电磁感应中的动力学及能量问题

1、菁优网电磁感应中的动力学及能量问题 电磁感应中的动力学及能量问题一选择题（共14小题）1（2011福建）如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角（090°），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（）A运动的平均速度大小为B下滑位移大小为C产生的焦耳热为qBLD受到的最大安培力大小为2（2011嘉定区模拟）如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为L，

2、其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中一根质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离d时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g则此过程（）A杆的速度最大值为B流过电阻R的电量为C恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量3（2011深圳二模）如图，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所

3、在平面（导轨和导线电阻不计），则垂直导轨的导体棒ab在下滑过程中（）A受到的安培力方向沿斜面向上B受到的安培力一直增大C导体棒的机械能一直增大D克服安培力做的功等于灯泡消耗的电能4（2010黄冈模拟）如图所示，两根光滑的平行金属导轨位于水平面内，匀强磁场与导轨所在平面垂直，两根金属杆甲和乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨接触 良好且保持垂直起初两根杆都静止现突然给甲一个冲量使其获得速度V而开始运动，回路中的电阻不可忽略，那么在以后的运动中，下列说法正确的是（）A甲克服安培力做的功等于系统产生的焦耳热B甲动能的减少量等于系统产生的焦耳热C甲机械能的减少量等于乙获得的动能与系统产生的焦耳热

4、之和D最终两根金属杆都会停止运动5（2009天津）如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于（）A棒的机械能增加量B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量D电阻R上放出的热量6（2006上海）如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数

5、为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F此时（）A电阻R1消耗的热功率为B电阻R1消耗的热功率为C整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvcosD整个装置消耗的机械功率为（F+mgcos）v7（2006甘肃）如图所示，位于一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直现用一平行于导轨的恒力F拉杆ab，使它由静止开始向右运动杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于（）A

6、F的功率B安培力的功率的绝对值CF与安培力的合力的功率DiE8（2014怀化二模）如图所示电路，L是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P从B端迅速滑向A端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1；P从A端迅速滑向B端的过程中，经过C点时通过线圈的电流为I2；P固定在C点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0则（）AI1=I2=I0BI1I0I2CI1=I2I0DI1I0I29（2014宿迁二模）如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关S1断开、S2闭合现闭合S1，一段时间后电路稳定下列说法中正确的是（）A闭合S1，通过电阻R的电流先增大后减小B

7、闭合S1，Al亮后逐渐变暗C闭合S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变D断开电路时，为保护负载，应先断开S2，再断开S110（2014咸阳二模）在如图所示的电路中，L是一带铁心的线圈，R为电阻两条支路的直流电阻相等那么在接通和断开开关的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系错误的是（）A接通时I1I2，断开时I1I2B接通时I1I2，断开时I1=I2C接通时I1I2，断开时I1I2D接通时I1=I2，断开时I1I211（2013江苏模拟）如图所示，电感线圈L的直流电阻为RL、小灯泡的电阻为R，小量程电流表G1、G2的内阻不计，当开关S闭合且稳定后，G1、G2的指针均向右偏（电流表的零刻度在表盘中央

8、），则当开关S断开时，下列说法正确的是（）AG1、G2的指针都立即回到零点BG1缓慢回到零点，G2立即左偏，然后缓慢回到零点CG1立即回到零点，G2缓慢回到零点DG2立即回到零点，G1缓慢回到零点12（2013扬州模拟）如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，与灯泡L1连接的是一只理想二极管D下列说法中正确的是（）A闭合开关S稳定后L1、L2亮度相同B断开S的瞬间，L2会逐渐熄灭C断开S的瞬间，L1中电流方向向左D断开S的瞬间，a点的电势比b点高13（2013盐城二模）如图所示，L为自感系数很大的线圈，其自身的电阻忽略不计A、B是完全相同的两个小

9、灯泡在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间t1断开S下列表示A、B两灯泡中电流i随时间t变化的图象中，正确的是（）ABCD14（2013徐州三模）如图D1、D2 是两只相同的灯泡，L 是自感系数很大的线圈，其直流电阻与R 的阻值相同关于灯泡发光情况正确的是（）A当S1接a 时，闭合S，D1将逐渐变亮B当S1接a 时，闭合S 待电路稳定后再断开，D1先变得更亮，然后渐渐变暗C当S1接b 时，闭合S，D2将渐渐变亮D当S1接b 时，闭合S待电路稳定后再断开，D2先变得更亮，然后渐渐变暗二填空题（共2小题）15如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L 的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应

