2014年高考物理真题分类汇编:电磁感应

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14年高考物理分类解析-10电磁感应

14年高考物理分类解析-10电磁感应

十.电磁感应1.(2014年 安徽卷)20.英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。

如图所示,一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B ,环上套一带电量为+q 的小球。

已知磁感应强度B 随时间均匀增加,其变化率为k ,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是A .0B .212r qk C .22r qk π D .2r qk π 【答案】D【解析】由法拉第电磁感应定律得感生电动势:22B E r k r t tππ∆Φ∆===∆∆,而电场力做功W qU =,小球在环上运动一周U=E ,故2W r qk π=。

D 正确。

2.(2014年 安徽卷)23.(16分) 如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B 为0.5T ,其方向垂直于倾角θ为300的斜面向上。

绝缘斜面上固定有“Λ”形状的光滑金属导轨MPN (电阻忽略不计),MP 和NP 长度均为2.5m 。

MN 连线水平。

长为3m 。

以MN 的中点O 为原点、OP 为x 轴建立一坐标系Ox 。

一根粗细均匀的金属杆CD ,长度d 为3m ,质量m 为1kg ,电阻R 为0.3Ω,在拉力F 的作用下,从MN 处以恒定的速度v =1m/s 在导轨上沿x 轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)。

g 取10m/s 2。

(1)求金属杆CD 运动过程中产生的感应电动势E 及运动到x =0.8m 电势差U CD ; (2)推导金属杆CD 从MN 处运动到P 点过程中拉力F 与位置坐标x 的关系式,并在图2中画出F-x 关系图象;(3)求金属杆CD 从MN 处运动到P 点的全过程产生的焦耳热。

【答案】(1)1.5V -0.6V (2)12.5 3.75(02)=-≤≤F x x 如图 (3)7.5J 【解析】(1)金属杆CD 在匀速运动中产生的感应电动势() 1.5===E Blv l d E V (D 点电势高)当x =0.8m 时,金属杆在导轨间的电势差为零。

2014年高考物理分类汇编(高考真题 模拟新题)电磁感应

2014年高考物理分类汇编(高考真题 模拟新题)电磁感应

L单元电磁感应电磁感应现象、楞次定律14.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化14.D [解析] 本题考查了感应电流产生的条件.产生感应电流的条件是:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流.本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化,不满足产生感应电流的条件,故不正确.C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化,但是当人到相邻房间时,电路已达到稳定状态,电路中的磁通量不再发生变化,故观察不到感应电流.在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量的变化,产生感应电流,因此D选项正确.8.(16分)[2014·重庆卷] 某电子天平原理如题8图所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,忽略边缘效应,一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路连接,当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流I可确定重物的质量,已知线圈匝数为n,线圈电阻为R,重力加速度为g.问题8图(1)线圈向下运动过程中,线圈中感应电流是从C 端还是从D 端流出?(2)供电电流I 是从C 端还是D 端流入?求重物质量与电流的关系.(3)若线圈消耗的最大功率为P ,该电子天平能称量的最大质量是多少?8.[答案] (1)从C 端流出 (2)从D 端流入2nBIL g (3)2nBL g P R本题借助安培力来考查力的平衡,同时借助力的平衡来考查受力平衡的临界状态.[解析] (1)感应电流从C 端流出.(2)设线圈受到的安培力为F A ,外加电流从D 端流入.由F A =mg 和F A =2nBIL得m =2nBL gI (3)设称量最大质量为 m 0.由m =2nBL gI 和P =I 2R 得m 0=2nBL g P R15.、[2014·广东卷] 如图8所示,上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( )A .在P 和Q 中都做自由落体运动B .在两个下落过程中的机械能都守恒C .在P 中的下落时间比在Q 中的长D .落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大15.C [解析] 磁块在铜管中运动时,铜管中产生感应电流,根据楞次定律,磁块会受到向上的磁场力,因此磁块下落的加速度小于重力加速度,且机械能不守恒,选项A 、B 错误;磁块在塑料管中运动时,只受重力的作用,做自由落体运动,机械能守恒,磁块落至底部时,根据直线运动规律和功能关系,磁块在P 中的下落时间比在Q 中的长,落至底部时在P 中的速度比在Q 中的小,选项C 正确,选项D 错误.20.[2014·全国卷] 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆筒中的运动速率( )A.均匀增大B.先增大,后减小C.逐渐增大,趋于不变D.先增大,再减小,最后不变20.C [解析] 本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律.竖直圆筒相当于闭合电路,磁铁穿过闭合电路,产生感应电流,根据楞次定律,磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力,开始时磁铁的速度小,产生的感应电流也小,安培力也小,磁铁加速运动,随着速度的增大,产生的感应电流增大,安培力也增大,直到安培力等于重力的时候,磁铁匀速运动.所以C正确.3.(2014·浙江效实中学摸底)如图X21­2所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度随时间变化,下列说法正确的是( )图X21­2A.当磁感应强度增加时,线框中的感应电流可能减小B.当磁感应强度增加时,线框中的感应电流一定增大C.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大D.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变3.AD [解析] 由法拉第电磁感应定律可知,感应电流的大小取决于磁通量的变化率,与磁感应强度的增与减无关,选项A、D正确.4.(2014·石家庄二检)法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机.如图X21­3所示,用紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个摇柄,边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线将电刷与电流表连接起来形成回路.转动摇柄,使圆盘逆时针匀速转动,电流表的指针发生偏转.下列说法正确的是( )。

(福建专用)2014届高考物理三轮 典型专题检测卷 电磁感应规律及其应用

(福建专用)2014届高考物理三轮 典型专题检测卷 电磁感应规律及其应用

电磁感应规律及其应用一、选择题(本题共8小题,每小题8分,共64分。

每小题只有一个选项正确)1.朝南的钢窗原来关着,今将它突然朝外推开,转过一个小于90°的角度,考虑到地球磁场的影响,则钢窗活动的一条边中(西边)()A.有自下而上的微弱电流B.有自上而下的微弱电流C.有微弱电流,方向是先自上而下,后自下而上D.有微弱电流,方向是先自下而上,后自上而下2.(2013·北京高考)如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。

则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为()A.c→a,2∶1B.a→c,2∶1C.a→c,1∶2D.c→a,1∶23.(2013·孝感一模)如图甲所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的铜圆环,规定从上向下看时,铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向。

图乙表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像,则磁场B随时间t变化的图像可能是图中的()一只电压表,用来测自感线圈的直流电压,在测量完毕后,将电路解体时应先()A.断开S1B.断开S2C.拆除电流表D.拆除电阻R5.(2013·烟台一模)如图甲所示,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应角三角形导线框ABC(BC边的长度为a)从图示位置向右匀速穿过磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在图乙中感应电流i、BC两端的电压U BC与线框移动的距离x的关系图像正确的是()6.假设两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,如图所示,一导线与两导轨相连,磁感应强度的大小为B的匀强磁场与导轨平面垂直。

一电阻为R、质量为m的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。

导体棒进入磁场后速度减小,最终稳定时离磁场上边缘的距离为H,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。

09.磁场(2014年高考物理真题分类汇编)

09.磁场(2014年高考物理真题分类汇编)

09.磁场1.(2014年 安徽卷)18.“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞。

已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T 成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场,以使带电粒子的运动半径不变。

由此可判断所需的磁感应强度B 正比于AB .T CD .2T 【答案】A【解析】由于等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T 成正比,即k E T ∝。

带电粒子在磁场中做圆周运动,洛仑磁力提供向心力:2v qvB m R =得mv B qR =。

而212k E mv =故可得:mvB qR ==又带电粒子的运动半径不变,所以B ∝∝A 正确。

2.(2014年 大纲卷)25.(20 分)如图,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(xy 平面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x 轴负向。

在y 轴正半轴上某点以与x 轴正向平行、大小为v 0的速度发射出一带正电荷的粒子,该粒子在(d ,0)点沿垂直于x 轴的方向进人电场。

不计重力。

若该粒子离开电场时速度方向与y 轴负方向的夹角为θ,求:⑪电场强度大小与磁感应强度大小的比值; ⑫该粒子在电场中运动的时间。

25. 【答案】(1)201tan 2v θ (2)02tan d v θ【考点】带电粒子在电磁场中的运动、牛顿第二定律、 【解析】(1)如图粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设磁感应强度大小为B ,粒子质量与所带电荷量分别为m 和q ,圆周运动的半径为R 0,由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得:2000mv qv B R =由题给条件和几何关系可知:R 0=d设电场强度大小为E ,粒子进入电场后沿x 轴负方向的加速度大小为a x ,在电场中运动的时间为t ,离开电场时沿x 轴负方向的速度大小为v y 。

由牛顿定律及运动学公式得: x qE ma = x qE ma =x v at = 2xv d = 粒子在电场中做类平抛运动,如图所示tan y v v θ=联立得201tan 2E v B θ= (2)同理可得02tan d t v θ=3.(2014年 广东卷)36、(18分)如图25所示,足够大的平行挡板A 1、A 2竖直放置,间距6L 。

2014高考物理 最新名校试题汇编大题冲关 专题07 电磁感应综合题

2014高考物理 最新名校试题汇编大题冲关 专题07 电磁感应综合题

2014高考物理最新名校试题汇编大题冲关专题07 电磁感应综合题1.(20分)(2014山东省青岛二模)如图所示,两条平行的金属导轨相距L = lm,金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中.金属棒MN 和PQ的质量均为m=0.2kg,电阻分别为RMN =1Ω和RPQ = 2Ω.MN置于水平导轨上,与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.5,PQ置于光滑的倾斜导轨上,两根金属棒均与导轨垂直且接触良好.从t=0时刻起,MN棒在水平外力F1的作用下由静止开始以a =1m/s2的加速度向右做匀加速直线运动,PQ则在平行于斜面方向的力F2作用下保持静止状态.t=3s时,PQ 棒消耗的电功率为8W,不计导轨的电阻,水平导轨足够长,MN始终在水平导轨上运动.求:【参照答案】.(1)B = 2T代入数据可得: q = 3C…………………. (1分)2.(18分)(2014北京市顺义区模拟)如图所示,间距为L、电阻为零的U形金属竖直轨道,固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直竖直轨道平面。

竖直轨道上部套有一金属条bc,bc的电阻为3.(19分) (2014年3月福建省龙岩市模拟)如图所示,倾角=30o、宽L=lm的足够长的U形光滑金属导轨固定在磁感应强度大小B=1T、范围足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上。

