历年高考物理易错题汇编-电磁感应现象的两类情况练习题

历年高考物理易错题汇编-电磁感应现象的两类情况练习题

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 x

q r r

∆Φ∆=

= 解得

1

22

2rmv x B L ∆=

cd 杆运动距离为

1

22

27m 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

222

012111100J 222

Q mv mv mv =--=

2．如图所示，竖直放置、半径为R 的圆弧导轨与水平导轨ab 、在

处平滑连接，且

轨道间距为2L ，cd 、足够长并与ab 、以导棒连接，导轨间距为L ，b 、c 、

在

一条直线上，且与

平行，

右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁

场，均匀的金属棒pq 和gh 垂直导轨放置且与导轨接触良好。gh 静止在cd 、导轨上，pq 从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与gh 没有接触。当pq 运动到

时，回路

中恰好没有电流，已知pq 的质量为2m ，长度为2L ，电阻为2r ，gh 的质量为m ，长度为L ，电阻为r ，除金属棒外其余电阻不计，所有轨道均光滑，重力加速度为g ，求：

（1）金属棒pq 到达圆弧的底端时，对圆弧底端的压力； （2）金属棒pq 运动到

时，金属棒gh 的速度大小；

（3）金属棒gh 产生的最大热量。 【答案】(1)

(2)

(3)

【解析】【分析】金属棒pq 下滑过程中，根据机械能守恒和牛顿运动定律求出对圆弧底端的压力；属棒gh 在cd 、导轨上加速运动，回路电流逐渐减小，当回路电流第一次减小为零时，pq 运动到ab 、导轨的最右端，根据动量定理求出金属棒gh 的速度大小；金属棒pq 进入磁场后在ab 、

导轨上减速运动，金属棒gh 在cd 、

导轨上加速运

动，根据能量守恒求出金属棒gh 产生的最大热量； 解：（1）金属棒pq 下滑过程中，根据机械能守恒有：

在圆弧底端有

根据牛顿第三定律，对圆弧底端的压力有

联立解得

（2）金属棒pq 进入磁场后在ab 、导轨上减速运动，金属棒gh 在cd 、

导轨上加速运动，回路电流逐渐减小，当回路电流第一次减小为零时，pq 运动到ab 、

导轨的最右

端，此时有

对于金属棒pq 有

对于金属棒gh 有 联立解得

（3）金属棒pq 进入磁场后在ab 、

导轨上减速运动，金属棒gh 在cd 、

导轨上加速

运动，回路电路逐渐减小，当回路电流第一次减小为零时，回路中产生的热量为

该过程金属棒gh 产生的热量为

金属棒pq 到达cd 、

导轨后，金属棒pq 加速运动，金属棒gh 减速运动，回路电流逐渐

减小，当回路电流第二次减小为零时，金属棒pq 与gh 产生的电动势大小相等，由于此时金属棒切割长度相等，故两者速度相同均为v ，此时两金属棒均做匀速运动，根据动量守恒定律有

金属棒pq 从到达cd 、

导轨道电流第二次减小为零的过程，回路产生的热量为

该过程金属棒gh 产生的热量为

联立解得

3．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）。现有一质量为10.3m =kg ，边长均为l =0.5m 的U 形框cdef 固定在导轨平面上，c 点（f 点）坐标为x =0。U 形框由金属棒de 和两绝缘棒cd 和ef 组成，棒de 电阻为10.2R =Ω。另有一质量为20.1=m kg ，长为l =0.5m ，电阻为20.2R =Ω的金属棒ab 在离EF 一定距离处获得一沿斜面向下的冲量I 后向下运动。已知金属棒和U 形框与导