10、强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为Wa、Wb，则Wa：Wb为_16如图所示，光滑U型金属导轨PQMN水平固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为LQM之间接有阻值为R的电阻，其余部分电阻不计一质量为M，电阻为R的金属棒ab放在导轨上，给棒一个水平向右的初速度v0使之开始滑行，最后停在导轨上，则在此过程中整个回路产生的焦耳热为_三解答题（共14小题）17（2012宁城县模拟）如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R

11、，回路中其余部分的电阻可不计在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？（2）当ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的加速度是多少？18（2011天津）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1，整个装置处在垂直于导轨平面

12、向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止取g=10m/s2，问：（1）通过cd棒的电流I是多少，方向如何？（2）棒ab受到的力F多大？（3）棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？19（2011上海）电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m，两导轨间距L=0.75m，导轨倾角为30°，导轨上端ab接一阻值R=1.5的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上阻值r=0.5，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产

13、生的焦耳热Qr=0.1J（取g=10m/s2）求：（1）金属棒在此过程中克服安培力的功W安；（2）金属棒下滑速度v=2m/s时的加速度a（3）为求金属棒下滑的最大速度vm，有同学解答如下：由动能定理W重W安=mv，由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答20（2011浙江）如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦

14、因数为=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为=0.1/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g=10m/s2）（1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况；（2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；（3）计算4s内回路产生的焦耳热21（2011江苏模拟）如图所示，足够长的光滑导轨ab、cd固定在竖直平面内，导轨间距为l，b、c两点间接一阻值为R的电阻ef是一水平放置的导体杆，其质量为m、有效电阻值为R，杆与ab、cd保持良好接触整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直现用一竖直向上的力拉导体杆，使导体杆从静止开始做加速度为的匀加速运动，上升了h高

15、度，这一过程中bc间电阻R产生的焦耳热为Q，g为重力加速度，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用求：（1）导体杆上升到h过程中通过杆的电量；（2）导体杆上升到h时所受拉力F的大小；（3）导体杆上升到h过程中拉力做的功22（2010天津）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

16、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23（2006上海）如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场，整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f，且线框不发生转动求：（1）线

17、框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；（2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q24（2005天津）图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直质量m为6.0×103kg、电阻为1.0的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0的电阻R1当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R225如图所示，有一足够长的光滑平

18、行金属导轨，电阻不计，间距L=0.5m，导轨沿与水平方向成=30°倾斜放置，底部连接有一个阻值为R=3的电阻现将一根长也为L=0.5m质量为m=0.2kg、电阻r=2的均匀金属棒，自轨道顶部静止释放后沿轨道自由滑下，下滑中均保持与轨道垂直并接触良好，经一段距离后进入一垂直轨道平面的匀强磁场中，如图所示磁场上部有边界OP，下部无边界，磁感应强度B=2T金属棒进入磁场后又运动了一段距离便开始做匀速直线运动，在做匀速直线运动之前这段时间内，金属棒上产生了Qr=2.4J的热量，且通过电阻R上的电荷量为q=0.6C，取g=10m/s2求：（1）金属棒匀速运动时的速v0；（2）金属棒进入磁场后，

19、当速度v=6m/s时，其加速度a的大小及方向；（3）磁场的上部边界OP距导轨顶部的距离S26如图所示，有一区域足够大的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向与水平放置的导轨垂直导轨宽度为L，右端接有电阻RMN是一根质量为m的金属棒，金属棒与导轨垂直放置，且接触良好，金属棒与导轨电阻均不计金属棒与导轨间的动摩擦因数为，现给金属棒一水平初速度v0，使它沿导轨向左运动已知金属棒停止运动时位移为x求：（1）金属棒速度为v时的加速度为多大？（2）金属棒运动过程中通过电阻R的电量q；（3）金属棒运动过程中回路产生的焦耳热Q27在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中有一个正方形金属线圈abcd，边长L=0.2m线

20、圈的ad边与磁场的左侧边界重合，如图所示，线圈的电阻R=0.4用外力把线圈从磁场中移出有两种方法：一种是用外力把线圈从左侧边界匀速平移出磁场；另一种是以ad边为轴，用力使线圈匀速转动移出磁场，两种过程所用时间都是t=0.1s求（1）线圈匀速平移出磁场的过程中，外力对线圈所做的功（2）线圈匀速转动移出磁场的过程中，外力对线圈所做的功28两只完全相同的灯泡L1和L2分别与相同的电感串联，组成如图所示的甲、乙两个相同的部分电路现在甲电路两端加恒定电压U，L1灯发光；而在乙电路两端加最大电压为U，的正弦交变电压，L2灯也发光比较两灯的明暗程度，是L1灯的亮度_L2灯亮度（填“大于”、“等于”、“小于”

