1、专题十一专题十一电磁感应电磁感应考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览20102019年高考全国卷考情一览表 考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考点58
2、感应电流的产生和方向判定答案P2761.(2019全国3,14,6分,难度)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现?(D)A.电阻定律B.库仑定律C.欧姆定律D.能量守恒定律解析增反减同,来拒去留,都反映了电磁感应现象中安培力做负功,把其他形式的能转化为电能,楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,A、B、C错误,D正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点622.(2017全国3,15,6分,难度)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
3、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(D)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中沿顺时针方向解析金属杆从静止开始突然向右运动,产生感应电动势,感应电流从无到有,根据右手定则可知,感应电流的方向由Q指向P,PQRS中的电流沿逆时针方向;该感应电流在金属线框T中产生的磁通量向外,故穿过金属线框T向里的磁通量减小,根据楞次定律,T中感应电流沿顺时针方向,D正确。物理观念考情概览
4、考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点623.(2017江苏,1,3分,难度)如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(A)A.11B.12C.14D.41解析由磁通量计算公式=BS,其中S为磁场的有效面积,可知穿过a、b线圈的磁通量之比为11,选项A正确。科学思维考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点624.(2016上海,5,2分,难度)磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图方向的感应电流,则磁铁(B)A.向上运动B.向下
5、运动C.向左运动D.向右运动解析根据感应电流的方向可知感应电流的磁场方向向上,与磁铁在线圈中产生的原磁场方向相反,根据楞次定律,原磁场应处于增强过程中,在选项中,只有磁铁向下运动才会使磁通量增大。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点625.(2016上海,19,3分,难度)(多选)如图(a),螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时(AD)A.在t1t2时间内,L有收缩趋势B.在t2t3时
6、间内,L有扩张趋势C.在t2t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流D.在t3t4时间内,L内有顺时针方向的感应电流考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62解析t1t2磁通量的变化率增大,感应电流变大,abcd线框内磁通量变大,L有收缩的趋势,A选项正确;t2t3时间内磁通量的变化率为常数,产生的感应电流恒定不变,abcd线框内磁感应强度不变,L没有电流,也就没有扩张趋势,B、C选项错误;根据楞次定律,t3t4时间内由于螺线管内磁通量变化引起的感应电流在线框中为dcba方向并减小,L线圈中原磁场的方向垂直于纸面向里且磁感应强度大小减小,根据楞次定律
7、得L中的感应电流方向为顺时针方向,D选项正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点626.(2016海南,4,3分,难度)如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若(D)A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58
8、考点59考点60考点61考点62解析直导线之间的磁场是对称的,金属环在中间时,通过金属环的磁通量为零,金属环上下运动的时候,金属环的磁通量不变,不会有感应电流产生,故A、B错误;金属环向左侧直导线靠近,则穿过金属环的磁场垂直纸面向外并且增强,根据楞次定律可得,环上的感应电流方向为顺时针,故C错误;金属环向右侧直导线靠近,则穿过金属环的磁场垂直纸面向里并且增强,根据楞次定律可得,环上的感应电流方向为逆时针,故D正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点627.(2015全国2,15,6分,难度)如图,直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中,磁感应强
9、度大小为B,方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时,a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是(C)A.UaUc,金属框中无电流B.UbUc,金属框中电流方向沿abcaC.Ubc=-Bl2,金属框中无电流D.Uac=Bl2,金属框中电流方向沿acba解析金属框转动过程中,因穿过回路的磁通量始终为零,故金属框中无感应电流;对于ab边,因不切割磁感线,Ua=Ub;对于bc边,由右手定则知UbUc,即UaIA1,又由于RL1和RA1两端电压相等,故电阻RL1E2,a端为正B.E1E2,b端为正C.E1E2,a端为正D.E1v1,故E2E1,
10、选项D正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考点60电磁感应中的“图象”问题答案P27623.(2019全国2,21,6分,难度)如图,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为,导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是(AD)考情概览考情概览试题类编试题类编试
11、题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62解析本题以棒轨模型考查电磁感应,属于电磁感应中动力学问题和图像问题。由于导体棒进入磁场时加速度为零,说明是匀速进入;两棒分别进入有两种情况,一是PQ在磁场中运动时,MN在磁场外,当PQ出磁场后,MN进入磁场,这时,MN切割磁感线的速度与PQ切割磁感线的速度相同,这一过程电流大小不变,流过PQ的电流方向相反,A正确,B、C错误。二是PQ在磁场中还没有出来时,MN进入,这时回路电流为零。两棒加速下滑,PQ出磁场时,MN的速度比刚进入磁场时大,所受安培力大于重力的分力,MN做减速运动,电流减少,由此可知D正确。电磁感应的图像问题通常用排除法较为简
12、单。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6224.(2019全国3,19,6分,难度)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是(AC)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62解析对两棒分别受力分析可知,ab棒做减速直线运动,cd棒做加速直线运动,最后两棒速度相同。a
13、b棒和cd棒在运动过程中都产生感应电动势,两个电动势方向相反,逐渐抵消,两棒速度相同时,总电动势减小至0,电流减小至0,C正确,D错误。对两棒整体受力分析可知,合和F安=BIl可知,F安不均匀变化,加速度不均匀变化,速度图像的斜率为加速度,A正确,B错误。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6225.(2018全国2,18,6分,难度)如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下,一边长为 l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确
