專題05電磁感應(yīng)交流電上海5年高考等級(jí)考物理試題分類解析

專題5電磁感應(yīng)交流電—5年來（20172021）上海市等級(jí)考物理試題分類解析江蘇省特級(jí)教師特約金牌名師戴儒京解析2021年高考等級(jí)考第20題、(16分)如圖(a)所示，豎直放置的足夠長光滑平行導(dǎo)軌，寬L=0.75m.導(dǎo)軌位于垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場中。磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T。一根內(nèi)阻不計(jì)的金屬棒跨接在導(dǎo)軌上，上方接如圖所示的電路，R0=10Ω.R為一電阻性元件。電鍵s斷開時(shí)，金屬體由靜止釋放，其下落到勻速過程中R的UI圖線如圖(b)所示。g取10m/s2，求()金屬棒勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度:(2)金屬棒的質(zhì)量:(3)電鍵S閉合后，經(jīng)過足夠長時(shí)間后金屬棒的動(dòng)能。【答案】（1）V=10m/s（2）m=0.03kg（3）E【解析】(1)E=BLv=6V（從圖像知）6=0.8×0.75×vV=10m/s(2)平衡時(shí)mg=F安mg=BIL（從圖像知I=0.5A）m=0.03(kg)(3)mg=BI總L（I總=0.5A）I總=UR0+I(I為電阻性元件R的電流，U為電阻性元件B(UR0+I作圖像如下：交點(diǎn)U=2V，I=0.3AU=BLvvEk=2020年7題.如圖所示，接有直流電源E的光滑金屬導(dǎo)軌水平放置。導(dǎo)軌間存在垂直于紙面向外的磁場，電阻不可忽略的導(dǎo)體棒ab靜止于導(dǎo)軌上，當(dāng)電鍵S閉合的瞬間，導(dǎo)體棒()(A)向左移動(dòng)(B)向右移動(dòng)(C)上下彈跳（D）保持不動(dòng)[答案]A【解析】電流從a向b，根據(jù)左手定則，導(dǎo)體棒受安培力向左，所以向左移動(dòng)。[考察知識(shí)]楞次定律，[核心素養(yǎng)]物理觀念2020年8題、如圖所示，線框abcd與通有恒定電流的長直導(dǎo)線MN共面，線框從圖示位置I按以下四種方式運(yùn)動(dòng)，磁通量變化的絕對(duì)值最大的是()(A)平移到位置II(B)以bd為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到位置II(C)以MN為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到位置III(D)平移到以MN為對(duì)稱軸的位置III[答案]D【解析】平移到以MN為對(duì)稱軸的位置III，磁通量方向相反，磁通量的變化是原來磁通量的2倍。變化量最大。[考察知識(shí)]磁通量。[核心素養(yǎng)]科學(xué)思維(改變磁通量的分析)２０２０年19題、(15分)如圖所示，足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌寬L=0.5m，電阻不計(jì)。左端接個(gè)電動(dòng)勢為3V的電源，整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)閉合電鍵s,質(zhì)量為0.1kg的金屬棒ab由靜止開始運(yùn)動(dòng)，回路的電流逐漸減小，穩(wěn)定后感應(yīng)電動(dòng)勢為E,回路的電流為0,從閉合電鍵到逐漸穩(wěn)定的過程中，電源提供的能量E=10J，電源、導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱分別是Q1=0.5J.Q2=4.5J.(1)求內(nèi)阻r和電阻R的阻值之比.(2)求導(dǎo)體棒穩(wěn)定時(shí)的速度和勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度，(3)分析電鍵閉合后導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)情況和能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系【解析】（1）由內(nèi)外電路電流相等，有Q1==0.5JQ2==4.5J解得：（2）能量守恒，解得感應(yīng)電動(dòng)勢，得.（3）閉合電鍵，導(dǎo)體棒中電流從a向b，根據(jù)左手定則，安培力向右，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，導(dǎo)體棒向右加速運(yùn)動(dòng)，隨著速度增大，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢逐漸增大，因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)勢與電源電動(dòng)勢相反，電流逐漸減小，安培力逐漸減小，加速度逐漸減小。當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢與電源電動(dòng)勢大小相等時(shí)，電流為0.導(dǎo)體棒速度不變，達(dá)到穩(wěn)定。[考察知識(shí)]電磁感應(yīng)綜合[核心素養(yǎng)]科學(xué)思維[分析]本題與常規(guī)的電路題略有不同，有兩個(gè)電源，一個(gè)是直流電源，一個(gè)是棒在切制磁感線時(shí)等效感生電源，而直流電源和感應(yīng)電源在電路中產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的電流，所以在分析的時(shí)候需要注意與以往單根導(dǎo)體切割磁感線（沒有外加電池）有所區(qū)別。2019年10題.