21、）29在如图的电路中，电源电动势为E，内阻为r，外电路上接有一电阻值为R的电阻和一只自感系数很大、电阻不计的线圈，电流表和电压表均为理想电表，当开关S闭合后电压表的示数从_变化到_，电流表的示数从_变化到_（用含有E、R、r等物理量来表述结果）30如图所示，A1与A2是两只相同的电流表，自感线圈L的直流电阻和R相等，开关S闭合的瞬间，A1的示数_于A2的示数，开关S闭合稳定后，A1的示数_于A2的示数，S断开的瞬间，A1的示数_于A2的示数（填“大”、“小”、“等”）电磁感应中的动力学及能量问题参考答案与试题解析一选择题（共14小题）1（2011福建）如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面

22、成角（090°），其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中（）A运动的平均速度大小为B下滑位移大小为C产生的焦耳热为qBLD受到的最大安培力大小为考点：电磁感应中的能量转化；安培力菁优网版权所有专题：压轴题分析：金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，做加速度逐渐减小的变加速运动由运动学公式，法拉第电磁感应定律、能量守恒定律等研究处理解答：解：A、金属棒ab开始做加速度逐渐减小的变加

23、速运动，不是匀变速直线运动，平均速度不等于v，而是大于；故A错误 B、由电量计算公式q=，联立得 可得，下滑的位移大小为，故B正确 C、产生的焦耳热Q=I2Rt=qIR，而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流小，故这一过程产生的焦耳热小于qBLv故C错误 D、金属棒ab做加速运动，或先做加速运动，后做匀速运动，速度为v时产生的感应电流最大，受到的安培力最大，最大安培力大小为F=BIL=故D错误故选：B点评：电磁感应综合题中，常常用到这个经验公式：感应电量q=n，常用来求位移但在计算题中，不能直接作为公式用，要推导2（2011嘉定区模拟）如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距

24、为L，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中一根质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离d时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g则此过程（）A杆的速度最大值为B流过电阻R的电量为C恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量考点：电磁感应中的能量转化；安培力；导体切割磁感线时的感应电动势菁优网版权所有分析：导体

25、棒在水平恒力作用下，在磁场中切割磁感线，沿粗糙导轨由静止运动到速度最大在此过程中通过恒力F做功将其他形式能转化为导体棒的动能、电路电阻的内能及摩擦产生的内能由动能定理可知恒力、安培力、摩擦力做的总功等于导体棒的运动变化当恒力等于安培力与摩擦力之和时，导体棒达到最大速度而流过电阻的电量则此过程中平均电流与时间的乘积，所以利用法拉第电磁感应定律可求出平均感应电动势，从而求出流过电阻的电量解答：解：A、当导体棒受到的恒力等于安培力与摩擦力之和时，导体棒达到最大速度即F=F安+f 而F安=BIL=BL= f=N=mg所以 故A正确；B、导体棒从静止开始沿导轨运动距离d过程中，产生的感应电动势E= 而Q

26、=It 所以Q= 故B正确；C、由动能定理可知恒力、安培力、摩擦力做的总功等于导体棒的运动变化故C错误；D、由动能定理可知恒力、安培力、摩擦力做的总功等于导体棒的运动变化，所以恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量故D正确；故选：ABD点评：导体棒在切割磁感线后产生感应电流，从而出现安培力，然而安培力是与速度有关的特殊力故棒是做加速度在减小的加速运动直到匀速3（2011深圳二模）如图，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面（导轨和导线电阻不计），则垂直导轨的导体棒ab在下滑过程中（）A受到的安培力方向沿斜面向上B受到的安培力一直增大C导体棒的机械能一