14、图线可能是(D)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62解析在00.5l过程,前、后两边均切割磁感线,产生相同方向(顺时针)、等大不变的电动势,产生同方向、不变的电流;在0.5ll过程,前、后两边均切割磁感线,产生反向、等大不变的电动势,线框中总电动势为零,电流为零;在l1.5l过程,前、后两边均切割磁感线,产生相同方向(逆时针)、等大不变的电动势,产生同方向、不变的电流,选项D正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6226.(2017全国2,20,6分,难度)(多选)两条平行虚线间存在一匀强磁
15、场,磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1 m、总电阻为0.005 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(BC)A.磁感应强度的大小为0.5 TB.导线框运动速度的大小为0.5 m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4 s至t=0.6 s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1 N考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概
16、览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6227.(2016四川,7,6分,难度)(多选)如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图象可能正确的有(BC)考情概览考情概览试题类编试题类编试
17、题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62解析 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6228.(2014全国1,18,6分,难度)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(C)科学思维考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62解析由题图(b)可知,在00.5 s时间内Ucd为定值,由法拉第电磁感应定律可知,线圈内磁通量
18、变化率 为定值,已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则00.5 s时间内电流随时间变化率为定值,据此可排除A、B、D三项,只有C项正确。分析电磁感应图象问题时的三个关注(1)关注初始时刻,如初始时刻感应电流是否为零,是正方向还是负方向。(2)关注变化过程,电磁感应发生的过程分为几个阶段,这几个阶段是否和图象变化相对应。(3)关注大小、方向的变化趋势,看图象斜率的大小,图象的曲、直是否和物理过程对应。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6229.(2013全国1,17,6分,难度)如图,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN
19、,其中ab、ac在a点接触,构成“V”字形导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间t的关系图线,可能正确的是(A)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6230.(2013全国2,16,6分,难度)如图,在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dL)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后
20、导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图象中,可能正确描述上述过程的是(D)解析根据楞次定律可知,线框进入磁场及离开磁场的过程受到安培力,从而做变减速运动,由牛顿第二定律得,线框的速度减小,线框的加速度减小;线框完全进入到磁场中运动时,做匀速直线运动,D项正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6231.(2013福建,18,6分,难度)如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻。线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行,线框平面与磁场方向垂直。设OO下方磁
21、场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律(A)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62解析在0t1时间内,线框做自由落体运动,t2时刻以后,线框全部进入磁场后做匀加速直线运动,这两段时间内的v-t图线均为直线。在t1t2时间内,线框进入磁场的过程中,线框的运动状态与进入磁场时的速度v有关。当线框在磁场中匀速运动时,安培力等于重力,即 可知,加速度减小;若线框速度vv0,但相差不大,则线框进入磁场后可能先减速再匀速,B项正确;若线框的速度v=v0,则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场,D项正确;若
22、线框的速度vb的铝条,磁铁仍以速度v进入铝条间,试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62可见,FF=mgsin,磁铁所受到的合力方向沿斜面向上,获得与运动方向相反的加速度,磁铁将减速下滑,此时加速度最大。之后,随着运动速度减小,F也随着减小,磁铁所受的合力也减小,由于磁铁加速度与所受到的合力成正比,磁铁的加速度逐渐减小
23、。综上所述,磁铁做加速度逐渐减小的减速运动。直到F=mgsin 时,磁铁重新达到平衡状态,将再次以较小的速度匀速下滑。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6239.(2015广东,35,18分,难度)如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4 m。导轨右端接有阻值R=1 的电阻,导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好。导体棒及导轨的电阻均不计,导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,bd连线与导轨垂直,长度也为L。从0时刻开始,磁感应强度B的大小随时间t变化,规律如图(b)所示;同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1 s
24、后刚好进入磁场。若使棒在导轨上始终以速度v=1 m/s做直线运动,求:考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62(1)棒进入磁场前,回路中的电动势E;(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。答案(1)0.04 V(2)0.04 Ni=t-1(A)(1.0 st1.2 s)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62(2)棒运动到bd位置时,所受安培力最大。设此时的电动势为Em,回路电流为Im,磁感应强度为Bm,根据电磁感应定律,可得Em=BmLv 根据欧
25、姆定律棒受到的安培力F为F=BmImL联立式并代入数据,得F=0.04 N棒从进入磁场到运动至bd的时间内,设时间为t(t1.0 s),棒切割磁感线的长度为l,根据几何关系,可得l=2v(t-1)(m)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考点62电磁感应中的综合问题答案P27840.(2019全国1,20,6分,难度)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S,将该导线做成半径为
