电磁感应练习题(解析版)历年真题超全.doc

一、（18分）两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度也为l、阻值同为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q。求（1）ab运动速度v的大小；（2）电容器所带的电荷量q。答案：（1）设ab上产生的磁感电动势为E，回路中的电流为I，ab运动距离s所用时间为t，则有由上述方程得（2）设电容器两极板间的电势差为U，则有U=IR电容器所带电荷量q=CU解得二、（18分）如图所示，质量m1=0.1kg，电阻R1=0.3，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数=0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2=0.1的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触，当ab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力等于滑动摩擦力，g取10m/s2.(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小。三、（15分）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Im【答案】（1） （2）（3）【解析】（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动 解得：B= （2）感应电动势 感应电流 由解得（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 感应电动势的最大值 感应电流的最大值 解得：四、（14分）如图，宽度为L0.5m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内，并处在磁感应强度大小B0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布。将质量m0.1kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并与框架接触良好。以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标。金属棒从x01 m处以v02m/s的初速度，沿x轴负方向做a2m/s2的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求：（1）金属棒ab运动0.5 m，框架产生的焦耳热Q；（2）框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系；（3）为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出经过0.4s金属棒的运动距离s，以及0.4s时回路内的电阻R，然后代入q求解。指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。【答案】（1）0.1J （2）R=0.4（3）错误 0.4c【解析】（1）金属棒仅受安培力作用，其大小Fma0.2N，金属棒运动0.5m，框架中间生的焦耳热等于克服安培力做的功，所以QFs0.1J，（2）金属棒所受安培力为FBIL，I，Fma，由于棒做匀减速运动，v，所以R0.4（SI），（3）错误之处是把0.4s时回路内的电阻R代入q进行计算，正确解法是qIt，因为FBILma，q0.4C。五、如图所示，两根很长的光滑的平行导轨相距L，放在水平面内，其左端接有电容器，阻值为R1和R2的电阻，整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，现用大小为F的恒力水平拉棒ab，使它沿垂直棒的方向向右运动，棒ab与导轨的电阻不计，试求：(1)棒ab运动的最大速度；(2)若棒达到最大速度以后突然停止，则电容器放电瞬间棒所受安培力的大小和方向。解析：(1)ab棒在力F的作用下向右加速运动，电路中产生感应电流，ab棒受安培力，加速度减小，当合力为零时速度最大， F1=BIL F1=F 求得(向右)(2)棒ab突然停止，电容器相当于电源，且电动势E1 = E = 。ab棒中电流I2=，方向由ba，ab棒受安培力F2 =BI2L=，由左手定则判定方向向右。 六、如图所示,MN、PQ是两根足够长固定的平行金属导轨,其间距为l,导轨平面与水平面的夹角为,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的M、P端连接一阻值为R的电阻,一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止释放沿导轨下滑,已知ab与导轨间的滑动摩擦因数为.(1)分析ab棒下滑过程中的运动性质,画出其受力示意图.(2)求ab棒的最大速度.解析：13、（1）ab下滑做切割磁感线运动，产生的感应电流方向垂直于纸面指向读者，受力如图所示，受到重力mg、支持力N、摩擦力f、安培力F四个力的作用；随着速度的增大，感应电流在增大，安培力也在逐渐增大，而合外力在逐渐减小，加速度就逐渐减小.故ab棒做初速为零,加速度逐渐减小的加速运动,当加速度为零时速度最大,最后做匀速直线运动(2)设当棒的速度为v时,感应电动势为E,电路中的电流为I,则E=Blv. I= F=BIl由牛顿第二定律得：mgsin-F-mgcos=ma解得：a=g(sin-cos)- 当加速度为零时速度最大，设为m, m=七、如图甲所示， 光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.3m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.4。导轨上停放一质量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，磁场方向竖直向下。利用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。（1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；（2）求第2s末外力F的瞬时功率；甲乙aMbQNFRP电压传感器接电脑t/sU/V0 0.5 1.0 1.5 2.00.10.2（3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功为0.3J，求回路中定值电阻R上产生的焦耳热是多少。解析：解：（1）设路端电压为U，杆的运动速度为v，有 （2分）由图乙可得 U=0.1t （2分）所以速度 v=1 t （2分）因为速度v正比于时间t，所以杆做匀加速直线运动 ，且加速度 a=1m/s2 （vt=v0+at） （2分）（用其他方法证明可参照给分）（2）在2s末，v=at=2m/s，杆受安培力 （2分）由牛顿第二定律，对杆有 ，得拉力F=0.175N （2分）故2s末的瞬时功率 P=Fv=0.35W （2分）(3) 在2s末， 杆的动能 由能量守恒定律，回路产生的焦耳热 Q=W-Ek=0.1J （3分）根据 Q=I2Rt，有 故在R上产生的焦耳热 （3分）八、 如图10所示，顶角=45，的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向右滑动，导体棒的质量为 m，导轨与导体棒单位长度的电阻均为r，导体棒与导轨接触点的a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触t=0时，导体棒位于顶角O处，求：t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向 导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式 导体棒在0t时间内产生的焦耳热Q 解析0到t时间内，导体棒的位移 x=v0t，t时刻，导体棒的长度 l=x，导体棒的电动势 E=Blv0，回路总电阻 R= (2x+x)r，电流强度 电流方向 bat时刻导体棒的电功率 ， Pt