27、直增大D克服安培力做的功等于灯泡消耗的电能考点：电磁感应中的能量转化；安培力的计算菁优网版权所有分析：本题的关键是分析导体棒ab的受力和运动情况由于导轨光滑，开始导体棒ab只受重力mg和支持力FN，合力沿斜面向下，导体棒ab加速下滑，当下滑速度为v时，导体棒ab垂直切割磁感线产生动生电动势E=BLv（设导轨宽L，则导体棒ab的有效切割长度为L），回路中产生感应电流I，由右手定则判断感应电流I在导体棒ab中从b到a，由左手定则判断导体棒ab受沿斜面向上的安培力F安（因为F安=ILB，I=，E=BLv，设回路总电阻为R，则F安=ILB=），受力如图：导体棒ab受力的合力大小F合=mgsinF安=m

28、gsin，方向沿斜面向下，由牛顿第二定律F=ma可知导体棒ab做加速度减小的变加速直接运动，如果导轨足够长，当F安=mgsin时达到最大速度vm，之后做匀速直线运动解答：解：A、导体棒ab下滑过程中，由右手定则判断感应电流I在导体棒ab中从b到a，由左手定则判断导体棒ab受沿斜面向上的安培力F安，所以A正确；B、由分析知，导体棒ab开始速度增大，如果导轨足够长，当F安=mgsin时达到最大速度vm，之后做匀速直线运动，速度不再增大，所以B错误；C、由于下滑过程导体棒ab切割磁感线产生感应电动势，回路中有灯泡电阻消耗电能，机械能不断转化为内能，所以导体棒的机械能不断减少，所以C错误；D、安培力做

29、负功实现机械能转化为电能，安培力做功量度了电能的产生，即灯泡消耗的电能，根据功能关系有克服安培力做的功等于灯泡消耗的电能，所以D正确；本题选正确的，故选A、D点评：解决这类导体棒切割磁感线产生感应电流问题的关键时分析导体棒受力，进一步确定其运动性质，并明确判断过程中的能量转化及功能关系如安培力做负功量度了电能的产生，克服安培力做什么功，就有多少电能产生4（2010黄冈模拟）如图所示，两根光滑的平行金属导轨位于水平面内，匀强磁场与导轨所在平面垂直，两根金属杆甲和乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨接触 良好且保持垂直起初两根杆都静止现突然给甲一个冲量使其获得速度V而开始运动，回路中的电阻不

30、可忽略，那么在以后的运动中，下列说法正确的是（）A甲克服安培力做的功等于系统产生的焦耳热B甲动能的减少量等于系统产生的焦耳热C甲机械能的减少量等于乙获得的动能与系统产生的焦耳热之和D最终两根金属杆都会停止运动考点：电磁感应中的能量转化；功能关系菁优网版权所有专题：电磁感应与电路结合分析：给甲一个冲量使其获得速度V而开始运动，回路中产生感应电流，甲棒受向左的安培力而减速，乙棒受向右的安培力而加速，两个棒系统收受合力为零，动量守恒，系统减小的机械能转化为内能解答：解：给甲一个冲量使其获得速度V而开始运动，回路中产生顺时针感应电流，根据左手定则，甲棒受向左的安培力而减速，乙棒受向右的安培力而加速，根

31、据能量守恒定律，故甲棒减小的动能等于系统增加的内能和乙棒增加的动能之和，故ABD错误，C正确；故选C点评：本题关键明确系统中两个棒的运动情况、受力情况、系统的能量转化情况，不难5（2009天津）如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于（）A棒的机械能增加量B棒的动能增加量C棒的重力势能增加量D电阻R上放出的热量考点：电磁感应中的能量转化；导体切割磁感线时的感应电动势菁

32、优网版权所有专题：压轴题分析：棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，F做正功，安培力做负功，重力做负功，动能增大根据动能定理分析力F做的功与安培力做的功的代数和解答：解：A、棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用由动能定理：WF+WG+W安=EK 得WF+W安=EK+mgh 即力F做的功与安培力做功的代数和等于机械能的增加量故A正确 B、由动能定理，动能增量等于合力的功合力的功等于力F做的功、安培力的功与重力的功代数和故B错误 C、棒克服重力做功等于棒的重力势能增加量故C错误 D、棒克服安培力做功等于电阻R上放出的热量故D错误故选A点评：本题运用功能关系分析实际问题对于动能定理理解要到

33、位：合力对物体做功等于物体动能的增量，哪些力对物体做功，分析时不能遗漏6（2006上海）如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F此时（）A电阻R1消耗的热功率为B电阻R1消耗的热功率为C整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvcosD整个装置消耗的机械功率为（F+mgcos）v考点：电磁感应中的能量转化；导体切割磁感线时的感应电动势菁优网版权所有专题：压轴题分析：由图电阻R1、R2并联与

