高考物理试题《电磁感应》高频试题巩固（2017年最新版） - 高考物理题库

1、简答题如图所示，水平平行放置的两根长直导轨MN和PQ上放着一根直导线ab，ab与导轨垂直，它在两导轨间的长度是20cm，电阻0.02Ω．导轨部分处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.20T，R=0.08Ω，其余电阻不计，ab的质量为0.01kg．
（1）打开开关S，ab在水平恒力F=0.01N的作用下，由静止开始沿导轨滑动，在此过程中，ab上产生的感应电动势随时间变化的表达式怎样？
（2）当ab速度达到10m/s时，闭合开关S，为了保持ab仍能以10m/s的速度匀速运动水平拉力应为多少？
（3）在ab以10m/s的速度匀速滑动的某一时刻撤去外力F，开关仍是闭合的，那么从此以后，R上能产生多少焦耳热？

参考答案：（1）打开开关S，ab在水平恒力F=0.01N的作用下做匀加速直线运动，加速度为：a=Fm
由E=BLv，v=at得：E=BLFmt=0.2×0.2×0.010.01t=0.04t（V）
（2）闭合开关S，当ab速度达到10m/s做匀速直线运动时，产生的感应电动势为：
E=BLv=0.2×0.2×10V=0.4V
感应电流为：I=ER+r=0.40.08+0.02A=4A
要使ab保持匀速直线运动，水平拉力与安培力必须平衡，则水平拉力为：
F=F安=BIL=0.2×4×0.2N=0.16N
（3）撤去外力F，根据能量守恒定律得：电路中产生的总热量为：
Q=12mv2=12×0.01×102J=0.5J
根据焦耳定律得：R上能产生的焦耳热为：
QR=RR+rQ=0.080.08+0.02×0.5J=0.4J
答：（1）打开开关S，ab在水平恒力F=0.01N的作用下，由静止开始沿导轨滑动，在此过程中，ab上产生的感应电动势随时间变化的表达式是E=0.04t（V）．
（2）当ab速度达到10m/s时，闭合开关S，为了保持ab仍能以10m/s的速度匀速运动水平拉力应为0.4N．
（3）在ab以10m/s的速度匀速滑动的某一时刻撤去外力F，开关仍是闭合的，那么从此以后，R上能产生0.4J焦耳热．

本题解析：

本题难度：一般

2、计算题 (20分)如图甲所示，间距为 L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为 q的斜面上。在 MNPQ矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为 B；在 CDEF矩形区域内有方向垂直于斜面向下的磁场，磁感应强度 Bt 随时间 t变化的规律如图乙所示，其中 Bt的最大值为 2B。现将一根质量为 M、电阻为 R、长为 L的金属细棒 cd跨放在 MNPQ区域间的两导轨上并把它按住，使其静止。在 t＝0 时刻，让另一根长也为 L的金属细棒 ab从 CD上方的导轨上由静止开始下滑，同时释放 cd棒。已知 CF长度为 2L，两根细棒均与导轨良好接触，在 ab从图中位置运动到 EF处的过程中，cd棒始终静止不动，重力加速度为 g；tx是未知量。

（1）求通过 cd棒的电流，并确定 MN PQ区域内磁场的方向；
（2）当 ab棒进入 CDEF区域后，求 cd棒消耗的电功率；
（3）求 ab棒刚下滑时离 CD的距离。?

参考答案：（1）、垂直于斜面向上；（2）；（3）。

本题解析：（20分）（1）如图示，

cd棒受到重力、支持力和安培力的作用而处于平衡状态,由力的平衡条件有 BIL＝Mg sinq?（2分）
解得 ?（2分）
上述结果说明回路中电流始终保持不变，而只有回路中电动势保持不变，才能保证电流不变，因此可以知道：在 tx时刻 ab刚好到达 CDEF区域的边界 CD。在0～tx内，由楞次定律可知，回路中电流沿 abdca方向，再由左手定则可知，MNPQ区域内的磁场方向垂直于斜面向上?（2分）
（2）ab棒进入 CDEF区域后，磁场不再发生变化，在 ab、cd和导轨构成的回路中，ab相当于电源，cd相当于外电阻
有??（4分）
（3）ab进入 CDEF区域前只受重力和支持力作用做匀加速运动，进入 CDEF区域后将做匀速运动。设 ab刚好到达 CDEF区域的边界 CD处的速度大小为 v，刚下滑时离 CD的距离为 s?（1分）
在 0～tx内：由法拉第电磁感应定律有?
?（2分）?
在 tx后：有??（2分）
?（1分）
解得： ?（1分）
由 ?（1分）
解得?（2分）

本题难度：一般

3、选择题 (2011·温州模拟)如图所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是(? )

A．作用在金属棒上各力的合力做功为零
B．重力做的功等于系统产生的电能
C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热
D．金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热

参考答案：选A、C.

本题解析：根据动能定理,合力做的功等于动能的增量，故Ａ对；重力做的功等于重力势能的减少，重力做的功等于克服Ｆ所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热，所以B、D错，C对.

本题难度：一般

4、计算题如图所示，两条足够长的平行金属导轨相距L，与水平面的夹角为θ，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，虚线上方轨道光滑且磁场方向向上，虚线下方轨道粗糙且磁场方向向下。当导体棒EF以初速度v0沿导轨上滑至最大高度的过程中，导体棒MN一直静止在导轨上。若两导体棒质量均为m、电阻均为R，导轨电阻不计，重力加速度为g，在此过程中导体棒EF上产生的焦耳热为Q，

求：
（1）导体棒MN受到的最大摩擦力；
（2）导体棒EF上升的最大高度.

参考答案：(1)?（2）

本题解析：(1)根据右手定则EF向上切割磁感线产生电流方向为E到F，由左手定则知MN受安培力F沿导轨向下，当EF刚上滑时，MN受安培力最大，摩擦力也最大，受力分析如图所示，

对导体棒EF切割磁感线知：
E=BLv0?①?
由闭合电路欧姆定律知：
I=?②
对导体棒MN，由平衡条件得：
mgsinθ+F=Ff?③
由①②③得导体棒MN受最大摩擦力Ff=
（2）导体棒EF上升过程中，根据能量守恒定律知：

解得导体棒EF能上升的最大高度h=