一根质量m=0.2Kg,电阻R=l的金属棒ab垂直于导轨放置。

现用一平行于导轨向上的牵引力F作用在曲棒上.使ab棒由静止开始沿导轨向上运动,运动中ab棒始终与导轨接触良好,导轨电阻不计,重力加速度g取10m/s2。

求:(1)若牵引力恒定,请在答题卡上定性画出ab棒运动的v—t图象;(2)若牵引力的功率P恒为72W,则ab棒运动的最终速度v为多大?(3)当ab棒沿导轨向上运动到某一速度时撤去牵引力,从撤去牵引力到ab棒的速度为零,通过ab棒的电量q=0.48C,则撤去牵引力后ab棒滑动的距离S多大?4.(18分)(2014广东省揭阳市质检)如图,两根足够长平行光滑的金属导轨相距为l,导轨与水平面夹角为θ,并处于磁感应强度为B2、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场中。

2014高考物理二轮复习:知识必备 专题十一 电磁感应规律的综合应用

2014高考物理二轮复习:知识必备 专题十一 电磁感应规律的综合应用

一、电磁感应中的电路问题
1. 内电路和外电路.
(1) 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源.
(2) 该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电路.
2. 电源电动势E=Blv或E=n Δ
Δt
.
二、电磁感应图象问题应用的知识为:左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律、函数图象知识等
三、感应电流在磁场中所受的安培力
1. 安培力的大小F=BIL=
·
BL E
R=
22v
B L
R.
2. 安培力的方向判断.
(1) 右手定则和左手定则相结合,先用右手定则确定感应电流方向,再用左手定则判断感应电流所受安培力的方向.
(2) 用楞次定律判断,感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向相反.
四、电磁感应的能量转化
1. 电磁感应现象的实质是其他形式的能和电能之间的转化.
2. 感应电流在磁场中受安培力,外力克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能,电流做功再将电能转化为内能.
3. 电流做功产生的热量用焦耳定律计算,公式为Q=I2Rt.。

【备考2015】全国名校2014高考物理试题分类汇编(11月 第二期)L单元 电磁感应(含解析)

【备考2015】全国名校2014高考物理试题分类汇编(11月 第二期)L单元 电磁感应(含解析)

L 单元 电磁感应L2 法拉第电磁感应定律、自感【【 原创精品解析纯word 版】物理卷·2015届云南省玉溪一中高三上学期期中考试(201411)】19.(9分)如图所示,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θ,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R x 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R x =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R x ,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R x 。

【答案】【知识点】电磁感应现象L2 L3【答案解析】(1)222sin MgR v B lθ=(2)sin x mldB R Mq θ=解析:(1)当R x =R 棒沿导轨匀速下滑时,由平衡条件sin Mg F θ=,安培力F BIl =,解得sin Mg I Bl θ=感应电动势E Blv =,电流2E I R =,解得 222sin MgR v B lθ= (2)微粒水平射入金属板间,能匀速通过,由平衡条件U mg qd = 棒沿导轨匀速,由平衡条件1sin Mg BI l θ=,金属板间电压1x U I R =解得sin x mldB R Mq θ=. 【思路点拨】本题考查了电磁感应现象中有关感应电流的计算,通过平衡条件求出金属棒的速度.【【 原创精品解析纯word 版】物理卷·2015届云南省玉溪一中高三上学期期中考试(201411)】14.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆,单位长度电阻均为R0。

圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。

杆在圆环上以速度v 平行于直径CD向右做匀速直线运动,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θ确定,如图所示,则()A.θ=0时,杆产生的电动势为2BavB.θ=0时,杆受的安培力大小为23(2)RB avπ+C.3πθ=时,杆产生的电动势为3BavD.3πθ=时,杆受的安培力大小为23(53)RB avπ+【答案】【知识点】法拉第电磁感应定律安培力L2 K1【答案解析】AD解析:A、θ=0时,杆产生的电动势E=BLv=2Bav,故A正确B、θ=0时,由于单位长度电阻均为R0.所以电路中总电阻(2+π)aR0.所以杆受的安培力大小F=BIL=24(2)B avRπ+,故B错误C、θ=3π时,根据几何关系得出此时导体棒的有效切割长度是a,所以杆产生的电动势为Bav,故C错误D、θ=3π时,电路中总电阻是(513π+)aR0,所以杆受的安培力大小F′=BI′L′=23(53)B avRπ+,故D正确故选AD.【思路点拨】根据几何关系求出此时导体棒的有效切割长度,根据法拉第电磁感应定律求出电动势.注意总电阻的求解,进一步求出电流值,即可算出安培力的大小.电磁感应与电路的结合问题,关键是弄清电源和外电路的构造,然后根据电学知识进一步求解.【【原创纯word版精品解析】物理卷·2015届云南省玉溪一中高三上学期第二次月考(201410)】14.(15分)如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L 1=1m ,导轨平面与水平面成θ=30角,上端连接阻值R =1.5Ω的电阻;质量为m =0.2kg 、阻值r =0.5Ω的金属棒ab 放在两导轨上,距离导轨最上端为L 2=4m ,棒与导轨垂直并保持良好接触。

