【备战】全国高考物理试题汇编（第四期）L5电磁感应综合（含解析）.doc

l5 电磁感应综合【题文】（物理卷2015届江西省师大附中等五校高三第一次联考（2014.08）15.（12分） 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨mn、pq倾斜放置，两导轨间距离为l，导轨平面与水平面间的夹角，所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上，质量为m的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨和金属棒接触良好，不计导轨和金属棒ab的电阻，重力加速度为g。若在导轨的m、p两端连接阻值r的电阻，将金属棒ab由静止释放，则在下滑的过程中，金属棒ab沿导轨下滑的稳定速度为v，若在导轨 m、p两端将电阻r改接成电容为c的电容器，仍将金属棒ab由静止释放，金属棒ab下滑时间t，此过程中电容器没有被击穿，求：（1）匀强磁场的磁感应强度的大小为多少？（2）金属棒ab下滑ts末的速度？ 【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；功能关系；电磁感应中的能量转化 e6 l2 l5【答案解析】 （1）（2） 解析：（1）若在m、p间接电阻r时，金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态则感应电动势 e=blv感应电流 i= 棒所受的安培力 f=bil联立可得 f=由平衡条件可得 f=mgsin解得 b=（2）若在导轨 m、p两端将电阻r改接成电容为c的电容器，将金属棒ab由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab棒受到安培力设棒下滑的速度大小为v，经历的时间为t则电容器板间电压为 u=e=blv此时电容器的带电量为 q=cu设时间间隔t时间内流经棒的电荷量为q则电路中电流 i=又 a=解得 a=cbla根据牛顿第二定律得 mgsin-bil=ma解得 a=所以金属棒做初速度为0的匀加速直线运动，ts末的速度 v=at=【思路点拨】（1）在m、p间接电阻r时金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态推导出安培力与速度的关系式，再由平衡条件列式求解磁感应强度的大小（2）若在导轨 m、p两端将电阻r改接成电容为c的电容器，将金属棒ab由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab棒受到安培力，安培力的瞬时表达式f=bil，i= ，又u=e=blv，再结合牛顿第二定律求得瞬时加速度，即可判断棒的运动性质即可根据运动学规律求解。本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况【题文】（物理卷2015届天津一中高三上学期零月月考（2014.09）7. 竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道，如图所示，抛物线方程是y=x2，轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（图中虚线所示），一个小金属环从抛物线上y=b（ba）处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是（）amgbb mv2 cmg（b-a） dmg（b-a）+mv2【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的能量转化 l2 l5【答案解析】 d 解析：圆环最终在y=a以下来回摆动，以y=b（ba）处为初位置，y=a处为末位置，知末位置的速度为零，在整个过程中，重力势能减小，动能减小，减小的机械能转化为内能，根据能量守恒得，q=mg（b-a）+mv2故d正确，a、b、c错误故选d【思路点拨】圆环在进入磁场和出磁场的过程中产生感应电流，有热量产生，最终以y=a以下来回摆动，根据能量守恒求出金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量解决本题的关键知道最终在y=a以下来回摆动，在摆动时无热量产生，以初始位置与y=a位置为研究过程，动能和重力势能的减小量全部转化为热量【题文】（物理卷2015届浙江省温州市十校联合体（温州中学等）高三上学期期初联考（2014.08）15.如图所示，为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为b，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为l，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为l的正方形导体线框，总电阻为r，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力f使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势e为正，外力f向右为正则以下能反映感应电动势e和外力f随时间变化规律的图象是（ ）【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；法拉第电磁感应定律；楞次定律l1 l2 l5【答案解析】 ad 解析：根据楞次定律判断可知，安培力阻碍导体与磁场间的相对运动，所以线框所受的安培力方向向左，由平衡条件得知外力方向一直向右，为正t在0-时间内，线框通过左边的磁场，根据楞次定律判断可得感应电动势方向沿顺时针，为负值产生的感应电动势为 e1=blv，感应电流为 i1=，外力等于安培力，为f1=bi1l=；在-时间内，线框从左边磁场进入中间磁场，线框的左边和右边都产生磁感线产生感应电动势，根据楞次定律判断可得感应电动势方向沿逆时针，为正值回路中总的感应电动势为 e2=2blv，感应电流为 i2=，外力等于安培力，为f2=2bi2l=4；在-时间内，线框从中间磁场进入右边磁场，线框的左边和右边都产生磁感线产生感应电动势，根据楞次定律判断可得感应电动势方向沿顺时针，为负值回路中总的感应电动势为 e3=2blv，感应电流为 i3=，外力等于安培力，为f2=2bi3l=4；在-时间内，从右边磁场穿出，根据楞次定律判断可得感应电动势方向沿逆时针，为正值产生的感应电动势为 e4=blv，感应电流为 i4=，外力等于安培力，为f4=bi4l=；所以根据数学知识可知，ad正确故选：ad【思路点拨】线框匀速穿过方向不同的磁场，在刚进入或刚出磁场时，线框的感应电流大小相等，方向相同当线框从一种磁场进入另一种磁场时，此时有两边分别切割磁感线，产生的感应电动势正好是两者之和，根据e=blv，求出每条边产生的感应电动势，得到总的感应电动势由闭合电路欧姆定律求出线框中的感应电流，由求出安培力