26、r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内(BC)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6241.(2018全国1,17,6分,难度)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
27、,OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B(过程)。在过程、中,流过OM的电荷量相等,则 等于(B)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6242.(2018江苏,9,4分,难度)(多选)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
28、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(BC)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可能考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62金属杆在两磁场之间做匀加速运动。由v-t图象(如图所示)可得,在两阴影面积相等时,t1t2,B正确;从金属杆进入磁场到刚进入磁场的过程中,由动能定理可得W安1+mg2d=Ek=0,所以W安1=-2mgd,即产生的焦耳热Q1=2mgd,同理在磁场中产生的热量Q
29、2=2mgd,所以穿过两磁场产生的总热量为4mgd,C正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6243.(2017天津,3,6分,难度)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,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(D)A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小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解析原磁场的磁感应强度均匀减小,由楞次定律得感应磁场与原磁场方向相同,由安培
30、定则可得感应电流方向由a向b,故A错误;由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势恒定,感应电流恒定,故B错误;棒ab所受安培力F安=IlB,其中I恒定,B均匀减小,l不变,F安减小,故C错误;由二力平衡Ff=F安可知Ff逐渐减小,故D正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6244.(2016全国2,20,6分,难度)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是(AB)A.若圆盘转动的角速度恒定,则电
31、流大小恒定B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6245.(2015安徽,19,6分,难度)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。已知金属杆MN倾斜放置,与导轨成角,单位长度
32、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)考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6246.(2014安徽,20,6分,难度)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,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(D)解析设圆环所在
33、回路感应电动势为E,则由法拉第电磁感应定律得 ,小球运动一周,感应电场对小球做功大小为W=qE=qkr2,故选项D正确。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6247.(2013安徽,16,6分,难度)如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37,宽度为0.5 m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1。一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2 kg,接入电路的电阻为1,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8 T。将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后
34、导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6)(B)A.2.5 m/s1 WB.5 m/s1 WC.7.5 m/s9 WD.15 m/s9 W考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6248.(2013天津,3,6分,难度)如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平
35、行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则(A)A.Q1Q2,q1=q2B.Q1Q2,q1q2C.Q1=Q2,q1=q2D.Q1=Q2,q1q2考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6249.(2012山东,20,6分,难度)(多选)如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施
36、加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g。下列选项正确的是(AC)A.P=2mgvsin B.P=3mgvsin D.在速度达到2v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6250.(2018天津,12,20分,难度)真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。图1是某种动力系统
37、的简化模型,图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,电阻忽略不计。ab和cd是两根与导轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒,通过绝缘材料固定在列车底部,并与导轨良好接触,其间距也为l,列车的总质量为m。列车启动前,ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,如图1所示。为使列车启动,需在M、N间连接电动势为E的直流电源,电源内阻及导线电阻忽略不计。列车启动后电源自动关闭。图1 图2 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62(1)要使列车向右运行,启动时图1中M、N哪个接电源正极,并简要说明理由;(2
38、)求刚接通电源时列车加速度a的大小;(3)列车减速时,需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域,磁场宽度和相邻磁场间距均大于l。若某时刻列车的速度为v0,此时ab、cd均在无磁场区域,试讨论:要使列车停下来,前方至少需要多少块这样的有界磁场?考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点