2014年高考物理黄金易错点专题汇编:专题11 电磁感应

2014年高考物理黄金易错点专题汇编:专题11 电磁感应

1.如图所示,在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B,导轨与直导线平行且在同一水平面内,在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时,导体ab和cd的运动情况是( )A.一起向左运动B.一起向右运动C.ab和cd相向运动,相互靠近D.ab和cd相背运动,相互远离2.如图所示,ab为一金属杆,它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,可绕a点在纸面内转动;S为以a为圆心位于纸面内的金属环;在杆转动过程中,杆的b端与金属环保持良好接触;A为电流表,其一端与金属环相连,一端与a点良好接触.当杆沿顺时针方向转动时,某时刻ab杆的位置如图所示,则此时刻( )A.有电流通过电流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向右B.有电流通过电流表,方向由c向d,作用于ab的安培力向左C.有电流通过电流表,方向由d向c,作用于ab的安培力向右D.无电流通过电流表,作用于ab的安培力为零3.用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的一条直径.如图所示,在ab的左侧存在一个匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,方向如图,磁感应强度大小随时间的变化率()Bk k0t∆=<∆.则( )A.圆环中产生逆时针方向的感应电流B.圆环具有扩张的趋势C.圆环中感应电流的大小为krS || 2ρD.图中a、b两点间的电势差大小为2 ab1U|k r|4=π4.图中L是绕在铁芯上的线圈,它与电阻R、R0、开关和电池E构成闭合回路.开关S1和S2开始都处在断开状态.设在t=0时刻,接通开关S1,经过一段时间,在t=t1时刻,再接通开关S2,则能较准确表示电阻R两端的电势差U ab随时间t变化的图线是()5.如图甲所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈A中通以如图乙所示的变化电流,t=0时电流方向为顺时针(如图甲箭头所示).在t1~t2时间内,对于线圈B,下列说法中正确的是( )A.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势B.线圈B内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势C.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势D.线圈B内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势6.如图所示,金属杆ab静放在水平固定的“U”形金属框上,整个装置处于竖直向上的磁场中.当磁感应强度均匀增大时,杆ab总保持静止,则( )A.杆中感应电流方向是从b到aB.杆中感应电流大小保持不变C.金属杆所受安培力逐渐增大D.金属杆受三个力作用而保持平衡7.如图所示为几个有理想边界的磁场区域,相邻区域的磁感应强度B大小相等、方向相反,区域的宽度均为L.现有一边长为L的正方形导线框由图示位置开始,沿垂直于区域边界的直线匀速穿过磁场区域,速度大小为v.设逆时针方向为电流的正方向,下列各图能正确反映线框中感应电流的是( )8.如图所示,由导体棒ab和矩形线框cdef组成的“10”图案在匀强磁场中一起向右匀速平动,匀强磁场的方向垂直线框平面向里,磁感应强度B随时间均匀增大,则下列说法正确的是( )A.导体棒的a端电势比b端电势高,电势差U ab在逐渐增大B.导体棒的a端电势比b端电势低,电势差U ab在逐渐增大C.线框cdef中有顺时针方向的电流,电流大小在逐渐增大D.线框cdef中有逆时针方向的电流,电流大小在逐渐增大9.如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒ab,有一个磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中,一定能在轨道回路里产生感应电流的是( )A.ab向右运动,同时使θ减小B.使磁感应强度B减小,θ角同时也减小C.ab向左运动,同时增大磁感应强度BD.ab向右运动,同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)10.用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m,正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示.当磁场以10 T/s的变化率增强时,线框中a、b两点间的电势差是( )A.U ab=0.1 VB.U ab=-0.1 VC.U ab=0.2 VD.U ab=-0.2 V11.如图所示,间距为L的光滑平行金属导轨弯成“∠”形,底部导轨面水平,倾斜部分与水平面成θ角,导轨与固定电阻相连,整个装置处于竖直向上的大小为B的匀强磁场中.导体棒ab和cd均垂直于导轨放置,且与导轨间接触良好,两导体棒的电阻皆与阻值为R的固定电阻相等,其余部分电阻不计.当导体棒cd沿底部导轨向右以速度v匀速滑动时,导体棒ab恰好在倾斜导轨上处于静止状态,导体棒ab的重力为mg,则()A.导体棒cd两端电压为BLvB.t时间内通过导体棒cd横截面的电荷量为2BLvt 3RC.cd棒克服安培力做功的功率为222 B L v RD.导体棒ab所受安培力为mgsinθ12.如图甲所示,两条足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=1 m,两导轨的上端间接有电阻,阻值R=2 Ω.虚线OO′下方是垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁场磁感应强度为2 T.现将质量m=0.1 kg、电阻不计的金属杆ab,从OO′上方某处由静止释放,金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触,且始终保持水平,不计导轨的电阻.已知金属杆下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示.求:(1)金属杆刚进入磁场时速度为多大?下落了0.3 m时速度为多大?(2)金属杆下落0.3 m的过程中,在电阻R上产生多少热量?易错起源1、 楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用例1. 如图所示,一导线弯成闭合线圈,以速度v 向左匀速进入磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场方向垂直平面向外.线圈总电阻为R ,从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止,下列结论正确的是( ).A .感应电流一直沿顺时针方向B .线圈受到的安培力先增大,后减小C .感应电动势的最大值E =BrvD .穿过线圈某个横截面的电荷量为B r 2+πr 2R感应电流方向的判断方法1.右手定则——导体在磁场中做切割磁感线运动判定原则:a.感应电流方向的判定,右手定则——四指所指的方向为感应电流的方向;b.对于感应电动势的方向判断,无论电路是否闭合,都可以用右手定则进行判断——四指指向感应电动势的正极.2.楞次定律——闭合电路中的磁通量发生变化运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,即为: ①明确原磁场:弄清原磁场的方向及闭合电路中的磁通量的变化情况.②确定感应磁场:即根据楞次定律中的“阻碍”原则,结合闭合电路中的磁通量变化情况,确定出感应电流产生的磁场的方向.原磁通量增加,则感应电流的磁场与原磁场方向相反;原磁通量减少,则感应电流的磁场与原磁场方向相同——“增反减同”. ③判定电流方向:即根据产生感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向.相对运动三步法:①明确研究对象和相对运动方向;②用“阻碍相对运动”判断出感应磁场的方向;③用安培定则判断感应电流的方向.易错起源2、电磁感应现象中的图象问题例2.如图所示,电阻R=1 Ω、半径r1=0.2 m的单匝圆形导线框P内有一个与P共面的圆形磁场区域Q,P、Q的圆心相同,Q的半径r2=0.1 m.t=0时刻,Q内存在着垂直于圆面向里的磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系是B=2-t(T).若规定逆时针方向为电流的正方向,则线框P中感应电流I随时间t变化的关系图象应该是下图中的().解决电磁感应现象中图象问题的基本方法(1)明确图象的种类,如Bt图象、Φt图象、Et图象和It图象等.(2)理解图象的物理意义,看清横、纵坐标表示的物理量.(3)画出对应的物理图象(常常采用分段法、数学法来处理).分析电磁感应现象中图象问题的三大要点(1)注意横、纵坐标表示的物理量,以及各物理量的单位.定性或定量地表示出所研究问题的函数关系式.(2)注意在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映,故确定大小变化的同时,还应确定方向的情况.(3)由Φt图象、Bt图象等分析电磁感应的具体过程,求解时要注意分清“图象段”,依照规律逐段进行分析,同时还要用好图象斜率的物理意义.易错起源3、电磁感应中的电路问题例3.如图甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN,PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=1 m,电阻R1=3 Ω,R2=1.5 Ω,导轨上放一质量m=1 kg,电阻r=1 Ω的金属杆,长度与金属导轨宽度相等,与导轨接触良好,导轨的电阻不计,整个装置处于磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场中,磁场的方向垂直导轨平面向下,现用一拉力F沿水平方向拉杆,使金属杆由静止开始运动.图10-16乙为通过R1中的电流平方随时间变化的(I21t)图线,求:(1)5 s末金属杆的动能;(2)5 s末安培力的功率;(3)5 s内拉力F做的功.易错起源4、电磁感应现象中力和能量问题的分析例4.相距L=1.5 m的足够长金属导轨竖直放置,质量为m1=1 kg的金属棒ab和质量为m2=0.27 kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上,如图10-18(甲)所示,虚线上方磁场方向垂直纸面向里,虚线下方磁场方向竖直向下,两处磁场磁感应强度大小相同.ab棒光滑,cd棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.75,两棒总电阻为1.8 Ω,导轨电阻不计.ab棒在方向竖直向上,大小按图10-18(乙)所示规律变化的外力F 作用下,从静止开始,沿导轨匀加速运动,同时cd棒也由静止释放(取g=10 m/s2).求:(1)求出磁感应强度B的大小和ab棒加速度的大小;(2)已知在2 s内外力F做功40 J,求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热;(3)判断cd棒将做怎样的运动,求出cd棒达到最大速度所需的时间t0.解决电磁感应现象中力和能量问题的基本方法(1)在电磁感应现象中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源.用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.(2)画出等效电路图,由闭合电路欧姆定律求出回路中的电流.(3)分析研究导体的受力情况(用左手定则确定安培力的方向),列平衡方程或动力学方程求解.(4)分析导体机械能的变化,用功能关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程,即能量守恒方程.解决电磁感应现象中力和能量问题的技巧(1)因电磁感应现象中力和运动问题所给图形大多为立体空间分布图,故在受力分析时,应把立体图转化为平面图.(2)电磁感应中的能量问题①电磁感应的过程实质是不同形式的能量间相互转化的过程.“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能.当感应电流通过用电器时,电能又转化为其他形式的能.可以简化为下列形式:同理,安培力做正功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能.②电能求解思路主要有三种:a.利用克服安培力做功求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功;b.利用能量守恒求解:机械能的减少量等于产生的电能;c.利用电路特征来求解:通过电路中所产生的电能来计算.1.如图所示,在匀强磁场B中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟固定的大导体矩形环M相连接,导轨上放一根金属导体棒ab并与导轨紧密接触,磁感线垂直于导轨所在平面.若ab匀速地向右做切割磁感线的运动,则在此过程中M所包围的固定闭合小矩形导体环N中电流表内()A.有自下而上的恒定电流B.产生自上而下的恒定电流C.电流方向周期性变化D.没有感应电流2.在空间yOz平面内的光滑绝缘细杆OP与y轴正方向成θ角固定,杆上套有一带正电的小球.使小球从O点以初速度v0沿杆上滑,某时刻起在杆所在空间加一电场或磁场,以下所加的“场”,能使小球在杆上匀速运动的是()A.沿z轴正方向的匀强电场B.沿x轴负方向的匀强磁场C.沿y轴负方向的匀强电场D.沿x轴正方向的匀强磁场3.如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向.PQ是一根立在导轨上的金属直杆,它从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上,空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场,则在PQ杆滑动的过程中,下列判断正确的是()A.感应电流的方向始终是由P→QB.感应电流的方向先是由P→Q,后是由Q→PC.PQ受磁场力的方向垂直杆向左D.PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左,后垂直于杆向右4.如图所示,两块金属板水平放置,与左侧水平放置的线圈通过开关S用导线连接.压力传感器上表面绝缘,位于两金属板间,带正电的小球静置于压力传感器上,均匀变化的磁场沿线圈的轴向穿过线圈.S未接通时压力传感器的示数为1 N,S闭合后压力传感器的示数变为2 N.则磁场的变化情况可能是()A.向上均匀增大B.向上均匀减小C.向下均匀减小D.向下均匀增大5.竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道,如图所示,抛物线方程是y=x2,轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中,磁场的上边界是y=a的直线(如图中虚线所示),一个小金属环从抛物线上y =b(b>a)处以速度v 沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是( )A .mgb B.12mv 2 C .mg(b -a) D .mg(b -a)+12mv 2 6.一矩形线圈abcd 位于一随时间变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面向里(如图10-5甲所示),磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图乙所示.以I 表示线圈中的感应电流(图甲中线圈上箭头方向为电流的正方向),则图10-6中能正确表示线圈中电流I 随时间t 变化规律的是( )A B C D图10-67.如图10-7所示,在坐标系xOy 中,有一边长为l 的正方形金属线框abcd ,其一条对角线ac 与y 轴重合,顶点a 位于坐标原点O 处.在y 轴右侧的Ⅰ、Ⅳ象限内有一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁场上边界与线框的ab 边刚好完全重合,左边界与y 轴重合,右边界过b 点且与y 轴平行.t =0时刻,线框以恒定的速度v 沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域.取逆时针的感应电流方向为正方向,则在线框穿过磁场区域的过程中,感应电流i 、ab 间的电势差U ab 随时间t 变化的图线分别是图10-8中的( )8.如图10-9所示,一个水平放置的“∠”形光滑导轨固定在磁感应强度为B的匀强磁场中,ab是粗细、材料与导轨完全相同的导体棒,导体棒与导轨接触良好.在外力作用下,导体棒以恒定速度v向右平动,以导体棒在图中所示位置的时刻为计时起点,则回路中感应电动势E、感应电流I、导体棒所受外力的功率P和回路中产生的焦耳热Q 随时间t变化的图象如图10-10所示.其中正确的是()9.如图10-11所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α,导轨电阻不计.匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好.金属棒的质量为m、电阻为R,另有一条纸带固定金属棒ab上,纸带另一端通过打点计时器(图中未画出),且能正常工作.在两根金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻R L=4R,定值电阻R1=2R,调节电阻箱电阻,使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,同时接通打点计时器的电源,打出一条清晰的纸带,已知相邻点迹的时间间隔为T,如图10-12所示,各点间距以s为单位(s为已知量).试求:(1)求磁感应强度为B有多大?(2)当金属棒下滑距离为s0时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑2s0的过程中,整个电路产生的电热.10.如图甲所示,电阻不计的轨道MON与PRQ平行放置,ON及RQ与水平面的夹角θ=53°,水平导轨处于竖直向下的匀强磁场中,倾斜导轨处于平行轨道向下的磁场中,磁场的磁感应强度大小相同.两根相同的导体棒ab和cd分别放置在导轨上,与导轨垂直并始终接触良好.导体棒的质量m=1.0 kg,R=1.0 Ω,长度L=1.0 m,与导轨间距相同,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.现对ab棒施加一个方向向右、大小随乙图规律变化的力F的作用,同时由静止释放cd棒,则ab棒做初速度为零的匀加速直线运动,g取10 m/s2.求:(设解题涉及过程中ab、cd两棒分别位于水平和倾斜轨道上)(1)ab棒的加速度大小;(2)磁感应强度B的大小;(3)若已知在前2 s内外力做功W=30 J,求这一过程中电路产生的焦耳热;(4)求cd棒达到最大速度所需的时间.应电流和感应电动势均逐渐减小;当cd边与磁场边界重合后线框继续运动,cd边切割磁感线,根据右以上各式联立解得F =m(μg +a)+B 2L 2at 2R。

(重庆版)2014届高考物理(第02期)名校试题解析分项汇编 专题11 电磁感应(含解析)

(重庆版)2014届高考物理(第02期)名校试题解析分项汇编 专题11 电磁感应(含解析)

专题11 电磁感应(解析版)重庆理综卷物理部分有其特定的题命模板,无论是命题题型、考点分布、模型情景等,还是命题思路和发展趋向方面都不同于其他省市的地方卷。

为了给重庆考区广大师生提供一套专属自己的复习备考资料,物理解析团队的名校名师们精心编写了本系列资料。

本资料以重庆考区的最新名校试题为主,借鉴并吸收了其他省市最新模拟题中对重庆考区具有借鉴价值的典型题,优化组合,合理编排,极限命制。

一、单项选择题1.【2014•重庆市杨家坪中学高三(上)入学考试】如图所示,矩形闭合线圈放置在水平薄板上,薄板左下方有一条形磁铁,当磁铁匀速自左向右通过线圈下方时,线圈始终保持静止,那么线圈中产生感应电流的方向(从上向下看) 和线圈受到薄板的摩擦力方向分别是( )A.感应电流的方向先逆时针方向,后顺时针方向 B.感应电流的方向先顺时针方向,后逆时针方向C.摩擦力方向先向左、后向右 D.摩擦力方向先向右、后向左2.【2014•重庆市杨家坪中学高三(上)入学考试】如图甲所示,直角三角形ABC是由同种金属材料制成的线框,线框位于跟有界匀强磁场垂直的平面内。

