《高考专题复习-电磁感应专题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考专题复习-电磁感应专题（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1电磁感应专题电磁感应专题1(20 分)(电磁感应)如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨 MN、PQ 与水平面间的倾角=30，两导轨间距 L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有阻值 R=0.4 的固定电 阻。开始时，导轨上固定着一质量 m=0.1kg、电阻 r=0.2 的金属杆 ab，整个装置处于磁 感应强度 B=0.5T 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨面向下。现拆除对金属杆 ab 的约束， 同时用一平行金属导轨面的外力 F 沿斜面向上拉金属杆 ab，使之由静止开始向上运动。电 压采集器可将其两端的电压 U 即时采集并输入电脑，获得的电压 U 随时间 t 变化的关系如 图乙所示。求： （
2、1）在 t=2.0s 时通过金属杆的感 应电流的大小和方向； （2）金属杆在 2.0s 内通过的位移；（3）2s 末拉力 F 的瞬时功率。2 （20 分） （电磁感应改编）如图所示，相距 0.5m 足够长的两根光滑导轨与水平面 成 37角，导轨电阻不计，下端连接阻值为 2 的电阻R，导轨处在磁感应强度 B=2T 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面斜向上ab、cd为水平金属棒且与导 轨接触良好，它们的质量均为 0.5kg、电阻均为 2ab棒与一绝缘水平细绳相 连处于静止状态，现让cd棒从静止开始下滑，直至与ab相连的细绳刚好被拉断， 在此过程中电阻R上产生的热量为 0.5J，已知细线能 承受的最
3、大拉力为 5N求细绳被拉断时： （g=10m/s2，sin37=0.6） （1）ab棒中的电流大小； （2）cd棒的速度大小；（3）cd棒下滑的距离Babcd37R37绝缘水平细绳23如图（甲）所示，一对平行粗糙轨道放置在水平面上，两轨道相距 l=1m，摩擦因数 =0.4，两轨道之间用 R=3 的电阻连接，一质量 m=0.5kg、电阻 r=1 的导体杆与两轨 道垂直，静止放在轨道上，轨道的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度 B=2T 的匀强 磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，拉力 F 与导体 杆运动的位移 s 间的关系如图（乙）所示，当拉力达到最大时，导体杆
4、开始做匀速运动， 当位移 s=2.5m 时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离 2m 后停下，在滑行 2m 的过程中电 阻 r 上产生的焦耳热为 3J。求：（1）导体杆匀速运动时的速度；（2）拉力 F 的功率最大 值；（3）拉力做功为多少，及电阻 R 上产生 的焦耳热。(改编)4 （20 分）如图所示，磁感应强度大小为 B=015T、方向垂直于纸面向里且分布在半径 R=010m 的圆形磁场区域里，圆的左端和 y 轴相切于坐标原点 O，右端和荧光屏 MN 相 切于 x 轴上的 A 点，置于原点 O 的粒子源可沿 x 轴正方向发射速度为 v30106m/s 的 带负电的粒子流，粒子重力不计，比荷为 q
5、/m=10108C/kg。现在以过 O 点且垂直于纸面的直线为轴，将圆形磁场缓慢地顺时针旋转了 900，问：（提示：）2122tgtgtg（1）在圆形磁场转动前，粒子通过磁场后击中荧光屏上的 点与 A 点的距离； （2）在圆形磁场旋转过程中，粒子击中荧光屏上的点与 A 的最大距离； （3）定性说明粒子在荧光屏上形成的光点移动的过程。35、 （20 分）如图所示，竖直平面内有一与水平面成 =30的绝缘斜面轨道 AB，该轨道和 一半径为 R 的光滑绝缘圆弧轨道 BCD 相切于 B 点。整个轨道处于竖直向下的匀强电场中， 现将一质量为m带正电的滑块（可视为质点）从斜面上的 A 点静止释放，滑块能沿轨
6、道运 动到圆轨道的最高 D 点后恰好落到斜面上与圆心 O 等高的 P 点，已知带电滑块受到的电场 力大小为 Eq=mg，滑块与斜面轨道间的动摩擦因数为 =/6，空气阻力忽略不计。求：3 （1）滑块经过 D 点时的速度大小； （2）滑块经过圆轨道最低 C 点时，轨道对滑块的支持力 FC； （3）B 处的速度及 A、B 两点之间的距离d。21 世纪教育6.（15 分） 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
7、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，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。E+qlLdv0图甲B/Tt/sO0.4 0.3 0.2 0.11234 图乙47、 （江苏卷）13如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为 L, 一理想电流 表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为 m、有效电阻为 R 的导体棒
