一边长为0.5L的正方形区域abcd，该区域内分布着方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一。粗细均匀、质量为
27、m的金属杆静止在ab处，金属杆接入两导轨之间的电阻也为R。现用一恒力F沿水平方向拉杆，使之由静止向右运动，且杆在穿出磁场前已做匀速运动。已知杆与导轨接触良好，不计其它电阻，求(1)金属杆匀速运动的速率v；(2)穿过整个磁场过程中，金属杆上产生的电热Q。9（2020·山东省高三模拟）如图所示，两导轨竖直放置，度L=2m，导轨间MN以下部分粗糙，以上部分光滑粗糙部分处于竖直方向的匀强磁场中，MN以上存在高度为H=10m垂直纸面向里的匀强磁场，两个磁场的磁感应强度大小均为B=1T，质量为m1=1kg的导体棒a位于磁场上方距磁场上边界h=5m的位置，质量为m2=0.5kg的导体棒b位于两个磁
28、场的边界MN处，导体棒a的电阻值是b的3倍，现将两导体棒同时山静止释放，导体棒a进入磁场中时，两导体棒恰好同时做匀速直线运动，整个过程中导体棒与导轨接触良好，导体棒均在导轨外侧，导轨电阻不计，g=10m/s2，求：(1)两导体棒的电阻分别为多少；(2)MN以下磁场的方向，导体棒b与导轨间的动摩擦因数；(3)导体棒a通过MN以上部分磁场过程中导体棒b上产生的焦耳热。10（2020·山东省高三二模）如图所示，宽度为L=0.5m的光滑导轨固定在水平地面上，水平部分足够长，光滑倾斜部分与水平面的夹角为，两部分在PQ处平滑连接。导轨水平部分MN右侧区域有竖直方向的匀强磁场；倾斜部分有与导轨所在
29、斜面垂直的匀强磁场（图中均未画出），两处磁场的磁感应强度大小都为B=2T，导体棒ab和cd的质量都为m=0.2kg，电阻阻值都为r=。现使cd静止在距PQ位置x0=4m处，将ab自高度h=1m处由静止释放，必到达PQ之前已达到匀速运动状态。ab到达PQ时释放cd，之后经过一段时间，加速运动至磁场左边界MN处时，其加速度恰好减小为零，又经过一段时间，ab的速度减小为零。已知重力加速度g=10m/s2，导体棒经过PQ处的能量损失忽略不计，导轨电阻不计，求：(1)整个过程回路产生的焦耳热；(2)cd棒离开磁场后，ab棒运动的距离；(3)ab棒速度减为0时与MN的距离。11（2020·湖南省
30、高三二模）两根相距为L的足够长的金属弯角光滑导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边与水平面的夹角为37°，质量相同的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，导轨的电阻不计，回路总电阻为2R，整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中，当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下向右以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆恰好处于静止状态，重力加速度为g。求：（1）ab杆所受拉力F的大小；（2）金属细杆质量m；（3）回路中电流的总功率P。12（2020·通辽蒙古族中学高三三模）如图所示，有一足够长的光滑平行金属导轨间距为 L，折成倾斜和水平两部分，倾斜部分
31、导轨与水平面的夹角为，水平和倾斜部分均处在磁感应强度为B的匀强磁场中，水平部分磁场方向竖直向下，倾斜部分磁场垂直倾斜导轨所在平面向下（图中未画出），两个磁场区域互不叠加。将两根金属棒a、b垂直放置在导轨上，并将b用轻绳通过定滑轮和小物块c连接。已知两棒的长度均为L，电阻均为R，质量均为m，小物块c的质量也为m，不考虑其他电阻，不计一切摩擦，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且保持接触良好，b始终不会碰到滑轮，重力加速度大小为g。（1）锁定a，释放b，求b的最终速度；（2）a、b由静止释放的同时在a上施加一沿倾斜导轨向上的恒力F=1.5mg，求达到稳定状态时a、b的速度大小；（3）若（2）中系统从静
32、止开始经时间t达到稳定状态，求此过程中系统产生的焦耳热。13（2020·河南省南阳中学高二月考）如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨（其电阻不计），它们之间连接一个阻值R=8的电阻，导轨间距为L=lm。一质量为m=0.1kg，电阻r=2，长约1m的均匀金属杆水平放置在导轨上，它与导轨间的动摩擦因数，导轨平面的倾角为=30°，在垂直导轨平面方向有匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T。今让金属杆AB由静止开始下滑，从杆开始下滑到恰好匀速运动的过程中经过杆的电荷量q=1C。（取g=10m/s2），求：（1）当AB下滑速度为2m/s时加速度a的大小；（2）AB下滑的最大速度vm
33、的大小；（3）AB从开始下滑到匀速运动过程R上产生的热量QR。14（2020·江苏省海安高级中学高三月考）如图所示，足够长的粗糙绝缘斜面与水平面成=37°放置，在斜面上虚线aa和bb与斜面底边平行，在aabb围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B=1T；现有一质量为m=10g，总电阻为R=1，边长d=0.1m的正方形金属线圈MNPQ，让PQ边与斜面底边平行，从斜面上端静止释放，线圈刚好匀速穿过磁场已知线圈与斜面间的动摩擦因数为=0.5，（取g=10m/s2；sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：（1）线圈进入磁场区域时，受到安培