现用外力将线框ABC匀速向右拉进磁场,至AB边进入磁场前,设线框中产生的感应电动势为E、AB两点间的电势差为U、线框受安培力的合力为F、回路中消耗的电功率为P,如图乙所示中画出了上述各物理量与图示位移x的关系图象,则与这一过程相符合的图象是()3.【2013·重庆市铜梁中学高三(下)三月考试】在右图所示的电路中,电键S断开之前与断开之后的瞬间,通过灯A的电流方向是( ).A.一直是由a到b B.先是由a到b,后无电流C.先是由a到b,后是由b到a D.无法判断【答案】C【解析】试题分析: 开关S断开之前,通过灯A的电流方向为a到b;当开关断开后,A灯中原来的电流消失,通过线圈的电流要减小,穿过线圈的磁通量减小,产生自感电动势,根据楞次定律可知,线圈右端相当于电源的正极,左端相当于电源的负极,则通过灯A的电流方向由b 到a,选项A、B、D均错误.故选C。

高考物理试题:第3讲 电磁感应定律的综合应用

高考物理试题:第3讲 电磁感应定律的综合应用
为电源的正极,由右手定则可判断,磁场方向竖直向下. (2)负电荷受到重力和电场力而静止,有
UMN mg=Eq,E= d mgd 所以 UM则通过 R3 的电流 UMN I= R =0.05 A 3
ab 棒两端的电压为
R1R2 Uab=UMN+I =0.4 V. R1+R2
整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂 直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示 .(g = 10 m/s2)
甲 图 9-3-3

(1)保持 ab 棒静止,在 0~4 s 内,通过金属棒 ab 的电流多
大?方向如何?
(2)为了保持 ab 棒静止,需要在棒的中点施加一平行于导 轨平面的外力 F,求当 t=2 s 时,外力 F 的大小和方向.
【考点练透】 1.(2015 年河北衡水中学调研 ) 如图 933 甲所示,两根足
够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=1 m,导轨平
面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值R=1.5 Ω的电阻;质 量为m=0.2 kg、阻值r=0.5 Ω的匀质金属棒ab放在两导轨上,
距离导轨最上端为 L2=4 m,棒与导轨垂直并保持良好接触 .
联立解得 F=34 N.
【考点练透】
3.(2015 年江苏徐州一模 ) 如图 936 所示,相距为 L 的两条
足够长的光滑平行金属导轨,MN、PQ与水平面的夹角为θ,N、
Q两点间接有阻值为 R的电阻 .整个装置处于磁感应强度为 B的 匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.将质量为m、阻值也 为R的金属杆ab垂直放在导轨上,杆ab由静止释放,下滑距离 x 时达到最大速度 .重力加速度为 g,导轨电阻不计,杆与导轨
匀强磁场竖直穿过导轨平面,当金属棒ab沿导轨向右匀速运动

2014-2018高考物理电磁感应真题

2014-2018高考物理电磁感应真题

专题十电磁感应(2017~2018年)2017.315.如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。

金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。

现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向2017.220.两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。

边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图(a)所示。

已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场。

线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正)。

下列说法正确的是A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动的速度的大小为0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1N21.某同学自制的简易电动机示意图如图所示。

矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴。

将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。

为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉2017.118.扫描对到显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌,为了有效隔离外界震动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小震动,如图所示,无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是3.一电阻接到方波交流电源上,在一个周期内产生的热量为Q方;若该电阻接到正弦交变电源上,在一个周期内产生的热量为Q正。

2014级高考物理一轮复习第九章 电磁感应 第2课时 训练题

2014级高考物理一轮复习第九章 电磁感应 第2课时 训练题

第课时 法拉第电磁感应定律 自感、涡流1~7题为单选题;8~9题为多选题1.(2013南充模拟)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2.(2013绵阳模拟)矩形导线框固定在匀强磁场中,如图(甲)所示.磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向为垂直纸面向里,磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图(乙)所示,则( )A.从0到t 1时间内,导线框中电流的方向为abcdaB.从0到t 1时间内,导线框中电流越来越小C.从0到t 2时间内,导线框中电流的方向始终为adcbaD.从0到t 2时间内,导线框bc 边受到的安培力越来越大3.(2012安徽名校第五次联考)如图所示,矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时( )A.线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流B.线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势C.线圈绕P1和P 2转动时电流的方向相同,都是a →b →c →dD.线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力4.如图所示,多匝线圈L 的电阻和电源内阻都很小,可忽略不计.电路中有两个电阻,电阻均为R,开始时开关S 断开,此时电路中电流大小为I 0.现将开关S 闭合,线圈L 中有自感电动势产生,以下说法中正确的是( )A.电路中的电流最终由I 0减小到零B.电路中的电流最终等于I 0C.电路中的电流最终要比2I 0小D.电路中的电流最终要增大到2I 05.(2012哈六中一模)如图(甲)所示,电路的左侧是一个电容为C 的电容器,电路的右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为S.在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图(乙)所示.则在0~t 0时间内电容器( ) A.上极板带正电,所带电荷量为错误!未找到引用源。

2014级高考物理一轮复习第九章 电磁感应 第4课时 训练题

2014级高考物理一轮复习第九章 电磁感应 第4课时 训练题

第课时电磁感应中的动力学与能量问题1~8题为单选题;9~10题为多选题1. (2013宜宾模拟)如图所示,ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道,轨道间距为l,其电阻可忽略不计.ac之间连接一阻值为R的电阻,ef为一垂直于ab和cd的金属杆,它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动,其电阻可忽略.整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度为B.当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时,杆ef所受的安培力为( )A.错误!未找到引用源。

B.错误!未找到引用源。

C.错误!未找到引用源。

D.错误!未找到引用源。

2.如图所示,在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合金属线框abcd,其边长为l,质量为m,金属线框与水平面的动摩擦因数为μ.虚线框a'b'c'd'内有一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.沿水平面滑入磁场区开始时金属线框的ab边与磁场的d'c'边重合.现使金属线框以初速度v域,运动一段时间后停止,此时金属线框的dc边与磁场区域的d'c'边距离为l.在这个过程中,金属线框产生的焦耳热为( )A.错误!未找到引用源。

m错误!未找到引用源。

+μmglB.错误!未找到引用源。

m错误!未找到引用源。

-μmglC.错误!未找到引用源。

m错误!未找到引用源。

+2μmglD.错误!未找到引用源。

m错误!未找到引用源。

-2μmgl3.(2012福建三明一中模拟)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°,质量均为m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,以下说法正确的是( )A.ab杆所受拉力F的大小为mgsin 37°B.回路中电流为错误!未找到引用源。

近三年高考全国卷一电磁感应

近三年高考全国卷一电磁感应

(2014全国一卷)在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表相连。

往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化(2014全国卷一)如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上,在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间的电压如图(b)所示。

已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是(2015全国卷一)1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示。

实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后。

下列说法正确的是()A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D..在圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动PSQ M 北 南N S (2017全国卷一)扫描对到显微镜(STM )可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌,为了有效隔离外界震动对STM 的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小震动,如图所示,无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是(2018全国卷一)如图,导体轨道OPQS 固定,其中PQS 是半圆弧,Q 为半圆弧的中点,O 为圆心。