8、在距磁 场上边界 h 处静止释放。导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为 I。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。求： （1）磁感应强度的大小 B； （2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小 v； （3）流经电流表电流的最大值 Im8、 （天津卷）11如图所示，质量，电阻，长度的导体棒10.1kgm 10.3R 0.4ml 横放在 U 型金属框架上。框架质量，放在绝缘水平面上，与水平面间的动ab20.2kgm 摩擦因数，相距 0.4m 的、相互平行，电阻不计且足够长。电阻0.2MMNN的垂直于。整个装置处于竖直向上的匀强磁场20.1R MNMM
9、中，磁感应强度。垂直于施加的水平恒力，0.5TB ab2NF 从静止开始无摩擦地运动，始终与、保持良好接触。abMMNN当运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦ab 力等于滑动摩擦力，g 取 10m/s2。（1）求框架开始运动时速度 v 的大小；ab（2）从开始运动到框架开始运动的过程中，上产生的热量，求该过程abMN0.1JQ 位移 x 的大小。ab5参考答案参考答案1解：（1）由图象可知，当2.0,0.2tsUV时，此时电路中的电流（即通过金属杆的电流） 0.5UIAR2 分用右手定则判断出，此时电流的方向由 a 指向 b 1 分（2）由图象知 U=kt=01t 1 分 金
10、属杆切割磁场运动产生电磁感应电动势：E=BLv 1 分由电路分析：RUERr1 分联立以上两式得：(0.1)RrRrvUtBLRBLR1 分 由于 R、r、B 及 L 均为常数，所以 v 与 t 成正比，即金属杆沿斜面向上方向做初速度为零 的匀加速直线运动 2 分匀加速运动的加速度为20.11/RrRraUm sBLRBLR2 分则金属杆在 2.0s 内通过的位移：22111 2222satm 2 分（3）在第 2s 末，2/vatm s1 分杆受安培力2()0.075BL vFBILNRr 2 分由牛顿第二定律，对杆有sin30FFmgmao2 分解得：拉力 F=0675N 故 2s 末拉力
11、 F 的瞬时功率 P=Fv=135W 1 分 2(18 分) 【答案答案】 （1）1A（2）6 m/s（3）4m 【解析】 （ 1）细绳被拉断瞬时，对ab棒受力分析得，Fm cos37=mgsin37+BIabL （2 分） 代入数据解得，Iab=1A （2 分） （2）分析电路可知，Iab = IR ，Icd=Iab+ IR = 2A （2 分） 6根据闭合欧姆定可得， （2 分）()ab cdcd abR RBLvIRRR联立可得，v= 6 m/s （2 分） (3) 金属棒 cd 从静止开始运动直至细绳刚好被拉断的过程中，由焦耳定律得， （2 分）2 2 abab abUQtI R tR
12、2 2 RUQtI RtR代入数据解得，Qab= QR = 0.5J，Qcd =(2I)2Rcdt= 4I2Rabt= 2J （4 分）由能量守恒得， （2 分）21sin372abcdRmgsmvQQQ 解得 s = 4m （2 分）3 374 （20 分）解：（1）沿圆形磁场半径射入的粒子，射出磁场偏转后，速度方向的易知其 反向延长线过圆形磁场的圆心，故可以等效为粒子从圆心直线射 出。,由几何关系如图可知RmBqmvr22 . 021rRtg（6 分）mRtgy1522（2）分析可知，粒子在磁场中运动的轨迹是固定的，但磁场转动时， 其边界和粒子轨迹相交点在发生变化，射出点和 O 点之间距离
13、越远， 速度的方向偏转越大，当圆形磁场的直径和粒子的圆形轨迹相交时， 粒子偏转方向就达到最大。 易知 300由图可知，粒子的偏向角为 600，AB2Rrtg300故， （8 分）)(153 51cmAB)(51 53600cmABtgy（3）由分析可知，粒子飞出磁场的偏转角度先变大后变小，故粒 子击中光屏的光点先向下移动，再向上移动。 （6 分）5、 （20）解析：（1）滑块从 D 到 P 过程中做类平抛运动：(1 分) 得：Eqmgma2ag(1 分)0sin30DRv t8(1 分)2122Rgt得： (2 分)2DvgR（2） 滑块 CD：根据动能定理(2 分)22112222DCmvm
14、vmgREqR 得： (1 分)2 3CvgR(2 分)2 C CvFmgEqmR得： (2 分)14CFmg（3）滑块 AB：根据动能定理(2 分)0021()cos30()sin302BEqmgdEqmgdmv得：(2 分)BvgdBC： (2 分)22011()(cos30 )22CBmvmvmgEq RR得： (2 分)(82 3)dR6、【解析】（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有mgma0tvvat021 2xv tat代入数据解得：，导体棒没有进入磁场区域。1ts0.5xm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1s0.5xm（2）前磁通量不变，回路电动势和
15、电流分别为，2s0E 0I 后回路产生的电动势为2s0.1BEldVtt回路的总长度为，因此回路的总电阻为5m50.5R电流为0.2EIAR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2s2s20.04QI RtJ7【答案】 （1） （2）（3）mg Il2I R mg2mggh IR【解析】 （1）电流稳定后，导体棒做匀速运动 BIlmg解得：B= mg Il（2）感应电动势 EBlv9感应电流 EIR由解得2I Rvmg（3）由题意知，导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为 vm机械能守恒 21 2mmvmgh感应电动势的最大值 mmEBlv感应电流的最大值 m mEIR解得：2mmgghIIR8【答案】 （1）6m/s （