34、导体棒串联由感应电动势、欧姆定律、安培力公式，推导安培力与速度的关系式由功率公式电阻的功率、热功率及机械功率解答：解：设ab长度为L，磁感应强度为B，电阻均为R 电路中感应电动势E=BLv ab中感应电流为I= 得到，ab所受安培力F安=BIL= 电阻R1消耗的热功率P1=（）2R= 由得，P1= 根据功率公式，得 整个装置因摩擦而消耗的热功率P2=mgcosv=mgvcos 整个装置消耗的机械功率为P3=F安v+P2=（F安+mgcos）v故选BCD点评：本题是常规题，关键是推导安培力与速度的关系式，再求出电阻上的功率与安培力的关系7（2006甘肃）如图所示，位于一水平面内的、两根平行的光滑

35、金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直现用一平行于导轨的恒力F拉杆ab，使它由静止开始向右运动杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于（）AF的功率B安培力的功率的绝对值CF与安培力的合力的功率DiE考点：电磁感应中的能量转化；功率、平均功率和瞬时功率；导体切割磁感线时的感应电动势菁优网版权所有专题：压轴题分析：金属杆ab由静止开始向右运动，做加速度减小的变加速运动，克服安培力做的功等于产生的电能根据能量转化和守

36、恒定律分析判断解答：解：A、金属杆ab做加速度减小的加速运动根据能量守恒可知，恒力F做的功等于杆增加的动能和电路中产生的电能电阻消耗的功率等于电路中产生电能的功率， 不等于恒力F的功率故A错误 B、C、D，电阻消耗的功率等克服安培力做功的功率等于电路的电功率iE故B、D正确，C错误故选BD点评：对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力；另一条是能量，分析能量如何转化是关键8（2014怀化二模）如图所示电路，L是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑动片P从B端迅速滑向A端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1；P从A端迅速滑向B端的过程中，经过C点时通过线圈的

37、电流为I2；P固定在C点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0则（）AI1=I2=I0BI1I0I2CI1=I2I0DI1I0I2考点：自感现象和自感系数菁优网版权所有分析：利用线圈对电流突变的阻碍作用：闭合瞬间相当于断路，稳定后相当于导线，判断电流变化解答：解：滑动片P从B端迅速滑向A端的过程中，电流突然减小，由于L的阻碍作用产生一自感电动势与原来的电源串联，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1I0；P从A端迅速滑向B端的过程中，电流突然增大，由于L的阻碍作用产生一自感电动势与电源的电动势方向相反，经过C点时通过线圈的电流为I2I0；故选B点评：做好本题的关键：知道线圈对电流突变时的阻碍作用，

38、特别是断开时相当于电源，L中原来电流的方向即电动势的正极9（2014宿迁二模）如图电路中，A1、A2是两个指示灯，L是自感系数很大的线圈，电阻R阻值较小，开关S1断开、S2闭合现闭合S1，一段时间后电路稳定下列说法中正确的是（）A闭合S1，通过电阻R的电流先增大后减小B闭合S1，Al亮后逐渐变暗C闭合S1，A2逐渐变亮，然后亮度不变D断开电路时，为保护负载，应先断开S2，再断开S1考点：自感现象和自感系数菁优网版权所有分析：当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据自感现象的规律来分析解答：解：A、闭合开关S1的瞬间，由于线圈中自感电动势的阻碍，通

39、过电阻R的电流慢慢增加故A错误B、闭合开关S1，虽因存在自感作用，但通过R的电流逐渐增加，干路电流逐渐增加，通过Al逐渐变亮故B错误C、当闭合S1，线圈对电流的阻碍渐渐变小，导致A2逐渐变暗，故C错误；D、断开电路时，为保护负载，由于线圈L产生自感电动势，应先断开S2，再断开S1故D正确，故选：D点评：对于线圈要抓住双重特性：当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源，注意开关接通与断开的先后顺序10（2014咸阳二模）在如图所示的电路中，L是一带铁心的线圈，R为电阻两条支路的直流电阻相等那么在接通和断开开关的瞬间，两电流表的读数I1、I2的大小关系错误的是（）