34、力大小；（2）线圈释放时，PQ边到bb的距离；（3）整个线圈穿过磁场的过程中，线圈上产生的焦耳热15（2020·通辽蒙古族中学高三三模）如图所示，PQ、MN两轨道间距L=1 m，其中Pe、Mf段是光滑轨道且ce、df段水平，而eQ、fN段为水平粗糙轨道，同时在efhg区域存在方向竖直向下、磁感应强度B=1 T的匀强磁场，定值电阻R1=2 。现有质量m=1 kg、电阻R2=2 的两根相同导体棒ab和cd，导体棒cd静止在水平轨道上，导体棒ab在距cd高H=0.45 m处由静止释放，ab棒在光滑轨道上下滑至cd 棒处与其发生弹性碰撞，两者速度交换后导体棒cd进入匀强磁场区域，在磁场中运动
35、距离x=1.5m后恰好停在磁场右边界gh处，其中导体棒cd与水平粗糙轨道间的动摩擦因数=0.1，g取10 m/s2，不计轨道电阻，求：（1）导体棒cd进入磁场区域后直至停止，定值电阻R1产生的热量Q1（2）导体棒cd进入磁场区域到停止的运动时间t1（2020·北京高考真题）如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。(1)判断通过电阻的电流方向；(2)求线圈产生的感应电动势；(3)求电阻两端的电压。2（2020·江苏省高考真题）如图所示，电阻为的正方形单匝线圈的边长为，边与匀强磁场边缘重
36、合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为。在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：(1)感应电动势的大小E；(2)所受拉力的大小F；(3)感应电流产生的热量Q。3（2020·天津高考真题）如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻，边长。求（1）在到时间内，金属框中的感应电动势E；（2）时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向；（3）在到时间内，金属框中电流的电功率P。 4（2020·浙江省高考真题）如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水
37、平向右为正方向建立x轴，在区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长、电阻的正方形线框，当平行于磁场边界的边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以的速度做匀速运动，直到边进入磁场时撤去外力。若以边进入磁场时作为计时起点，在内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示，在内线框始终做匀速运动。(1)求外力F的大小；(2)在内存在连续变化的磁场，求磁感应强度B的大小与时间t的关系；(3)求在内流过导线横截面的电荷量q。5（2020·天津高考真题）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的
38、磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（ ）A送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失6（2020·全国高考真题）如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直。ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，
39、且与bc边保持平行。经过一段时间后（）A金属框的速度大小趋于恒定值B金属框的加速度大小趋于恒定值C导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值7（2020·浙江省高考真题）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（）A棒产生的电动势为B微粒的电荷量与质
40、量之比为C电阻消耗的电功率为D电容器所带的电荷量为8（2018·江苏卷）如图所示，竖直放置的形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场、的高和间距均为d，磁感应强度为B质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场和时的速度相等金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g金属杆A刚进入磁场时加速度方向竖直向下B穿过磁场的时间大于在两磁场之间的运动时间C穿过两磁场产生的总热量为4mgdD释放时距磁场上边界的高度h可能小于m2gR22B4L49（2018·江苏卷）如图所示，两条平行的光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为，间距为d导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方