轨道的电阻忽略不计。

OM 是有一定电阻、可绕O 转动的金属杆,M 端位于PQS 上,OM 与轨道接触良好。

2014年高考物理(高考真题 模拟新题)分类汇编:L单元 电磁感应

2014年高考物理(高考真题 模拟新题)分类汇编:L单元   电磁感应

L单元电磁感应电磁感应现象、楞次定律14.[2018·新课标全国卷Ⅰ] 在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化14.D [解析] 本题考查了感应电流产生的条件.产生感应电流的条件是:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流.本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化,不满足产生感应电流的条件,故不正确.C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化,但是当人到相邻房间时,电路已达到稳定状态,电路中的磁通量不再发生变化,故观察不到感应电流.在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量的变化,产生感应电流,因此D选项正确.8.(16分)[2018·重庆卷] 某电子天平原理如题8图所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,忽略边缘效应,一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路连接,当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流I可确定重物的质量,已知线圈匝数为n,线圈电阻为R,重力加速度为g.问题8图(1)线圈向下运动过程中,线圈中感应电流是从C端还是从D端流出?(2)供电电流I是从C端还是D端流入?求重物质量与电流的关系.(3)若线圈消耗的最大功率为P,该电子天平能称量的最大质量是多少?8.[答案] (1)从C端流出(2)从D端流入2nBILg(3)2nBLgPR本题借助安培力来考查力的平衡,同时借助力的平衡来考查受力平衡的临界状态.[解析] (1)感应电流从C端流出.(2)设线圈受到的安培力为F A,外加电流从D端流入.由F A=mg和F A=2nBIL得m=2nBL gI(3)设称量最大质量为 m0.由m=2nBLgI和P=I2R得m0=2nBLgPR15.、[2018·广东卷] 如图8所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( )A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大15.C [解析] 磁块在铜管中运动时,铜管中产生感应电流,根据楞次定律,磁块会受到向上的磁场力,因此磁块下落的加速度小于重力加速度,且机械能不守恒,选项A、B错误;磁块在塑料管中运动时,只受重力的作用,做自由落体运动,机械能守恒,磁块落至底部时,根据直线运动规律和功能关系,磁块在P中的下落时间比在Q中的长,落至底部时在P中的速度比在Q中的小,选项C正确,选项D错误.20.[2018·全国卷] 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆筒中的运动速率( )A.均匀增大B.先增大,后减小C.逐渐增大,趋于不变D.先增大,再减小,最后不变20.C [解析] 本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律.竖直圆筒相当于闭合电路,磁铁穿过闭合电路,产生感应电流,根据楞次定律,磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力,开始时磁铁的速度小,产生的感应电流也小,安培力也小,磁铁加速运动,随着速度的增大,产生的感应电流增大,安培力也增大,直到安培力等于重力的时候,磁铁匀速运动.所以C 正确.3.(2018·浙江效实中学摸底)如图X21­2所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度随时间变化,下列说法正确的是( )图X21­2A .当磁感应强度增加时,线框中的感应电流可能减小B .当磁感应强度增加时,线框中的感应电流一定增大C .当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大D .当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变3.AD [解析] 由法拉第电磁感应定律可知,感应电流的大小取决于磁通量的变化率,与磁感应强度的增与减无关,选项A 、D 正确.4.(2018·石家庄二检)法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机.如图X21­3所示,用紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个摇柄,边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线将电刷与电流表连接起来形成回路.转动摇柄,使圆盘逆时针匀速转动,电流表的指针发生偏转.下列说法正确的是( )图X21­3A .回路中电流的大小变化,方向不变B .回路中电流的大小不变,方向变化C .回路中电流的大小和方向都周期性变化D .回路中电流的方向不变,从b 导线流进电流表4.D [解析] 圆盘辐向垂直切割磁感线,由E =12Br 2ω可得,电动势的大小一定,则电流的大小一定;由右手定则可知,电流方向从圆盘边缘流向圆心,电流从b 导线流进电流表,选项D 正确.5.(2018·浙江六校联考)如图X21­4所示,A 为多匝线圈,与开关、滑动变阻器相连后接入M 、N 间的交流电源,B 为一个接有小灯珠的闭合多匝线圈,下列关于小灯珠发光情况的说法正确的是( )图X21­4A .闭合开关后小灯珠可能发光B .若闭合开关后小灯珠发光,则再将B 线圈靠近A ,则小灯珠更亮C .闭合开关瞬间,小灯珠才能发光D .若闭合开关后小灯珠不发光,将滑动变阻器的滑片左移后,小灯珠可能会发光5.AB [解析] 闭合开关后,A 产生交变磁场,穿过B 的磁通量发生变化,小灯珠通电后可能发光,选项A 正确,选项C 错误;闭合开关后再将B 靠近A ,穿过B 的磁通量的变化率增大,产生的感应电动势增大,小灯珠更亮,选项B 正确;闭合开关后小灯珠不发光,将滑动变阻器的滑片左移后,A 中的电流减小,穿过B 的磁通量的变化率减小,小灯珠不会发光,选项D 错误.法拉第电磁感应定律、自感6. [2018·四川卷] 如图所示,不计电阻的光滑U 形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上,H 、P 的间距很小.质量为0.2 kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m 的正方形,其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B =(0.4-0.2t) T ,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则( )A .t =1 s 时,金属杆中感应电流方向从C 到DB .t =3 s 时,金属杆中感应电流方向从D 到C C .t =1 s 时,金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 ND .t =3 s 时,金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N6.AC [解析] 由于B =(0.4-0.2 t) T ,在t =1 s 时穿过平面的磁通量向下并减少,则根据楞次定律可以判断,金属杆中感应电流方向从C 到D ,A 正确.在t =3 s 时穿过平面的磁通量向上并增加,则根据楞次定律可以判断,金属杆中感应电流方向仍然是从C 到D ,B 错误.由法拉第电磁感应定律得E =ΔΦΔt =ΔB Δt Ssin 30°=0.1 V ,由闭合电路的欧姆定律得电路电流I =ER =1 A ,在t =1 s 时,B =0.2 T ,方向斜向下,电流方向从C到D ,金属杆对挡板P 的压力水平向右,大小为F P =BILsin 30°=0.1 N ,C 正确.同理,在t =3 s 时,金属杆对挡板H 的压力水平向左,大小为F H =BILsin 30°=0.1 N ,D 错误.2.[2018·江苏卷] 如图X21­1所示,一正方形线圈的匝数为n ,边长为a ,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中.在Δt 时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B 均匀地增大到2B.在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )图X21­1A.Ba 22Δt B.nBa 22Δt C.nBa 2Δt D.2nBa 2Δt2.B [解析] 根据法拉第电磁感应定律知E =n ΔΦΔt =n ΔB·S Δt ,这里的S 指的是线圈在磁场中的有效面积,即S =a 22,故E =n (2B -B )S Δt =nBa22Δt,因此B 项正确.7.(2018·吉林九校联考)如图X21­7所示,磁场垂直于纸面向外,磁场的磁感应强度随x 按B =B 0+kx(x >0,B 0、k 为常量)的规律均匀增大.位于纸面内的正方形导线框abcd 处于磁场中,在外力作用下始终保持dc 边与x 轴平行向右匀速运动.若规定电流沿a→b→c→d→a 的方向为正方向,则从t =0到t =t 1的时间间隔内,图X21­8中关于该导线框中产生的电流i 随时间t 变化的图像正确的是( )图X21­77.A [解析] 线框abcd 向右匀速运动,穿过线框的磁通量均匀增加,由法拉第电磁感应定律知线框中产生恒定电流,由楞次定律知产生顺时针方向的电流,选项A 正确.电磁感应与电路的综合16.[2018·山东卷] 如图所示,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好,在向右匀速通过M 、N 两区的过程中,导体棒所受安培力分别用F M、F N表示.不计轨道电阻.以下叙述正确的是( )A.F M向右 B.F N向左C.F M逐渐增大 D.F N逐渐减小16.BCD [解析] 根据安培定则可判断出,通电导线在M区产生竖直向上的磁场,在N区产生竖直向下的磁场.当导体棒匀速通过M区时,由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左.当导体棒匀速通过N区时,由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左.选项B正确.设导体棒的电阻为r,轨道的宽度为L,导体棒产生的感应电流为I′,则导体棒受到的安培力F安=BI′L=B BLvR+r L=B2L2vR+r,在导体棒从左到右匀速通过M区时,磁场由弱到强,所以F M逐渐增大;在导体棒从左到右匀速通过N区时,磁场由强到弱,所以F N逐渐减小.选项C、D正确.电磁感应与力和能量的综合3. (2018·深圳一模)图X22­3甲为列车运行的俯视图,列车首节车厢下面安装一块电磁铁,电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场,列车经过放在铁轨间的线圈时,线圈产生的电脉冲信号传到控制中心,如图乙所示.则列车的运动情况可能是( )图X22­3A.匀速运动 B.匀加速运动C.匀减速运动 D.变加速运动3.C [解析] 当列车通过线圈时,线圈的左边或右边切割磁感线,由E=BLv可得电动势的大小由速度v 决定,由图像可得线圈产生的感应电动势均匀减小,则列车做匀减速运动,选项C正确.8.(2018·广州一模)如图X22­9所示,匀强磁场垂直于铜环所在的平面,导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处,另一端紧贴圆环,可绕O匀速转动.通过电刷把铜环、环心与两块竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路,R1、R2是定值电阻.带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间的M点,被拉起到水平位置;合上开关S,无初速度释放小球,小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧.已知磁感应强度为B,a的角速度为ω,长度为l,电阻为r,R1=R2=2r,铜环的电阻不计,P、Q两板的间距为d,小球的质量为m、带电荷量为q,重力加速度为g.求:(1)a匀速转动的方向;(2)P、Q间电场强度E的大小;(3)小球通过N 点时对细线拉力F 的大小.图X22­98. (1)导体棒a 沿顺时针方向转动 (2)B ωl25d(3)3mg -2Bq ωl25d[解析] (1)依题意可知,P 板带正电,Q 板带负电.由右手定则可知,导体棒a 沿顺时针方向转动. (2)导体棒a 转动切割磁感线,由法拉第电磁感应定律得电动势的大小 ε=ΔΦΔt =12Bl 2ωΔtΔt =12Bl 2ω由闭合电路的欧姆定律有I =εR 1+R 2+r由欧姆定律可知,PQ 间的电压U PQ =IR 2 故PQ 间匀强电场的电场强度E =U PQd由以上各式解得E =B ωl25d.(3)设细绳的长度为L ,小球到达N 点时速度为v ,由动能定理可得 mgL -EqL =12mv 2又F -mg =mv2L由以上各式解得F =3mg -2Bq ωl25d.2.(2018·广州四校联考)如图X23­2所示,金属棒ab 、cd 与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好,匀强磁场的方向竖直向下.则ab 棒在恒力F 作用下向右运动的过程中,有()图X23­2A .安培力对ab 棒做正功B .安培力对cd 棒做正功C .abdca 回路的磁通量先增加后减少D .F 做的功等于回路产生的总热量和系统动能的增量之和2.BD [解析] ab 棒向右运动产生感应电流,电流通过cd 棒,cd 棒受向右的安培力作用随之向右运动.设ab 、cd 棒的速度分别为v 1、v 2,运动刚开始时,v 1>v 2,回路的电动势E =BL (v 1-v 2)R ,电流为逆时针方向,ab 、cd 棒所受的安培力方向分别向左、向右,安培力分别对ab 、cd 棒做负功、正功,选项A 错误,选项B 正确;导体棒最后做加速度相同、速度不同的匀加速运动,且v 1>v 2,abdca 回路的磁通量一直增加,选项C 错误;对系统,由动能定理可知, F 做的功和安培力对系统做的功的代数和等于系统动能的增量,而安培力对系统做的功等于回路中产生的总热量,选项D 正确.3. (2018·孝感模拟)如图X23­3所示,两根等高光滑的14圆弧轨道半径为r 、间距为L ,轨道的电阻不计.