40、A接通时I1I2，断开时I1I2B接通时I1I2，断开时I1=I2C接通时I1I2，断开时I1I2D接通时I1=I2，断开时I1I2考点：自感现象和自感系数菁优网版权所有分析：当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据这一特点来分析电流的大小解答：解：当开关接通瞬间，R中电流立即增大到正常值I2而线圈中的电流从零开始增大，产生自感电动势阻碍电流的增大，则电流I1只能逐渐增大，故I1I2断开开关瞬间，线圈产生的自感电流流过线圈和电阻R，两者串联，电流相同，I1=I2故选项B正确，选项ACD错误本题选择错误的，故选：ACD点评：对于线圈要抓住它的特性：

41、当电流不变时，它是电阻不计的导线；当电流变化时，产生自感电动势，相当于电源11（2013江苏模拟）如图所示，电感线圈L的直流电阻为RL、小灯泡的电阻为R，小量程电流表G1、G2的内阻不计，当开关S闭合且稳定后，G1、G2的指针均向右偏（电流表的零刻度在表盘中央），则当开关S断开时，下列说法正确的是（）AG1、G2的指针都立即回到零点BG1缓慢回到零点，G2立即左偏，然后缓慢回到零点CG1立即回到零点，G2缓慢回到零点DG2立即回到零点，G1缓慢回到零点考点：自感现象和自感系数菁优网版权所有分析：断开开关的瞬间，L相当于电源，与两个电流计组成闭合回路，电流方向顺时针解答：解：S闭合且稳定时，通过

42、含电流表G1、G2的两条支路的电流均由左向右，断开S，L中产生自感电动势，由“增反减同”可知，自感电动势E自的方向一定与原电流方向相同，显然，断开S后，在E自的作用下，上图回路中将继续形成沿顺时针方向的电流，这时流经含有电流表G2支路的电流方向已变为由右向左了由于这段时间E自是逐渐减小的，故电流也是逐渐减小的，综上所述选B故选B点评：本题考查了自感线圈对电流发生突变时的阻碍作用，利用楞次定律即可判断12（2013扬州模拟）如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，与灯泡L1连接的是一只理想二极管D下列说法中正确的是（）A闭合开关S稳定后L1、L2亮

43、度相同B断开S的瞬间，L2会逐渐熄灭C断开S的瞬间，L1中电流方向向左D断开S的瞬间，a点的电势比b点高考点：自感现象和自感系数菁优网版权所有分析：对于二极管来说具有单向导电性，而对于线圈来讲通直流阻交流，通低频率交流阻高频率交流解答：解：A、闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，导致灯泡L1不亮，而L2将更亮，因此L1、L2亮度度不同，故A错误；B、断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，故B错误；C、断开S的瞬间，线圈L与灯泡L1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端，所以回路中没有电流，故C错误，D正确；故选：D点评：记住自感 线圈对电流突变时的阻碍

44、：闭合开关瞬间L相当于断路，稳定后L相当于一段导线，断开瞬间L相当于电源13（2013盐城二模）如图所示，L为自感系数很大的线圈，其自身的电阻忽略不计A、B是完全相同的两个小灯泡在t=0时刻闭合开关S，经过一段时间t1断开S下列表示A、B两灯泡中电流i随时间t变化的图象中，正确的是（）ABCD考点：自感现象和自感系数菁优网版权所有分析：电感对电流的变化起阻碍作用，闭合电键时，电感阻碍电流iB增大，断开电键，A、L构成一回路，电感阻碍电流iA减小解答：解：A、电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，所以电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以iA慢慢减小，最

45、后稳定时电感相当于一根导线，iA为0，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电灯A，其方向与规定图示流过电灯A的方向相反，iA慢慢减小最后为0故B正确，A错误C、电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以iB慢慢增大，最后稳定，断开电键，原来通过B的电流立即消失故D正确，C错误故选BD点评：解决本题的关键掌握电感对电流的变化起阻碍作用，电流增大，阻碍其增大，电流减小，阻碍其减小14（2013徐州三模）如图D1、D2 是两只相同的灯泡，L 是自感系数很大的线圈，其直流电阻与R 的阻值相同关于灯泡发光情况正确的是（）A当

46、S1接a 时，闭合S，D1将逐渐变亮B当S1接a 时，闭合S 待电路稳定后再断开，D1先变得更亮，然后渐渐变暗C当S1接b 时，闭合S，D2将渐渐变亮D当S1接b 时，闭合S待电路稳定后再断开，D2先变得更亮，然后渐渐变暗考点：自感现象和自感系数菁优网版权所有分析：线圈处于电路中，当电流变化时，才会出现感应电动势，从而阻碍电路中电流变化闭合开关的瞬间，通过L的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过两灯电流的关系待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过两灯的电流关系，判断两灯亮暗情况解答：解：A、当S1接a 时，闭合S，灯泡D2被短路，导致电阻减小，则总电流变大

