高考物理题《电磁感应中切割类问题》高频考点特训（2018年必看版） - 高考物理题库

1、选择题如图所示，虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab=2bc，磁场方向垂直于纸面；实线框a′b′c′d′是一正方形导线框，a′b′边与ab边平行．若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功，W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则（　　）
A．W1=W2
B．W2=2W1
C．W1=2W2
D．W2=4W1
91考试网

参考答案：B

本题解析：

本题难度：简单

2、简答题相距为L=0.20m的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m=1.0kg的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为R=1.0Ω．整个装置处于磁感应强度大小为B=0.50T，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动．测得拉力F与时间t的关系如图所示．g=10m/s2，求：
91考试网
（1）杆ab的加速度a和动摩擦因数μ；
（2）杆cd从静止开始沿导轨向下运动达到最大速度所需的时间t0；
（3）画出杆cd在整个运动过程中的加速度随时间变化a-t图象，要求标明坐标值（不要求写出推导过程）．

参考答案：
91考试网
（1）经时间t，杆ab的速率
? v=at
此时，回路中的感应电流为I=ER=BL?vR
对杆ab由牛顿第二定律得F-BIL-μmg=ma
由以上各式整理得：F=ma+μmg+B2L2Rat
在图线上取两点：
? t1=0，F1=1.5N；t2=30s，F2=4.5N，
代入上式得a=10m/s2，μ=0.5
（2）cd杆受力情况如图1，当cd杆所受重力与滑动摩擦力相等时，速度最大，即mg=μFN．
又FN=F安?
? F安=BIL?
? I=ER=BL?vR
? v=at0
整理解得? t0=mgRμB2L2a=0.1×10×1.00.5×0.52×0.22×10s=20s
（3）设cd杆的加速度为a′，根据牛顿第二定律得：
mg-μF安=ma′
有：mg-μB2L2atR=ma′
得：a′=g-μB2L2atR，
当t=0时，a′=10m/s2；
当a′=0时，t=gRμB2L2=20s．故作出加速度随时间变化a-t图象如图2所示．
答：
（1）杆ab的加速度a和动摩擦因数μ分别为10m/s2和μ=0.5；
（2）杆cd从静止开始沿导轨向下运动达到最大速度所需的时间t0是20s．
（3）杆cd在整个运动过程中的加速度随时间变化a-t图象如图2所示．

本题解析：

本题难度：一般

3、填空题磁悬浮列车的驱动系统简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框MNPQ，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN长为l，平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图1所示．列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为λ，最大值为B0，如图2所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移．设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力．列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为v（v＜v0）．则列车运行中获得驱动力是______力，为使列车获得最大驱动力，λ与d之间应满足的关系式是______． 91考试网

参考答案：（1）由于列车速度与磁场平移速度方向相同，导致穿过金属框的磁通量发生变化，由于电磁感应，金属框中会产生感应电流，该电流受到安培力即为驱动力．
（2）为使列车获得最大驱动力，MM、PQ应位于磁场中磁感应强度同为最大值且反向的地方，这会使得金属框所围面积的磁通量变化率最大，导致线框中电流最强，也会使得金属框长边中电流收到的安培力最大，因此，d应为λ2的奇数倍，即d=（2k+1）λ2（k∈N）
故答案为：安培力，d=(2k+1)λ2?（k∈N）

本题解析：

本题难度：一般

4、选择题如图所示，相距为d的两水平线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L（L＜d）、质量为m．将线框在磁场上方高h处由静止开始释放，当ab边进入磁场时速度为v0，cd边刚穿出磁场时速度也为v0，从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中（　　）
A．线框一直都有感应电流
B．线框有一阶段的加速度为g
C．线框产生的热量为mg（d+h+L）
D．线框有一阶段经历减速运动
91考试网