在轨道的顶端连有阻值为R 的电阻,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L 、电阻不计的金属棒从轨道的最低位置cd 开始,在拉力作用下以速度v 0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab 处,则该过程中( )图X23­3A .通过R 的电流方向为由内向外B .通过R 的电流方向为由外向内C .R 上产生的热量为πrB 2L 2v 04RD .通过R 的电荷量为πBLr2R3.BC [解析] 由右手定则可知,电流方向为逆时针方向,选项B 正确;通过R 的电荷量q =ΔΦR =BLrR ,选项D 错误;金属棒产生的瞬时感应电动势E =BLv 0cos v 0r t ,有效值E有=BLv 02,R 上产生的热量Q =E 2有R t =B 2L 2v 202R ·πr 2v 0=πrB 2L 2v 04R ,选项C 正确.电磁感应综合24.[2018·浙江卷] 某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图所示.一个半径为R =0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R 的金属棒OA ,A 端与导轨接触良好,O 端固定在圆心处的转轴上.转轴的左端有一个半径为r =R3的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动.圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质量为m =0.5 kg 的铝块.在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度B =0.5 T .a 点与导轨相连,b 点通过电刷与O 端相连.测量a 、b 两点间的电势差U 可算得铝块速度.铝块由静止释放,下落h =0.3 m 时,测得U =0.15 V .(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度g 取10 m/s 2)第24题图(1)测U 时,与a 点相接的是电压表的“正极”还是“负极”? (2)求此时铝块的速度大小;(3)求此下落过程中铝块机械能的损失. 24.[答案] (1)正极 (2)2 m/s (3)0.5 J[解析] 本题考查法拉第电磁感应定律、右手定则等知识和分析综合及建模能力. (1)正极(2)由电磁感应定律得U =E =ΔΦΔtΔΦ=12BR 2Δθ U =12B ωR 2v =r ω=13ωR所以v =2U3BR =2 m/s(3)ΔE =mgh -12mv 2ΔE =0.5 J25.[2018·新课标Ⅱ卷] 半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒AB 置于圆导轨上面,BA 的延长线通过圆导轨中心O ,装置的俯视图如图所示.整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B ,方向竖直向下.在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出).直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触.设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导轨的电阻均可忽略.重力加速度大小g.求(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小: (2)外力的功率.25. [答案] (1)从C 端流向D 端 3ωBr22R(2)32μmgωr+9ω2B2r44R[解析] (1)在Δt时间内,导体棒扫过的面积为ΔS=12ωΔt[(2r)2-r2]①根据法拉第电磁感应定律,导体棒上感应电动势的大小为ε=BΔS Δt②根据右手定则,感应电流的方向是从B端流向A端.因此,通过电阻R的感应电流的方向是从C端流向D 端.由欧姆定律可知,通过电阻R的感应电流的大小I满足I=εR③联立①②③式得I=3ωBr22R.④(2)在竖直方向有mg-2N=0⑤式中,由于质量分布均匀,内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等,其值为N,两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为f=μN⑥在Δt时间内,导体棒在内、外圆轨上扫过的弧长为l1=rωΔt⑦和l2=2rωΔt⑧克服摩擦力做的总功为W f=f(l1+l2)⑨在Δt时间内,消耗在电阻R上的功为W R=I2RΔt⑩根据能量转化和守恒定律知,外力在Δt时间内做的功为W=W f+W R○11外力的功率为P=WΔt○12由④至12式得P=32μmgωr+9ω2B2r44R○1333.[答案] (1)BCE(2)(ⅰ)320 K (ⅱ)43p 0 [解析] (1)悬浮在水中的花粉的布朗运动是花粉颗粒的无规律运动,反映了水分子的无规则运动,A 项错误;空中的小雨滴表面有张力,使小雨滴呈球形,B 项正确;液晶具有各向异性,利用这个特性可以制成彩色显示器,C 项正确;高原地区的气压低,因此水的沸点低,D 项错误;干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,主要是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热,从而温度降低的缘故,E 正确.(2)(i)活塞b 升至顶部的过程中,活塞a 不动,活塞a 、b 下方的氮气经历等压过程,设气缸容积为V 0,氮气初态体积为V 1,温度为T 1,末态体积为V 2,温度T 2,按题意,气缸B 的容积为V B 4V 1=34V 0+12V 04=78V 0① V 2=34V 0+14V 0=V 0② V 1T 1=V 2T 2③ 由①②③式和题给数据得T 2=320 K .④(ii)活塞b 升至顶部后,由于继续缓慢加热,活塞a 开始向上移动,直到活塞上升的距离是气缸高度的116时,活塞a 上方的氧气经历等温过程,设氧气初态体积为V′1,压强为p′1,末态体积 V′2,压强p′2 ,由题给数据和玻意耳定律有V′1=14V 0,p′1=p 0,V′2=316V 0⑤ p′1V′1=p′2V′2⑥得p′2=43p 0.⑦ 24.(20分)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识.如图所示,固定于水平面的U 形导线框处于竖直向下的匀强磁场中,金属直导线MN 在与其垂直的水平恒力F 作用下,在导线框上以速度v 做匀速运动,速度v 与恒力F 方向相同;导线MN 始终与导线框形成闭合电路.已知导线MN 电阻为R ,其长度L 恰好等于平行轨道间距,磁场的磁感应强度为B.忽略摩擦阻力和导线框的电阻.(1) 通过公式推导验证:在Δt 时间内,F 对导线MN 所做的功W 等于电路获得的电能W 电,也等于导线MN 中产生的热量Q;(2)若导线MN 的质量m =8.0 g 、长度L =0.10 m ,感应电流I =1.0 A ,假设一个原子贡献一个自由电子,计算导线MN 中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率v e (下表中列出一些你可能会用到的数据);(3)经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞.展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子的运动模型;在此基础上,求出导线MN 中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f 的表达式.5.(2018·襄阳模拟)在如图X23­5所示的倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小均为B 的匀强磁场,区域Ⅰ的磁场方向垂直于斜面向上,区域Ⅱ的磁场方向垂直于斜面向下,磁场的宽度均为L.一个质量为m 、电阻为R 、边长也为L 的正方形导线框由静止开始沿斜面下滑,当ab 边刚越过GH 进入磁场区域Ⅰ时,恰好以速度v 1做匀速直线运动;当ab 边下滑到JP 与MN 的中间位置时,又恰好以速度v 2做匀速直线运动,ab 从进入GH 到运动至MN 与JP 的中间位置的过程中的,线框动能的变化量为ΔE k ,重力对线框做的功为W 1,安培力对线框做的功为W 2,下列说法中正确的有( )图X23­5A .在下滑过程中,由于重力做正功,所以有v 2>v 1B .ab 从进入GH 到运动至MN 与JP 的中间位置的过程中机械能守恒C .ab 从进入GH 到运动至MN 与JP 的中间位置的过程中,有(W 1-ΔE k )的机械能转化为电能D .ab 从进入GH 到运动至MN 与JP 的中间位置的过程中,线框动能的变化量ΔE k =W 1-W 25.CD [解析] 根据平衡条件,线框第一次做匀速运动时有mgsin θ=B 2L 2v 1R,第二次做匀速运动时有mgsin θ=4B 2L 2v 2R,则v 2<v 1,选项A 错误;ab 进入磁场后,安培力做负功,机械能减少,选项B 错误;ab 从进入GH 到运动至JP 与MN 的中间位置,由动能定理有W 1-W 2=ΔE k ,选项D 正确;线框克服安培力做的功为W 2,等于产生的电能,且W 2=W 1-ΔE k ,选项C 正确.6.(2018·江西九校联考)如图X23­6所示,空间存在一个有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场的宽度为l.一个质量为m 、边长也为l 的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在的平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行.t =0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I),导线框的速度为v 0,经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ),导线框的速度刚好为零,此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置I(不计空气阻力).则( )图X23­6A .上升过程中,导线框的加速度逐渐减小B .上升过程中,导线框克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力做功的平均功率C .上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多D .上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等6.AC [解析] 上升过程中,导线框的加速度a 1=mg +B 2l 2v R m随速度v 的减小而减小,选项A 正确;下降过程中,导线框的加速度a 2=mg -B 2l 2v R m 随速度v 的增大而减小,平均加速度a 1>a 2,由x =12at 2可知上升的时间短,由P =mgh t 知,上升时重力做功的平均功率大,选项B 错误;由于安培力做负功,导线框在下降过程的速度小于同一高度上升时的速度,对全程应用动能定理,上升过程中合力做的功大于下降过程中合力做的功,选项D 错误;在下降过程中的安培力小于同一高度上升时的安培力,上升过程克服安培力做的功多,选项C 正确.4.(2018·湖南四校联考)如图G8­5甲所示,在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线L 1、L 2、L 3、L 4,在L 1与L 2、L 3与L 4之间均存在着匀强磁场,磁感应强度的大小为1 T ,方向垂直于竖直平面向里.现有一矩形线圈abcd ,宽度cd =L =0.5 m ,质量为0.1 kg ,电阻为2 Ω,将其从图示位置(cd 边与L 1重合)由静止释放,速度随时间变化的图像如图乙所示,t 1时刻cd 边与L 2重合,t 2时刻ab 边与L 3重合,t 3时刻ab 边与L 4重合,t 2~t 3之间的图线为与t 轴平行的直线,t 1~t 2之间和t 3之后的图线均为倾斜直线,已知t 1~t 2的时间间隔为0.6 s ,整个运动过程中线圈始终位于竖直平面内.(重力加速度g 取10 m/s 2)则( )图G8­5A .在0~t 1时间内,通过线圈的电荷量为2.5 CB .线圈匀速运动的速度为8 m/sC .线圈的长度ad =1 mD .0~t 3时间内,线圈产生的热量为4.2 J4.B [解析] t 2~t 3时间内,线圈做匀速直线运动,而E =BLv 2,F =BEL R ,F =mg ,解得v 2=mgR B 2L 2=8 m/s ,选项B 正确;线圈在cd 边与L 2重合到ab 边与L 3重合的过程中一直做匀加速运动,则ab 边刚进磁场时,cd 边也刚进磁场,设磁场宽度为d ,则3d =v 2t -12gt 2,解得d =1 m ,则ad 边的长度为2 m ,选项C 错误;在0~t 3时间内,由能量守恒定律,有Q =5mgd -12mv 22=1.8 J ,选项D 错误;在0~t 1时间内,通过线圈的电荷量q =ΔΦR=BLd R=0.25 C ,选项A 错误. 5.(2018·青岛质检)如图G8­6所示,光滑斜面PMNQ 的倾角为θ,斜面上放有矩形导体线框abcd ,其中ab 边的长度为l 1,bc 边的长度为l 2,线框的质量为m ,电阻为R.有界匀强磁场的磁感应强度为B ,方向垂直于斜面向上,ef 为磁场的边界,且ef ∥MN.线框在恒力F 作用下从静止开始运动,其ab 边始终保持与底边MN 平行,F 沿斜面向上且与斜面平行.已知线框刚进入磁场时做匀速运动,则下列判断正确的是( )图G8­6A .线框进入磁场前的加速度为F -mgsin θm B .线框进入磁场时的速度为(F -mgsin θ)R B 2l 21C .线框进入磁场时有a→b→c→d→a 方向的感应电流D .线框进入磁场的过程中产生的热量为(F -mgsin θ)l 15. ABC [解析] 线框进入磁场前做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得加速度a =F -mgsin θm ,选项A 正确;线框刚进入磁场时做匀速运动,由平衡条件得mgsin θ+B 2l 21v R =F ,则速度v =(F -mgsin θ)R B 2l 21,选项B 正确;线框进入磁场时,磁通量增大,由楞次定律可知,有a→b→c→d→a 方向的感应电流,选项C 正确;线框进入磁场的过程中产生的热量等于安培力做的功,则Q =(F -mgsin θ)l 2,选项D 错误.。

