高考电磁感应计算题预测(含详解)

1、高二实验班物理试卷1、如图所示，两根足够长相距为L1 m的平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角53，导轨处在竖直向上的有界匀强磁场中，有界匀强磁场的宽度x13 m，导轨上端连一阻值R1 的电阻。质量m1 kg、电阻r1 的细金属棒ab垂直放置在导轨上，开始时与磁场上边界距离x01 m，现将棒ab由静止释放，棒ab刚进入磁场时恰好做匀速运动。棒ab在下滑过程中与导轨始终接触良好，导轨光滑且电阻不计，取重力加速度g10 m/s2。求：(1)棒ab刚进入磁场时的速度v；(2)磁场的磁感应强度B；(3)棒ab穿过磁场的过程中电阻R产生的焦耳热Q。解析：(1)由动能定理有：mgx0sin mv2解得v4

2、 m/s(2)棒ab产生的感应电动势EBLvcos 回路中感应电流I棒ab匀速运动，有：mgsin BILcos 解得B T(3)解法一由焦耳定律有QI2Rt又t解得Q12 J解法二：由能量守恒定律有Q总mgx1sin QQ总解得Q12 J。答案：(1)4 m/s(2) T(3)12 J2、如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距L0.6 m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想电压表，电阻r2 的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R12 ，R21 ，导轨及导线电阻均不计。在矩形区域CDEF内有竖直向上的磁场，CE0.2 m，磁感应强

3、度随时间的变化如图乙所示。从t0时刻开始，对金属棒施加一水平向右的恒力F，从金属棒开始运动直到离开磁场区域的整个过程中电压表的示数保持不变。求：(1)t0.1 s时电压表的示数；(2)恒力F的大小；(3)从t0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量Q；(4)求整个运动过程中通过电阻R2的电量q。思路点拨 解析(1)设磁场宽度为dCE，在00.2 s的时间内，有ELd0.6 V此时，R1与金属棒r并联，再与R2串联RR并R22 UR并0.3 V(2)金属棒进入磁场后，有I0.45 AFABIL10.450.6 N0.27 N由于金属棒进入磁场后电压表示数始终不变，所以金属棒做匀速运动，

4、有FFA0.27 NF0.27 N(3)在00.2 s的时间内，有Q1t0.036 J金属棒进入磁场后，因电压表示数保持不变，故切割磁感线速度v不变WFFd0.270.2 J0.054 J根据能量转化规律Q2WAWF0.054 J所以Q总Q1Q20.09 J(4)00.2 s内I A0.3 Aq1It10.30.2 C0.06 C进入磁场后，Rr EIR0.45 V1.2 V由EBLv，得v2 m/st20.1 sI2 A0.3 A所以q2I2t20.03 C所以q总q1q20.09 C答案(1)0.3 V(2)0.27 N(3)0.09 J(4)0.09 C3、如图所示，两光滑平行的金属导轨

5、EF和GH，相距为l，轨道平面与水平面成30，导轨足够长，轨道的底端接有阻值为R的电阻，导轨电阻不计。磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，导体棒MN电阻为r，垂直于导轨放置且与导轨接触良好，导体棒通过垂直于棒且于导轨共面的轻绳绕过光滑的定滑轮与质量为m的物块A相连，开始时系统处于静止状态，现在物块A上轻放一质量为的小物块B，使AB一起运动，若从小物块B放上物块A开始到系统运动速度恰达到稳定值的过程中(AB未着地)，电阻R通过的电量为q；求此过程中：(1)导体棒运动的最大速度；(2)导体棒速度达到最大速度一半时，导体棒加速度的大小；(3)闭合回路中产生的焦耳热。解析(1)开始时，由平衡条件m

6、gMgsin 30得M2m导体棒达最大速度vm时满足：(m)gMgsin 30BIml此时EmBlvm电路中电流Im由得 vm(2)导体棒速度达到最大速度一半时EBl电路中电流I导体棒受到的安培力为F安BIl导体棒和AB组成的系统，据牛顿第二定律得(m)gMgsin 30BIl(mM)a由得a。(3)设物体AB下落的高度为h，由法拉第电磁感应定律得Blh由欧姆定律得通过电阻R的电量q t由得h根据能量转化与守恒定律，闭合回路产生的焦耳热Q(m)ghMghsin 30(mM)vm2由得Q答案(1)(2)(3)4、如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为，

7、N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角。均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩擦因数为（较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止。空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）。两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g。 （1）若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，

8、求此过程ef棒上产生的热量；（2）在（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电量；（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离。【答案】（1）Qef；（2）q；Bm，方向竖直向上或竖直向下均可，xm【解析】试题分析：（1）由于ab棒做切割磁感线运动，回路中产出感应电流，感应电流流经电阻R和ef棒时，电流做功，产生焦耳热，根据功能关系及能的转化与守恒有：QRQef 根据并联电路特点和焦耳定律QI2Rt可知，电阻R和ef棒中产生的焦耳热相等，即

9、QRQef 由式联立解得ef棒上产生的热量为：Qef（2）设在ab棒滑行距离为d时所用时间为t，其示意图如下图所示： 该过程中回路变化的面积为：SL（L2dcot）d 根据法拉第电磁感应定律可知，在该过程中，回路中的平均感应电动势为： 根据闭合电路欧姆定律可知，流经ab棒平均电流为： 根据电流的定义式可知，在该过程中，流经ab棒某横截面的电量为：q 由式联立解得：q由法拉第电磁感应定律可知，当ab棒滑行x距离时，回路中的感应电动势为：eB（L2xcot）v2 根据闭合电路欧姆定律可知，流经ef棒的电流为：i 根据安培力大小计算公式可知，ef棒所受安培力为：FiLB 由式联立解得：F 由式可知，当x0且B取最大值，即BBm时，F有最大值Fm，ef棒受力示意图如下图所示： 根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有：Fmcosmgsinfm 在垂直于导轨方向上有：FNmgcosFmsin 根据滑动摩擦定律和题设条件有：fmFN 由式联立解得：Bm显然此时，