《11-19年高考物理真题分专题汇编之专题060.电磁感应规律的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《11-19年高考物理真题分专题汇编之专题060.电磁感应规律的综合应用（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第 60 节节 电磁感应规律的综合应用电磁感应规律的综合应用 1 2013 年重庆卷年重庆卷 5 如题 5 图所示 一段长方体形导电材料 左右两端面的边长都为 a 和 b 内有带电量为 q 的某 种自由运动电荷 导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中 内部磁感应强度大小为 B 当通以从左到右的稳恒电流 I 时 测得导电材料上 下表面之间的电压为 U 且上表面的电势 比下表面的低 由此可得该导电材料单位体积内自由运动电 荷数及自由运动电荷的正负分别为 A aUq IB 负B aUq IB 正 C Ubq IB 负D Ubq IB 正 答 C 解析 此题考查霍尔效应模型 代入解得 bUq
2、 IB n 选 C 2 2011 年物理江苏卷年物理江苏卷 2 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内 且一边与 导线平行 线框由静止释放 在下落过程中 A 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 答 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
3、 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 3 2015 年理综新课标年理综新课标 I 卷卷 19 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 AB 上 下 I I B a b 题 5 图 I 铜圆盘 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 圆盘中的
4、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 解析 圆盘运动过程中 半径方向的金属条在切割磁感线 在圆心和边缘之间产生了感应电动 势 选项 A正确 圆盘径向的辐条在切割磁感线的过程中 内部距离圆心远近不同的点电势不等 而形成涡流 选项 B正确 圆盘运动过程中 圆盘位置 圆盘面积和磁场都没有发生变化 所以 没有磁通量的变化 选项 C 错 圆盘本身呈现电中性 不会产生环形电流 选项 D错 故选 AB 4 2015 年理综安徽卷年理综安徽卷 19 如图所示 abcd 为水平放置的平行 形光滑金属导轨 间距为 l 导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场 磁感应强度大小为 B 导轨电阻不计 已
5、知金属杆 MN 倾斜 放置 与导轨成 角 单位长度的电阻为 r 保持金属杆以速度 v 沿平行于 cd 的方向滑动 金属杆 滑动过程中与导轨接触良好 则 B A 电路中感应电动势的大小为 sin Blv B 电路中感应电流的大小为 r sinBv C 金属杆所受安培力的大小为 r sinlvB 2 D 金属杆的热功率为 sinr lvB 22 解析 金属棒的有效切割长度为 l 电路中感应电动势的大小EBlv 选项 A 错误 金属棒的电 阻 sin rl R 根据欧姆定律电路中感应电流的大小 sinEBv I Rr 选项 B 正确 金属杆所受 安培力的大小 2 sin lB lv FBI r 选项
6、 C 错误 根据焦耳定律 金属杆的发热功率为 22 2 sinB lv PI R r 选项 D 错误 答案为 B 5 2011 年理综重庆卷年理综重庆卷 23 16 分 有人设计了一种可测速的跑步机 测速原理如图所示 该机底面固定有间距为 L 长 度为 d 的平行金属电极 电极间充满磁感应强度为 B 方向垂直纸面向里的匀强磁场 且接有电压 表和电阻 R 绝缘橡胶带上镀有间距为 d 的平行细金属条 磁场中始终仅有一根金属条 且与电极 接触良好 不计金属电阻 若橡胶带匀速运动时 电压表读数为 U 求 v cd a b M l N 橡胶带匀速运动的速率 电阻 R 消耗的电功率 一根金属条每次经过磁场
7、区域克服安培力做的功 解析 1 设电动势为 E 橡胶带运动速率为 v 由 E BLv E U 得 v U BL 2 设电功率为 P 则 P U 2 R 3 设电流强度为 I 安培力为 F 克服安培力做的功为 W I U R F BIL W Fd 得 W BLUd R 6 2017 年天津卷年天津卷 3 如图所示 两根平行金属导轨置于水平面内 学 科网导轨之间接有电阻 R 金 属棒 ab 与两导轨垂直并保持良好接触 整个装置放在匀强磁场中 磁场方向垂直于导轨平面向 下 现使磁感应强度随时间均匀减小 ab 始终保持静止 下列说法 正确的是 A ab 中的感应电流方向由 b 到 a B ab 中的感
8、应电流逐渐减小 C ab 所受的安培力保持不变 D ab 所受的静摩擦力逐渐减小 答案 D 解析 导体棒 ab 电阻 R 导轨构成闭合回路 磁感应强度均匀减小 k t B 为一定值 则 闭合回路中的磁通量减小 根据楞次定律 可知回路中产生顺时针方向的感应电流 ab 中的电流 方向由 a 到 b 故 A 错误 根据法拉第电磁感应定律 感应电动势Sk t SB t E 回 路面积 S 不变 即感应电动势为定值 根据欧姆定律 R E I 所以 ab 中的电流大小不变 故 B 错 误 安培力BILF 电流大小不变 磁感应强度减小 则安培力减小 故 C 错误 导体棒处于 静止状态 所受合力为零 对其受力