2014年高考理综物理分类汇编—磁场09

2014年高考理综物理分类汇编—磁场09

2014年高考理综物理试题分类汇编-(九)磁场1.(2014年 安徽卷)18.“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞。

已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T 成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场,以使带电粒子的运动半径不变。

由此可判断所需的磁感应强度B 正比于AB .T CD .2T 【答案】A【解析】由于等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T 成正比,即k E T ∝。

带电粒子在磁场中做圆周运动,洛仑磁力提供向心力:2v qvB m R =得mvB qR=。

而212k E m v =故可得:mvB qR ==又带电粒子的运动半径不变,所以B ∝∝A 正确。

2.(2014年 大纲卷)25.(20 分)如图,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(xy 平面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x 轴负向。

在y 轴正半轴上某点以与x 轴正向平行、大小为v 0的速度发射出一带正电荷的粒子,该粒子在(d ,0)点沿垂直于x 轴的方向进人电场。

不计重力。

若该粒子离开电场时速度方向与y 轴负方向的夹角为θ,求: ⑪电场强度大小与磁感应强度大小的比值; ⑫该粒子在电场中运动的时间。

【答案】(1)201tan 2v θ (2)02tan d v θ【考点】带电粒子在电磁场中的运动、牛顿第二定律、【解析】(1)如图粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设磁感应强度大小为B ,粒子质量与所带电荷量分别为m 和q ,圆周运动的半径为R 0,由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得:2000mv qv B R =由题给条件和几何关系可知:R 0=d设电场强度大小为E ,粒子进入电场后沿x 轴负方向的加速度大小为a x ,在电场中运动的时间为t ,离开电场时沿x 轴负方向的速度大小为v y 。

由牛顿定律及运动学公式得:x qE ma = x qE ma =x v at = 2xv d =粒子在电场中做类平抛运动,如图所示tan y v v θ=联立得201tan 2E v B θ= (2)同理可得02tan d t v θ=3.(2014年 广东卷)36、(18分)如图25所示,足够大的平行挡板A 1、A 2竖直放置,间距6L 。

高考物理讲解:电磁感应公式总结

高考物理讲解:电磁感应公式总结

高考物理讲解:电磁感应公式总结
1、E=nΔΦ/Δt,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,
ΔΦ/Δt:磁通量的变化率。

2、E=BLV sin A(切割磁感线运动),E=BLV中的v和L不可以和磁感线平行,但可以不和磁感线垂直,其中sin A为v或L与磁感线的夹角。

L:有效长度(m),一般用于求瞬时感应电动势,但也可求平均电动势。

3、Em=nBSω,Em:感应电动势峰值。

4、E=BL2ω/2,ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)。

电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。

电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。

电磁感应不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。

电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。

2014年高考新课标卷 物理含答案

2014年高考新课标卷 物理含答案

2014年高考新课标Ⅰ卷真题理综物理部分解析版14.D本题考察电磁感应现象中感应电流产生的条件,其中的选项C 把物理学史中科学家失败的做法也融入了进来,变相地考察了物理学史的知识。

15.B考察了安培力的大小与方向,安培力的大小与导线在磁场中的放置方式有密切的有关系:当垂直于磁场放置时受到的力最大,平行于磁场放置时不受安培力,即不平行也不垂直时介于最大和零之间;安培力的方向总是即垂直于磁场又垂直于导线,即,安培力的方向总是垂直于导线与磁场所决定的平面。

选项D 中将导线从中点折成直角,但不知折的方式如何,若折后导线仍在垂直于磁场的平面内,则力将变为原来的22倍;若折后导线另一部分平行于磁场,则力减小为原来的一半;若折后导线另一部分即不平行也不垂直于磁场,则力将介于这两者间。

如果导线开始时并不垂直于磁场,则情况更为复杂。

16.D考察带电粒子在磁场中运动的半径公式以及动能与动量的关系。

qBm v r =k mE mv p 2==由上面两式可得qrmE B k2=已知动能为2倍关系,而r 也为2倍关系,所以2:2:=下上B B 。

17.A考察受力分析,牛顿运动定律,以及力的合成与分解。

设橡皮筋的伸长量为x ,受力分析如图所示,由牛顿第二定律有ma kx =θsin (1)mg kx =θcos (2)小球稳定在竖直位置时,形变量为0x ,由平衡条件有mg kx =0 (3)对(2)(3)两式可知,θcos 0x x =而悬点与小球间的高度差分别为00x l +与()θcos 0x l + 可见()θcos 000x l x l +>+ 所以小球的高度一定升高。

18.C考察法拉第电磁感应定律。

cd 间产生稳定的周期性变化的电压,则产生感应电流的磁场的变化是均匀的,根据题目所给信息知道,ab 中电流的变化应该是均匀的。

只有C 选项有此特点,因此选择C 项。

19.BD考察角追及和万有引力定律。

由引力提供向心力可知22ωmr rMm G= 相邻两次冲日的时间间隔XD t ωωπ-=2其中D ω表示的是地球的公转角速度,X ω表示的是行星的公转角速度。

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2014年高考物理真题分类汇编:电磁感应(2014上海)17.如图,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形。

则磁场()(A)逐渐增强,方向向外(B)逐渐增强,方向向里(C)逐渐减弱,方向向外(D)逐渐减弱,方向向里17.CD [解析] 本题考查了楞次定律,感应电流的磁场方向总是阻碍引起闭合回路中磁通量的变化,体现在面积上是“增缩减扩”,而回路变为圆形,面积是增加了,说明磁场是在逐渐减弱.因不知回路中电流方向,故无法判定磁场方向,故CD都有可能。

14.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是()A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化14.D产生感应电流的条件是:只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电流.本题中的A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化,不满足产生感应电流的条件,故不正确.C 选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化,但是当人到相邻房间时,电路已达到稳定状态,电路中的磁通量不再发生变化,故观察不到感应电流.在给线圈通电、断电瞬间,会引起闭合电路磁通量的变化,产生感应电流,因此D选项正确.18.[2014·新课标全国卷Ⅰ] 如图(a)所示,线圈ab、cd绕在同一软铁芯上.在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是()18.C [解析] 本题考查了电磁感应的图像.根据法拉第电磁感应定律,ab 线圈电流的变化率与线圈cd 上的波形图一致,线圈cd 上的波形图是方波,ab 线圈电流只能是线性变化的,所以C 正确.[2014·江苏卷] 如图所示,一正方形线圈的匝数为n ,边长为a ,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中.在Δt 时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B 均匀地增大到2B .在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )A.Ba 22ΔtB.nBa 22ΔtC.nBa 2ΔtD.2nBa 2Δt1.B [解析] 根据法拉第电磁感应定律知E =n ΔΦΔt =n ΔB 〃S Δt,这里的S 指的是线圈在磁场中的有效面积,即S =a 22,故E =n (2B -B )S Δt =nBa 22Δt,因此B 项正确. 16.[2014·山东卷] 如图所示,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好,在向右匀速通过M 、N 两区的过程中,导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示.不计轨道电阻.以下叙述正确的是( )A .F M 向右B .F N 向左C .F M 逐渐增大D .F N 逐渐减小16.BCD [解析] 根据安培定则可判断出,通电导线在M 区产生竖直向上的磁场,在N 区产生竖直向下的磁场.当导体棒匀速通过M 区时,由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左.当导体棒匀速通过N 区时,由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左.选项B 正确.设导体棒的电阻为r ,轨道的宽度为L ,导体棒产生的感应电流为I ′,则导体棒受到的安培力F 安=BI ′L =B BL v R +r L =B 2L 2v R +r,在导体棒从左到右匀速通过M 区时,磁场由弱到强,所以F M 逐渐增大;在导体棒从左到右匀速通过N 区时,磁场由强到弱,所以F N 逐渐减小.选项C 、D 正确.6.[2014·四川卷] 如图所示,不计电阻的光滑U 形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上,H 、P 的间距很小.质量为0.2 kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m 的正方形,其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B =(0.4-0.2t ) T ,图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则( )A .t =1 s 时,金属杆中感应电流方向从C 到DB .t =3 s 时,金属杆中感应电流方向从D 到CC .t =1 s 时,金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 ND .t =3 s 时,金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N6.AC [解析] 由于B =(0.4-0.2 t ) T ,在t =1 s 时穿过平面的磁通量向下并减少,则根据楞次定律可以判断,金属杆中感应电流方向从C 到D ,A 正确.在t =3 s 时穿过平面的磁通量向上并增加,则根据楞次定律可以判断,金属杆中感应电流方向仍然是从C 到D ,B 错误.由法拉第电磁感应定律得E =ΔΦΔt =ΔB ΔtS sin 30°=0.1 V ,由闭合电路的欧姆定律得电路电流I =E R =1 A ,在t =1 s 时,B =0.2 T ,方向斜向下,电流方向从C 到D ,金属杆对挡板P 的压力水平向右,大小为F P =BIL sin 30°=0.1 N ,C 正确.同理,在t =3 s 时,金属杆对挡板H 的压力水平向左,大小为F H =BIL sin 30°=0.1 N ,D 错误.20.[2014·安徽卷] 英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场.如图所示,一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B ,环上套一带电荷量为+q 的小球.已知磁感应强度B 随时间均匀增加,其变化率为k对小球的作用力所做功的大小是( )A .0 B.12r 2qk C .2πr 2qk D .πr 2qk 20.D [解析] 本题考查电磁感应、动能定理等知识点,考查对“变化的磁场产生电场”的理解能力与推理能力.由法拉第电磁感应定律可知,沿圆环一周的感生电动势E 感=ΔΦΔt =ΔB Δt·S =k 〃πr 2,电荷环绕一周,受环形电场的加速作用,应用动能定理可得W =qE 感=πr 2qk .选项D 正确。