41、向与导轨平面垂直质量为m的金属棒被固定在导轨上，距底端的距离为s，导轨与外接电源相连，使金属棒通有电流金属棒被松开后，以加速度a沿导轨匀加速下滑，金属棒中的电流始终保持恒定，重力加速度为g求下滑到底端的过程中，金属棒（1）末速度的大小v；（2）通过的电流大小I；（3）通过的电荷量Q。10（2019·天津卷）如图所示，固定在水平面上间距为的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒和长度也为、电阻均为，两棒与导轨始终接触良好。两端通过开关与电阻为的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。
42、的质量为，金属导轨足够长，电阻忽略不计。（1）闭合，若使保持静止，需在其上加多大的水平恒力，并指出其方向；（2）断开，在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过的电荷量为，求该过程安培力做的功。11（2019·浙江选考）如图所示，在间距L=0.2m的两光滑平行水平金属导轨间存在方向垂直于纸面（向内为正）的磁场，磁感应强度为分布沿y方向不变，沿x方向如下： 导轨间通过单刀双掷开关S连接恒流源和电容C=1F的未充电的电容器，恒流源可为电路提供恒定电流I=2A，电流方向如图所示。有一质量m=0.1kg的金属棒ab垂直导轨静止放置于x0=0.7m处。开关S掷向1，棒ab从静止
43、开始运动，到达x3=0.2m处时，开关S掷向2。已知棒ab在运动过程中始终与导轨垂直。求：（提示：可以用Fx图象下的“面积”代表力F所做的功）（1）棒ab运动到x1=0.2m时的速度v1；（2）棒ab运动到x2=0.1m时的速度v2；（3）电容器最终所带的电荷量Q。1ABD【解析】Aab棒受到的安培力为则安培力随时间均匀增加，选项A正确；B由牛顿第二定律由于 t=2s时，力F大小为7N，可解得a=1m/s2选项B正确；C t=0时刻F安=0，则外力选项C错误；D这段时间内，导体棒向上移动的距离流过电阻R的电量为选项D正确。故选ABD。2BD【解析】A.由图像可知内，线圈中感应电动势大小，A错误
44、；BC.由题意可知细杆所受安培力方向竖直向上，由左手定则可知电流方向为，由安培定则可知感应电流的磁场方向竖直向上，由图示图像可知，在内穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律可得磁感应强度方向竖直向上，故B正确C错误；D.对细框由动量定理得，细框竖直向上做竖直上抛运动，电荷量，解得，D正确3CD【解析】A当CD边刚进入磁场时，电动势E=BLv；则CD两点间电势差为选项A错误；B设正方形边长为L。根据感应电荷量经验公式，得：B、L、R都相等，所以两次通过某一横截面的电荷量相等故B错误。C外力做功的功率等于电功率，即则外力做功的功率为第一次的4倍，选项C正确；D根据焦耳定律得：线圈产生的热量则得第二次与第
45、一次线圈中产生的热量之比为2：1，故D正确。4(1)(2)(3)【解析】(1)棒ab对挡板的压力为零时，受力分析可得BIabLmgsin 设经时间t0棒ab对挡板的压力为零，棒cd产生的电动势为E，则EBLat0IR外rIabI解得：t0(2)棒ab对挡板压力为零时，cd两端电压为UcdEIr解得：Ucd此时电阻R的电功率为P解得：P(3)对cd棒，由牛顿第二定律得：FBILmgsin maI解得：F5（1）；（2）；（3），【解析】（1）根据题意，金属棒到达斜面底端前已做匀速运动 可解得 （2）金属棒在斜面上下滑过程有电流通过，由能量守恒得 解得 （3）金属棒在水平轨道向右加速过程，据动量定
46、理有 达到最大速度后 而由上述三式可得 可见，当时金属棒可以获得最大速度 最大速度6(1) ， (2) (3) (4) 【解析】(1) 01s时间内由于磁场均匀变化，根据法拉第电磁感应定律：闭合电路欧姆定律：代入数据可解得：；(2)1s末后由磁场不变，ab棒从高为h处滑下到ef过程，由动能定理可知：得：，从ab棒刚到ef处至两棒达共同速度过程，由动量守恒定律得，即：解得：；(3) 对ab棒和cd棒从解除锁定到开始以相同的速度作匀速运动过程，由能量守恒可知，代入数据解得：由于ab和cd棒串联，所以产生的热量之比等于电阻之比，所以；(4)以ab棒为研究对象，研究ab从进入磁场到达到稳定的过程，由：解得：分析可知为这个过程中两棒相对靠近的距离，所以稳定时两棒之间的距离为：。7(1)；(2)；(3)【解析】(1)粒子在带电平行板中，做类平抛运动，则有解得速度方向与磁场边界成角。粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系可得运动的圆心角为，则有(2)设闭合前板间电压为，则有可得电容器带电量闭合后，则有解得板间电压(3)闭合后，金属棒运动稳定时，粒子在平行板间的偏转量根据动能定理可得粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律则有联立解得8(1)；(2)【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律由欧姆定律杆所受安培力杆匀速运动