电磁感应专题培优

1、 高三物理电磁感应专题培优训练（建议时间：50分钟） 本专题着重设置了电磁感应专题中的图线选择练兵检测，要从题目中拟定物理规律表达式推出数学函数表达式来选择答案；其次在计算题每题组编设置隐含条件不同而考查电磁感应中的动力学、能量守恒问题，要通过本练兵试题的训练摸清这类物理模型的解题规律，也是在高考中得心应手的求解这类考题。1、如右图所示, 相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为, 上端接有定值电阻R, 匀强磁场垂直于导轨平面, 磁感应强度为B。将质量为 m 的导体棒由静止释放, 当速度达到v时开始匀速运动, 此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力, 并保持拉力的功率恒为P,

2、导体棒最终以2 v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好, 不计导轨和导体棒的电阻, 重力加速度为g。下列选项正确的是 ：（ ）AP=2m g v s i n BP=3m g v s i n C当导体棒速度达到时加速度大小为s i n D在速度达到2 v以后匀速运动的过程中, R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功2、如右图所示, 两平行光滑导轨竖直固定, 边界水平的匀强磁场宽度为h, 方向垂直于导轨平面。两相同的异体棒a、 b中点用长为h的绝缘轻杆相接, 形成“ 工” 字型框架, 框架置于磁场上方, b棒距磁场上边界的高度为h, 两棒与导轨接触良好, 保持a、 b棒水平, 由静止释放框架

3、, b棒刚进入磁场即做匀速运动, 不计导轨电阻。则在框架下落过程中, a棒所受轻杆的作用力F及a棒的机械能E随下落的高度h变化的关系图象, 可能正确的是：( )3、如图所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d，现使线框沿AC方向匀速穿过过磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系，以下可能正确的是：（ ）t/sB1/T0123456乙B1B2甲4、如图甲所示，在水平桌面上，一个面积为S、电阻为r的圆

4、形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图乙所示。在01s内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与一个电阻不计的水平平行金属导轨相连接，水平导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L、电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度值为B2，方向垂直导轨平面向下。若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f 随时间变化的图像是下图中的（设水平向右为静摩擦力的正方向）：（ ）t/sf0123456Ct/sf0123456Dt/sf0123456Aft/s123456BP Q R llllllabcdef5、如图所示，在PQ、QR区域存在着磁感应强度

5、大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，bc边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t0时刻开始线框向右匀速横穿两个磁场区域。以abcdef为线框中电流的正方向。以下四个i-t关系示意图中正确的是：( )iiiiABCD6、如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d1m，导轨ac间横跨一质量为m1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触棒的电阻r2，导轨的电阻忽略不计在导轨bc间接一电阻为R2的灯泡，导轨ac间接一理想伏特表整个装置放在磁感应强度B2T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，试求：（

6、1）若施加的水平恒力F8N，则金属棒达到稳定时速度为多少？（2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为1.5m/s，则此时电压表的读数为多少？（3）若施加的水平外力功率恒为P20W，经历t1s时间，棒的速度达到2m/s，则此过程中灯泡产生的热量是多少？VFMNLBabcdd7、如右图所示, 水平面上固定一个间距L=1m 的光滑平行金属导轨, 整个导轨处在竖直方向的磁感应强度B=1 T 的匀强磁场中, 导轨一端接阻值R=9 的电阻, 导轨上有质量m=1 k g、 电阻r=1 、 长度也为1m 的导体棒, 在外力的作用下从t=0开始沿平行导轨方向运动, 其速度随时间的变化规律是v=t, 不计

7、导轨电阻。求: （1） t=4 s时导体棒受到的安培力的大小;（2） 请在右图所示的坐标中画出电流平方与时间的关系（ I2-t） 图象, 并通过该图象计算出4 s内电阻R上产生的热量。8、如图甲，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成 = 37角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B = 0.5T。质量为m的金属杆a b水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆a b，测得最大速度为vm。改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图乙所示。已知轨距为L = 2m，重力加速度g取l0m/s2，轨道足够长且电阻不计。求：（1

8、）杆a b下滑过程中感应电流的方向及R=0时最大感应电动势E的大小；（2）金属杆的质量m和阻值r；（3）当R = 4时，求回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W。9、如图，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。EBMNQPba图1S（1）如图1，若轨道左端接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值未知的电阻。闭合开关S，导体棒从静止开始运动，经过一段时间后，导体棒达到稳定最大速度vm，求此时电源的输出功率。BMNQPba图2C（2