47、，所以通过D1灯泡的电流增大，因此D1将逐渐变亮，故A正确；B、当S1接a 时，闭合S 待电路稳定后再断开，导致线圈中电流发生变化，从而出现阻碍电流减小，通过D1的电流没有之前大，则D1不会变得更亮，但会慢慢熄灭故B错误；C、当S1接b 时，闭合S，线圈中电流的变化，从而阻碍电流增大，所以导致D2刚开始较亮，当线圈电流趋于稳定后，D2渐渐变暗，故C错误；D、当S1接b时，闭合S 待电路稳定后再断开，导致线圈中电流发生变化，从而出现阻碍电流减小，通过D2的电流比之前大，则D2会变得更亮，且会慢慢熄灭故D正确；故选AD点评：当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，这是一种特殊的电磁感应现

48、象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响二填空题（共2小题）15如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L 的两只闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为Wa、Wb，则Wa：Wb为1：4考点：电磁感应中的能量转化；导体切割磁感线时的感应电动势菁优网版权所有专题：电磁感应功能问题分析：将闭合线框a和b匀速拉出磁场，根据功能关系可知，外力对环做的功等于线框产生的焦耳热根据感应电动势公式、焦耳定律、电阻定律研究功的关系解答：解：闭合线框a产生的感应电动势Ea=BLv，外力对环做的功Wa=，Ra= 闭合线框b产生的

49、感应电动势Eb=B2Lv，外力对环做的功Wb=，Rb=代入解得 Wa：Wb=1：4故答案为：1：4点评：本题综合了感应电动势、焦耳定律、电阻定律，中等难度，尽量不失分16如图所示，光滑U型金属导轨PQMN水平固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为LQM之间接有阻值为R的电阻，其余部分电阻不计一质量为M，电阻为R的金属棒ab放在导轨上，给棒一个水平向右的初速度v0使之开始滑行，最后停在导轨上，则在此过程中整个回路产生的焦耳热为考点：电磁感应中的能量转化菁优网版权所有专题：电磁感应功能问题分析：本题属于电磁感应中的能量问题，金属棒向右做减速运动，动能不断减少，由电能转化为的内能不断

50、增加，根据能量守恒定律可知，整个回路产生的热量等于金属棒减少的动能解答：解：金属棒向右运动的过程中，会产生感应电动势，从而产生感应电流并转化为焦耳热，根据能量守恒定律可知，整个回路产生的焦耳热等于金属棒减少的动能，即Q=故答案为点评：要学会从能量的角度分析有关电磁感应问题中涉及到的电能、内能等问题三解答题（共14小题）17（2012宁城县模拟）如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，回路中其余部分的电阻可不计在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B设两导体棒

51、均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若两导体棒在运动中始终不接触，求：（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？（2）当ab棒的速度变为初速度的时，cd棒的加速度是多少？考点：电磁感应中的能量转化；牛顿第二定律；闭合电路的欧姆定律；安培力的计算；导体切割磁感线时的感应电动势菁优网版权所有分析：本题中两根导体棒的运动情况：ab棒向cd棒运动时，两棒和导轨构成的回路面积变小，磁通量发生变化，于是产生感应电流ab棒受到的与运动方向相反的安培力作用作减速运动，cd棒则在安培力作用下作加速运动在ab棒的速度大于cd棒的速度时，回路总有感应电流，ab棒继续减速，cd棒继续加速，两棒速度达到相同后，回路面积保持不变，磁通量不变化，不产生感应电流，两棒以相同的速度v作匀速运动，由于平行金属导轨位于同一水平面且两棒均可沿导轨无摩擦地滑行，故由两棒组成的系统所受的合外力为零，系统动量守恒mv0=2mv，这是第一问再由能量守恒求出焦耳热的关键；第二问设ab棒的速度变为时，cd棒的速度为v'，先由动量守恒求得，再由动生电动势公式E=BLv确定回路总电动势 ，电路知识回路中的电流为 ，磁场知识通电导线在磁场中受安培力F=BIL，确定此时cd棒所受的安培力为 ，最后由牛顿第二定律F=ma求出cd棒的加速度解答：解：（1）从开始到两棒达到相同速度v的过程