9、分析 水平方向静摩擦力 f 与安培力 F 等大反向 安培力减 小 则静摩擦力减小 故 D 正确 7 2013 年新课标年新课标 I 卷卷 25 19 分 如图 两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为 间距为 L 导轨上端接有一平行板电容器 电容为 C 导轨处于匀强磁场中 磁感应强度大小为 B 方向垂直于导轨平面 在导轨上放置一质 量为 m的金属棒 棒可沿导轨下滑 且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触 已知金属棒与 VR B d L 绝缘橡胶带 橡胶带 运动方向 金属条 金属电极 a b B R 导轨之间的动摩擦因数为 重力加速度大小为 g 忽略 所有电阻 让金属棒从导轨上端由静止开始下滑 求
10、 1 电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关 系 2 金属棒的速度大小随时间变化的关系 解析 1 设金属棒下滑的速度大小为 v 则感应电动势为E BLv 1 平行板电容器两极板间的电势差为U E 2 设此时电容器极板上积累的电荷量为 Q 按定义有 Q C U 3 联立 1 2 3 式得 Q CBLv 4 2 设金属棒的速度大小为 v 时经历的时间为 t 通过金属棒的电流为 i 金属棒受到的磁场的作用 力方向沿导轨向上 大小为 1 fBLi 5 设在时间间隔 t t t 内流经金属棒的电荷量为Q 按定义有 Q i t 6 Q 也是平行板电容器极板在时间间隔 t t t 内增加的电荷量 由
11、4 式得 QCBL v 7 式中 v 为金属棒的速度变化量 按定义有 v a t 8 金属棒所受到的摩擦力方向斜向上 大小为 2 fN 9 式中 N 是金属棒对于轨道的正压力的大小 有cosNmg 10 金属棒在时刻 t 的加速度方向沿斜面向下 设其大小为 a 根据牛顿第二定律有 12 sinmgffma 11 联立 5 到 11 式得 22 sincos mg ag mB L C 12 由 12 式及题设可知 金属棒做初速度为 0 的匀加速运动 t 时刻金属棒的速度大小为 22 sincos m vgt mB L C 13 8 2017 年浙江选考卷年浙江选考卷 22 间距为l的两 平行金属
12、导轨由水平部分和倾斜部分 平滑连接而成 如图所示 倾角为 L m C B l B1 B2 a b df ec L 第 22题图 区 区 的导轨处于大小为 B1 方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间 中 水平导轨上的无磁场区间静 止放置一质量为 3m 的 联动双杆 由两根长为l的金属杆 cd和ef 用长度为 L 的刚性绝缘杆 连接而成 在 联动双杆 右侧存在大小为 B2 方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间 其长 度大于 L 质量为 m 长为l的金属杆ab 从倾斜导轨上端释放 达到匀速后进入水平导轨 无能 量损失 杆cd与 联动双杆 发生碰撞后杆ab和cd合在一起形成 联动三杆 联动三杆 继续沿 水
13、平导轨进入磁场区间 并从中滑出 运动过程中 杆ab cd和ef与导轨始终接触良好 且保 持与导轨垂直 已知杆ab cd和ef电阻均为 R 0 02 m 0 1kg l 0 5m L 0 3m 30 B1 0 1T B2 0 2T 不计摩擦阻力和导轨电阻 忽 略磁场边界效应 求 1 杆ab在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小 v0 2 联动三杆进入磁场区间 II 前的速度大小 v 3 联动三杆滑过磁场区间 II 产生的焦耳热 Q 答案 1 0 v 6m s 2 v 1 5m s 3 0 25J 解析 沿着斜面正交分解 最大速度时重力分力与安培力平衡 1 感应电动势 01 vlBE 电流 R E I
14、5 1 安培力IlBF 1 匀速运动条件 sin 5 1 0 22 1 mg R vlB m s6 sin5 1 22 1 0 lB mgR v 2 由动量守恒定律mvmv4 0 m s5 1 4 0 v v 3 进入 B2磁场区域 设速度变化 v 由动量定理有vmtlIB 4 2 R LlB R qtI 5 15 1 2 m s25 0 45 1 2 2 2 mR LlB v 出 B2磁场区域时同样有 m s25 0 45 1 2 2 2 mR LlB v 所以出 B2磁场后 联动三杆 的速度为 m s0 12 vvv J25 0 4 2 1 22 vvmQ 9 2014 年理综新课标卷年理
15、综新课标卷 25 半径分别为 r和 2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面上 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的中心 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 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 导体棒和 导轨的电阻均可忽略 重力加速度大小为 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
16、解析 1 在t 时间内 导体棒扫过的面积为 r r ts 22 2 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 t SB 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 R I 联立 式得 R Br I 2 3 2 2 在竖直方向有 mg 2 0 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 对运动的导体棒的滑动摩擦力均为 在 t时间内 导体棒在内 外圆导轨上扫过的弧长分别为为 1 l r t 和 2 l 2 r t 克服摩擦力做的总功为 f W 1 l 2 l 在 t时间内 消耗在电阻 R 上的功为 R W 2 IR t 根据能量转化和守恒定律知 外力在 t 时间内做的功为 W f W R W 外力功率为 t W P D C O A B 由 至 式得 22 4 39 24 B r Pm g r R 10 2014 年理综安徽卷年理综安徽卷 23 16 分 如图 1 所示 匀强磁场的磁感应强度 B 为 0 5T 其方