如圖所示電路，若將滑動(dòng)變阻器滑片向上移動(dòng),則a、b環(huán)中感應(yīng)電流的方向是（）A.a環(huán)順時(shí)針，b環(huán)順時(shí)針B.a環(huán)順時(shí)針，b環(huán)逆時(shí)針C.a環(huán)逆時(shí)針，b環(huán)順時(shí)針D.a環(huán)逆時(shí)針，b環(huán)逆時(shí)針【答案】C【解析】根據(jù)題意可知，線圈所夾導(dǎo)線電流向上，當(dāng)滑片向上移動(dòng)，回路電阻變大，電流變小，根據(jù)右手定則可判斷，通過兩線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度都變小，而通過a的磁通量向外減小，所以a中感應(yīng)電流磁場向外，根據(jù)右手定則，a中感應(yīng)電流為逆時(shí)針；而通過b的磁通量向里減小，所以b中感應(yīng)電流磁場向里，根據(jù)右手定則，b中感應(yīng)電流為順時(shí)針，ABD錯(cuò)誤C正確2019年19題.半徑為a圓形線圈，電阻不計(jì)，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。一導(dǎo)體棒質(zhì)量為m受到向上的拉力，以速度v勻速向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒單位長度的電阻為r。（1）求通過導(dǎo)體棒的電流I和通過的電荷量q；（2）當(dāng)y>0時(shí)，求拉力功率P?！敬鸢浮?1)，(2)【解析】（1）根據(jù)題意可知，感應(yīng)電動(dòng)勢：，電路中的電阻：，所以感應(yīng)電流：；運(yùn)動(dòng)時(shí)間：，所以通過的電量：（2）根據(jù)平衡條件可得拉力：，根據(jù)勾股定理可知：，得；根據(jù)功率方程得：。２０１８年7題.如圖P沿著速度方向運(yùn)動(dòng)，且P中通如圖所示電流，則眼睛看到的L和R的電流方向是（）A.都是順時(shí)針B.都是逆時(shí)針C.L順時(shí)針，R逆時(shí)針D.L逆時(shí)針，R順時(shí)針【答案】D【解析】根據(jù)安培定則可知，P中產(chǎn)生的磁場沿導(dǎo)線向里；同時(shí)P靠近L，遠(yuǎn)離R，則根據(jù)楞次定律增反減同可知，L中電流為逆時(shí)針，R中電流為順時(shí)針，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。２０１８年19題.一個(gè)邊長為L的正方形導(dǎo)線線框位于水平面內(nèi)，在拉力作用下，線框從磁場的左邊緣由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t=T時(shí)線框剛好完全進(jìn)入磁場，此時(shí)線框中感應(yīng)電流為I，求：(1)線框勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小；(2)線框的電阻R；(3)線框進(jìn)入磁場過程中受到的安培力隨時(shí)間變化的關(guān)系?！敬鸢浮?1)線框勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為；(2)線框的電阻為；(3)線框進(jìn)入磁場過程中受到的安培力隨時(shí)間變化的關(guān)系為?！窘馕觥?1)設(shè)線框勻加速的加速度為，根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：解得：；(2)線框剛好完全進(jìn)入磁場時(shí)動(dòng)生電動(dòng)勢為：閉合電路歐姆定律有：聯(lián)立以上式子得：；(3)線框進(jìn)入磁場過程中，時(shí)刻：此時(shí)速度為：動(dòng)生電動(dòng)勢為：線框中電流為：由安培力公式有：聯(lián)立以上式子得：。2017年20題．（16分）如圖，光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L，與水平面夾角為θ，兩導(dǎo)軌上端用阻值為R的電阻相連，該裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面。質(zhì)量為m的金屬桿ab以沿導(dǎo)軌平面向上的初速度v0從導(dǎo)軌底端開始運(yùn)動(dòng)，然后又返回到出發(fā)位置。在運(yùn)動(dòng)過程中，ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)ab和導(dǎo)軌的電阻及空氣阻力。（1）求ab開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a；（2）分析并說明ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中速度、加速度的變化情況；（3）分析并比較ab上滑時(shí)間和下滑時(shí)間的長短?！敬鸢浮浚?）（2）見解析（3）上滑所需時(shí)間小于下滑所需時(shí)間【解析】（1）a、b開始運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢回路中的感應(yīng)電流桿所受安培力桿受力如圖，由牛頓定律：解得：（2）分析如下：桿上滑時(shí)，合力,與運(yùn)動(dòng)方向相反，桿減速，隨著速度減小，F(xiàn)m減小，合力減小，加速度減小，因此桿做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)一定高度后速度為0。在最高點(diǎn)，桿速度為0，加速度為gsin,，方向沿斜面向下。桿下滑時(shí)，合力,與運(yùn)動(dòng)方向相同，桿加速，隨著速度增大，F(xiàn)m增大，合力減小，加速度減小，因此桿做初速度我0、加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。（3）分析如下：上滑與下滑過程經(jīng)過的位移大小相等，而上滑時(shí)加速度大于，下滑時(shí)加速度小于，因此，上升時(shí)的平均加速度大于下降時(shí)的平均加