9、）如图2，若轨道左端接一电容器，电容器的电容为C，导体棒在水平恒定拉力的作用下从静止(t=0)开始向右运动。已知tc时刻电容器两极板间的电势差为Uc。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。10、（1）如图1所以，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面，在纸面内有一条以O点为圆心、半径为L圆弧形金属导轨，长也为L的导体棒OA可绕O点自由转动，导体棒的另一端与金属导轨良好接触，并通过导线与电阻R构成闭合电路。当导体棒以角速度匀速转动时，试根据法拉第电磁感应定律，证明导体棒产生的感应电动势为。（2）某同学看到有些玩具车在前进时车轮上能发光，受此启发，他设计了一种带有闪烁灯的自行车后轮，可以增强夜间骑车的

10、安全性。图1所示为自行车后车轮，其金属轮轴半径可以忽略，金属车轮半径r=0.4m，其间由绝缘辐条连接（绝缘辐条未画出）。车轮与轮轴之间均匀地连接有4根金属条，每根金属条中间都串接一个LED灯，灯可视为纯电阻，每个灯的阻值为R=0.3并保持不变。车轮边的车架上固定有磁铁，在车轮与轮轴之间形成了磁感应强度B=0.5T，方向垂直于纸面向外的扇形匀强磁场区域，扇形对应的圆心角=30。自行车匀速前进的速度为v=8m/s（等于车轮边缘相对轴的线速度）。不计其它电阻和车轮厚度，并忽略磁场边缘效应。在图1所示装置中，当其中一根金属条ab进入磁场时，指出ab上感应电流的方向，并求ab中感应电流的大小；BORLr

11、Babv图2R车轮轮轴A图1BORLrBabv图2R车轮轮轴A图1若自行车以速度为v=8m/s匀速前进时，车轮受到的总摩擦阻力为2.0N，则后车轮转动一周，动力所做的功为多少？（忽略空气阻力，3.0）电磁感应专题参考答案1、【答案解析】AC解析：A、当导体棒以v匀速运动时受力平衡，则mgsin=BIl=，当导体棒以2v匀速运动时受力平衡，则 F+mgsin=BIl=，故 F=mgsin，拉力的功率P=Fv=2mgvsin，A正确B、同理，B错误C、当导体棒速度达到时，由牛顿第二定律，mgsin-=ma，解得a=sin，故C正确D、由能量守恒，当速度达到2v以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热

12、等于拉力及重力所做的功，故D错误故选AC2、【答案解析】BC解析：A、框架在进入磁场前做自由落体运动，轻杆对a作用力为零，b进入磁场后，框做匀速运动，a处于平衡状态，杆对a的作用力F=mg，方向向上，当框架下落2h，a棒进入磁场后，a受到轻杆的作用力大小等于重力，方向向下，故A错误，B正确；C、框架进入磁场前做自由落体运动，机械能守恒，机械能不变，线框进入磁场后做匀速直线运动，动能不变，重力势能减小，机械能减少，框架完全离开磁场后，只受重力作用，机械能守恒，故C正确，D错误；故选：BC3、D 4、A 5、C6、解：(1)当时，金属棒速度达到稳定，设稳定时速度为 解得=6m/s (2)设电压表的

13、读数为 则有 解得 （3）设小灯泡和金属棒产生的热量分别为，有 由功能关系得： 可得 7、【答案解析】（1）0.4N（2）如下图，2.88J解析：（1）当t=4s时，导体棒的速度是， v=2=4m/s，感应电动势是：E=BLv=4V；感应电流是，I=0.4A，此时导体棒受到的安培力：F安=BIL=0.4N，此时安培力的功率：P安=F安v=1.6W（2）因I2=()2=()2=0.04t画出（I2-t）的图象如图所示由图象的“面积”求出I2t=0.164则电阻R产生的热量是Q=I2Rt=0.1649J=2.88J8、（4分）杆中电流方向从b a (或aMPba) ，由图可知，当R = 0 时，杆

14、最终以v = 2 m/s匀速运动，产生电动势E = BLv ， E = 2V （4分）设最大速度为v，杆切割磁感线产生的感应电动势 E = BLv ，由闭合电路的欧姆定律： ，杆达到最大速度时满足 ，解得v = 。由图像可知：斜率为，纵截距为v0=2m/s，得到：= v0 ，k 解得：m = 0.17kg（1/6），r =2。（4分）由题意：E = BLv ， 得 ，由动能定理得W = ， ，W = 0.5J 。9、（1）导体棒达到最大速度vm时，棒中没有电流。电源的路端电压 （2分）电源与电阻所在回路的电流 （2分）电源的输出功率 （2分）（2）设金属棒下滑的速度大小为v，则感应电动势为：EBlv （2分）平行板电容器两板间的电势差为UE设此时电容器极板上积累的电荷为Q，按定义有：联立式得QCBlv （2分）设在时间间隔(t，tt)内流经金属棒的电荷量为Q，按定义电流为 Q是t电容器极板上增加的电荷量，得QCBlv 式中v为速度的变化量，按定义有 对金属棒由牛顿第二定律得 -BIl+Fma 联解得 （2分）由式知金属棒做匀加速直线