39、61考点6251.(2018浙江,23,10分,难度)如图所示,在竖直平面内建立xOy坐标系,在0 x0.65 m、y0.40 m范围内存在一具有理想边界、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域。一边长l=0.10 m、质量m=0.02 kg、电阻R=0.40 的匀质正方形刚性导线框abcd处于图示位置,其中心的坐标为(0,0.65 m)。现将线框以初速度v0=2.0 m/s水平向右抛出,线框在进入磁场过程中速度保持不变,然后在磁场中运动,最后从磁场右边界离开磁场区域,完成运动全过程。线框在全过程中始终处于xOy平面内、其ab边与x轴保持平行,空气阻力不计。求:考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编
40、试题类编考点58考点59考点60考点61考点62(1)磁感应强度B的大小;(2)线框在全过程中产生的焦耳热Q;(3)在全过程中,cb两端的电势差Uc b与线框中心位置的x坐标的函数关系。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6252.(2017北京,24,20分,难度)发电机和电动机具有装置上的类似性,源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、
41、图2所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,以速度v(v平行于MN)向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有阻值为r的电阻,导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源,导体棒ab通过滑轮匀速提升重物,电路中的电流为I。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62(1)求在t时间内,图1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能。(2)从微观角度看,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力
42、在上述能量转化中起着重要作用。为了方便,可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。a.请在图3(图1的导体棒ab)、图4(图2的导体棒ab)中,分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。b.我们知道,洛伦兹力对运动电荷不做功。那么,导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?请以图2“电动机”为例,通过计算分析说明。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62(2)a.如图3、图4所示。b.设自由电荷的电荷量为q,沿导体棒定向移动的速率为v1。如图4
43、所示,沿棒方向的洛伦兹力F洛1=qvB,做负功W1=-F洛1v1t=-qvBv1t垂直棒方向的洛伦兹力F洛2=qv1B,做正功W2=F洛2vt=qv1Bvt考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62垂直棒方向的洛伦兹力F洛2=qv1B,做正功W2=F洛2vt=qv1Bvt所以W1=-W2,即导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力做功为零。F洛1做负功,阻碍自由电荷的定向移动,宏观上表现为“反电动势”,消耗电源的电能;F洛2做正功,宏观上表现为安培力做正功,使机械能增加。大量自由电荷所受洛伦兹力做功的宏观表现是将电能转化为等量的机械能,在此过程中洛伦兹力
44、通过两个分力做功起到“传递”能量的作用。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6253.(2017天津,12,20分,难度)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l,电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电。然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加
45、速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨。问:(1)磁场的方向;(2)MN刚开始运动时加速度a的大小;(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62解析(1)由题意可知,MN所受安培力可以使其水平向右运动,故安培力方向为水平向右,而MN中的电流方向为从M到N,因此,根据左手定则可判断磁场方向为垂直于导轨平面向下。(2)电容器完全充电后,两极板间电压为E,当开关S接2时,电容器考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考
46、点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6254.(2016全国3,25,20分,难度)如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时
47、刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求:考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62(1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;(2)在时刻t(tt0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62考情
48、概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点6255.(2016江苏,13,15分,难度)据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间。照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见。如图所示,假设“天宫一号”正以速度v=7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动,运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直,M、N间的距离L=20 m,地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.010-5 T。将太阳帆板视为导体。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62(1)求M、N间感应电动势的大小E;(2)在太阳帆
49、板上将一只“1.5 V0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路,不计太阳帆板和导线的电阻,试判断小灯泡能否发光,并说明理由;(3)取地球半径R=6.4103 km,地球表面的重力加速度g取9.8 m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考点61考点62答案(1)1.54 V(2)见解析(3)4105 m解析(1)法拉第电磁感应定律E=BLv,代入数据得E=1.54 V;(2)不能,因为穿过闭合回路的磁通量不变,不产生感应电流;考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58
50、考点59考点60考点61考点6256.(2016上海,33,14分,难度)如图,一关于y轴对称的导体轨道位于水平面内,磁感应强度为B的匀强磁场与平面垂直。一足够长,质量为m的直导体棒沿x方向置于轨道上,在外力F作用下从原点由静止开始沿y轴正方向做加速度为a的匀加速直线运动,运动时棒与x轴始终平行。棒单位长度的电阻为,与电阻不计的轨道接触良好,运动中产生的热功率随棒位置的变化规律为 。求:(1)导体轨道的轨道方程y=f(x);(2)棒在运动过程中受到的安培力Fm随y的变化关系;(3)棒从y=0运动到y=L过程中外力F的功。考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编考点58考点59考点60考