20. [2014·全国卷] 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆筒中的运动速率( )A .均匀增大B .先增大,后减小C .逐渐增大,趋于不变D .先增大,再减小,最后不变20.C [解析] 本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律.竖直圆筒相当于闭合电路,磁铁穿过闭合电路,产生感应电流,根据楞次定律,磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力,开始时磁铁的速度小,产生的感应电流也小,安培力也小,磁铁加速运动,随着速度的增大,产生的感应电流增大,安培力也增大,直到安培力等于重力的时候,磁铁匀速运动.所以C 正确.15. [2014·广东卷] 如图8所示,上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( )A .在P 和Q 中都做自由落体运动B .在两个下落过程中的机械能都守恒C .在P 中的下落时间比在Q 中的长D .落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大15.C [解析] 磁块在铜管中运动时,铜管中产生感应电流,根据楞次定律,磁块会受到向上的磁场力,因此磁块下落的加速度小于重力加速度,且机械能不守恒,选项A 、B 错误;磁块在塑料管中运动时,只受重力的作用,做自由落体运动,机械能守恒,磁块落至底部时,根据直线运动规律和功能关系,磁块在P 中的下落时间比在Q 中的长,落至底部时在P 中的速度比在Q 中的小,选项C 正确,选项D 错误.7.[2014·江苏卷] 如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电,过了几分钟,杯内的水沸腾起.若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有( )A .增加线圈的匝数B .提高交流电的频率C .将金属杯换为瓷杯D .取走线圈中的铁芯7.AB [解析] 根据法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt知,增加线圈的匝数n ,提高交流电的频率即缩短交流电的周期(相当于减小Δt ),这两种方法都能使感应电动势增大故选项A 、B 正确.将金属杯换为瓷杯,则没有闭合电路,也就没有感应电流;取走线圈中的铁芯,则使线圈中的磁场大大减弱,则磁通量的变化率减小.感应电动势减小.故选项C 、D 错误.25. [2014·新课标Ⅱ卷] 半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒AB 置于圆导轨上面,BA 的延长线通过圆导轨中心O ,装置的俯视图如图所示.整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B ,方向竖直向下.在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出).直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触.设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导轨的电阻均可忽略.重力加速度大小g .求(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小:(2)外力的功率.25. [答案] (1)从C 端流向D 端 3ωBr 22R(2)32μmg ωr +9ω2B 2r 44R[解析] (1)在Δt 时间内,导体棒扫过的面积为ΔS =12ωΔt [(2r )2-r 2]① 根据法拉第电磁感应定律,导体棒上感应电动势的大小为ε=B ΔS Δt② 根据右手定则,感应电流的方向是从B 端流向A 端.因此,通过电阻R 的感应电流的方向是从C 端流向D 端.由欧姆定律可知,通过电阻R 的感应电流的大小I 满足I =εR ③联立①②③式得I =3ωBr 22R.④ (2)在竖直方向有mg -2N =0⑤式中,由于质量分布均匀,内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等,其值为N ,两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为f =μN ⑥在Δt 时间内,导体棒在内、外圆轨上扫过的弧长为l 1=rωΔt ⑦和l 2=2rωΔt ⑧克服摩擦力做的总功为W f =f (l 1+l 2)⑨在Δt 时间内,消耗在电阻R 上的功为W R =I 2R Δt ⑩根据能量转化和守恒定律知,外力在Δt 时间内做的功为W =W f +W R ⑪外力的功率为P =W Δt ⑫ 由④至12式得P =32μmg ωr +9ω2B 2r 44R⑬ 23.[2014·安徽卷] (16分)如图1所示,匀强磁场的磁感应强度B 为0.5 T ,其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上.绝缘斜面上固定有“A”形状的光滑金属导轨的MPN (电阻忽略不计),MP 和NP 长度均为2.5m,MN连线水平,长为3 m.以MN中点O为原点、OP为x轴建立一维坐标系Ox.一根粗细均匀的金属杆CD,长度d为3 m,质量m为1 kg、电阻R为0.3 Ω,在拉力F的作用下,从MN处以恒定速度v=1 m/s 在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好).g取10 m/s2.图1图2(1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8 m处电势差U CD;(2)推导金属杆CD从MN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式,并在图2中画出Fx关系图像;(3)求金属杆CD从MN处运动到P点的全过程产生的焦耳热.23.[答案] (1)-0.6 V(2)略(3)7.5 J[解析] (1)金属杆C D在匀速运动中产生的感应电动势E=Bl v(l=d),E=1.5 V(D点电势高)当x=0.8 m时,金属杆在导轨间的电势差为零.设此时杆在导轨外的长度为l外,则l外=d-OP-x OP dOP=MP2-()MN22得l外=1.2 m由楞次定律判断D点电势高,故CD两端电势差U CB=-Bl外v, U CD=-0.6 V(2)杆在导轨间的长度l与位臵x关系是l=OP-xOP d=3-32x对应的电阻R1为R1=ld R,电流I=Bl vR1杆受的安培力F安=BIl=7.5-3.75x 根据平衡条件得F=F安+mg sin θF=12.5-3.75x(0≤x≤2)画出的Fx图像如图所示.(3)外力F所做的功W F等于Fx图线下所围的面积,即W F=5+12.52×2 J=17.5 J而杆的重力势能增加量ΔE p=mg sin θ故全过程产生的焦耳热Q=W F-ΔE p=7.5 J24.[2014·北京卷] (20分)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度认识.如图所示,固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中,金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下,在导线框上以速度v做匀速运动,速度v与恒力F方向相同;导线MN始终与导线框形成闭合电路.已知导线MN电阻为R,其长度L恰好等于平行轨道间距,磁场的磁感应强度为B.忽略摩擦阻力和导线框的电阻.(1) 通过公式推导验证:在Δt时间内,F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能W电,也等于导线MN中产生的热量Q;(2)若导线MN的质量m=8.0 g、长度L=0.10 m,感应电流I=1.0 A,假设一个原子贡献一个自由电子,计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率v(下表中列出一些你可能会用到的数据);(3)经典物理学认为,金属的电阻于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞.展开你想象的翅膀,给出一个合理的自由电子的运动模型;在此基础上,求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f的表达式.24.[答案] (1)略(2)7.8×10-6 m/s(3)=e v B[解析] (1)导线产生的感应电动势E=BL v导线匀速运动,受力平衡F=F安=BIL在Δt时间内,外力F对导线做功W=F vΔt=F安vΔt=BIL vΔt电路获得的电能W电=qE=IEΔt=BIL vΔt可见,F对导线MN做的功等于电路获得的电能W电;导线MN中产生的热量Q=I2RΔt=IΔt〃IR=qE=W电可见,电路获得的电能W电等于导线MN中产生的热量Q.(2)导线MN中具有的原子数为N=m μN A因为一个金属原子贡献一个电子,所以导线MN中的自由电子数也是N.导线MN单位体积内的自由电子数n=N SL其中,S为导线MN的横截面积.因为电流I=n v e Se 所以v e=InSe=ILNe=ILμmN A e解得v e=7.8×10-6 m/s.(3)下列解法的共同假设:所有自由电子(简称电子,下同)以同一方式运动.方法一:动量解法设电子在第一次碰撞结束至下一次碰撞结束之间的运动都相同,经历的时间为Δt,电子的动量变化为零.因为导线MN的运动,电子受到沿导线方向的洛伦兹力f洛的作用f洛=e v B沿导线方向,电子只受到金属离子的作用力和f洛作用,所以I f-f洛Δt=0其中I f为金属离子对电子的作用力的冲量,其平均作用力为f,则I f=fΔt得f=f洛=e v B方法二:能量解法S设电子从导线的一端到达另一端经历的时间为t,在这段时间内,通过导线一端的电子总数N=It e电阻上产生的焦耳热是由于克服金属离子对电子的平均作用力f做功产生的.在时间t内,总的焦耳热Q=NfL根据能量守恒定律,有Q=W电=EIt=BL v It所以f=e v B方法三:力的平衡解法因为电流不变,所以假设电子以速度v e相对导线做匀速直线运动.因为导线MN的运动,电子受到沿导线方向的洛伦兹力f洛的作用f洛=e v B沿导线方向,电子只受到金属离子的平均作用力f和f洛作有,二力平衡,即f=f洛=e v B.13.[2014·江苏卷] 如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L,长为3d,导轨平面与水平面的夹角为θ,在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层.匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面垂直.质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在滑上涂层之前已经做匀速运动,并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的电阻为R,其他部分的电阻均不计,重力加速度为g.求:(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ;(2)导体棒匀速运动的速度大小v;(3)整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q.13.[答案] (1)tan θ (2)mgR sin θB 2L 2(3)2mgd sin θ-m 3g 2R 2sin 2θ2B 4L 4[解析] (1)在绝缘涂层上受力平衡 mg sin θ=μmg cos θ解得 μ=tan θ.(2)在光滑导轨上感应电动势 E =Bl v 感应电流 I =E R安培力 F 安=BLI 受力平衡 F 安=mg sin θ解得 v =mgR sin θB 2L 2(3)摩擦生热 Q T =μmgd cos θ能量守恒定律 3mgd sin θ=Q +Q T +12m v 2 解得 Q =2mgd sin θ-m 3g 2R 2sin θ2B 4L 4. 11.[2014·天津卷] 如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上,导轨电阻不计,间距L =0.4 m .导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN ,Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁场感应度大小均为B =0.5 T .在区域Ⅰ中,将质量m 1=0.1 kg ,电阻R 1=0.1 Ω的金属条ab 放在导轨上,ab 刚好不下滑.然后,在区域Ⅱ中将质量m 2=0.4 kg ,电阻R 2=0.1 Ω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Ⅱ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 =10 m/s 2,问(1)cd 下滑的过程中,ab 中的电流方向;(2)ab 刚要向上滑动时,cd 的速度v 多大;(3)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 =3.8 m ,此过程中ab 上产生的热量Q 是多少?11.(1)由a 流向b (2)5 m/s (3)1.3 J[解析] (1)由右手定则可以直接判断出电流是由a 流向b .(2)开始放臵ab 刚好不下滑时,ab 所受摩擦力为最大静摩擦力,设其为F max ,有F max=m1g sin θ①设ab刚好要上滑时,cd棒的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律有E=BL v②设电路中的感应电流为I,由闭合电路欧姆定律有I=ER1+R2③设ab所受安培力为F安,有F安=ILB④此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下,由平衡条件有F安=m1g sin θ+F max⑤综合①②③④⑤式,代入数据解得v=5 m/s⑥(3)设cd棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q总,由能量守恒有m2gx sin θ=Q总+12m2v2⑦又Q=R1R1+R2Q总⑧解得Q=1.3 J24.[2014·浙江卷] 某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图所示.一个半径为R=0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R的金属棒OA,A端与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上.转轴的左端有一个半径为r=R3的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动.圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质量为m=0.5 kg的铝块.在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度B=0.5 T.a点与导轨相连,b点通过电刷与O端相连.测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度.铝块由静止释放,下落h=0.3 m时,测得U=0.15 V.(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度g取10 m/s2)第24题图(1)测U时,与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”?(2)求此时铝块的速度大小;(3)求此下落过程中铝块机械能的损失.24.[答案] (1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J[解析] 本题考查法拉第电磁感应定律、右手定则等知识和分析综合及建模能力.(1)正极(2)由电磁感应定律得U=E=ΔΦΔtΔΦ=12BR 2ΔθU=12BωR2v=rω=13ωR所以v=2U3BR=2 m/s(3)ΔE=mgh-12m v2ΔE=0.5 J33(2014上海).(14分)如图,水平面内有一光滑金属导轨,其MN、PQ边的电阻不计,MP边的电阻阻值R=1.5Ω,MN与MP的夹角为1350,PQ与MP垂直,MP边长度小于1m。

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