高考物理復(fù)習(xí)專題(電磁感應(yīng))

1、高考物理復(fù)習(xí)專題（電磁感應(yīng)）1.(2014大綱全國(guó)，20，6分)很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放,形成一很長(zhǎng)的豎直圓筒。一條形磁鐵沿圓筒的中心軸豎直放置,其下端與圓筒上端開(kāi)口平齊。讓條形磁鐵從靜止開(kāi)始下落。條形磁鐵在圓筒中的運(yùn)動(dòng)速率()A.均勻增大B.先增大,后減小C.逐漸增大,趨于不變D.先增大,再減小,最后不變答案 1.C解析 1.對(duì)磁鐵受力分析可知,磁鐵重力不變,磁場(chǎng)力隨速率的增大而增大,當(dāng)重力等于磁場(chǎng)力時(shí),磁鐵勻速下落,所以選C。2.(2014江蘇，7，3分)如圖所示,在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯,現(xiàn)接通交流電源,過(guò)了幾分鐘,杯內(nèi)的水沸騰起來(lái)。若要縮短上述加熱時(shí)間,下列措施可行的

2、有()A.增加線圈的匝數(shù)B.提高交流電源的頻率C.將金屬杯換為瓷杯D.取走線圈中的鐵芯答案 2.AB解析 2.該裝置的工作原理是,線圈內(nèi)變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),從而使金屬杯體內(nèi)產(chǎn)生渦流,再把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使杯內(nèi)的水發(fā)熱。交流電源的頻率一定時(shí),線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)越強(qiáng),杯體內(nèi)磁通量變化就越快,產(chǎn)生的渦流就越大,增加線圈的匝數(shù)會(huì)使線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng),而取走線圈中的鐵芯會(huì)使線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)減弱,故A對(duì)、D錯(cuò)。交流電源的頻率增大,杯體內(nèi)磁通量變化加快,產(chǎn)生的渦流增大,故B正確。瓷為絕緣材料,不能產(chǎn)生渦流,故C錯(cuò)。3.(2014江蘇，1，3分)如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長(zhǎng)為a,線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂

3、直,且一半處在磁場(chǎng)中。在t時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過(guò)程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A.B.C.D.答案 3.B解析 3.由法拉第電磁感應(yīng)定律知線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n=nS=n,得E=,選項(xiàng)B正確。4.(2014四川，6，6分)如圖所示,不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置,光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上,H、P的間距很小。質(zhì)量為0.2 kg的細(xì)金屬桿CD恰好無(wú)擠壓地放在兩擋板之間,與金屬框接觸良好并圍成邊長(zhǎng)為1 m的正方形,其有效電阻為0.1 。此時(shí)在整個(gè)空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B=(0.4-0

4、.2t)T,圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?。框、擋板和桿不計(jì)形變。則()A.t=1 s時(shí),金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB.t=3 s時(shí),金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC.t=1 s時(shí),金屬桿對(duì)擋板P的壓力大小為0.1 ND.t=3 s時(shí),金屬桿對(duì)擋板H的壓力大小為0.2 N答案 4.AC解析 4.據(jù)已知B=(0.4-0.2t)T可知t=1 s時(shí),正方向的磁場(chǎng)在減弱,由楞次定律可判定電流方向?yàn)橛蒀到D,A項(xiàng)正確。同理可判定B項(xiàng)錯(cuò)誤。t=1 s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Ssin 30=0.1 V,I=E/R=1 A,安培力F安=BIL=0.2 N,對(duì)桿受力分析如圖對(duì)擋板P的壓力大小為FN=FN=F安 cos 60=0.

5、1 N,C項(xiàng)正確。同理可得t=3 s時(shí)對(duì)擋板H的壓力大小為0.1 N,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.(2014福建，15，4分)如圖8所示,上下開(kāi)口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置,小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部,則小磁塊()圖8A.在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)B.在兩個(gè)下落過(guò)程中的機(jī)械能都守恒C.在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng)D.落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大答案 5.C解析 5.小磁塊在銅管中下落時(shí),由于電磁阻尼作用,不做自由落體運(yùn)動(dòng),而在塑料管中不受阻力作用而做自由落體運(yùn)動(dòng),因此在P中下落得慢,用時(shí)長(zhǎng),到達(dá)底端速度小,C項(xiàng)正確,A、B、D錯(cuò)誤。6.(2014安徽，20，6分)英

6、國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為,磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場(chǎng)。如圖所示,一個(gè)半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置,環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加,其變化率為k,若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周,則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做功的大小是()A.0B.r2qkC.2r2qkD.r2qk答案 6.D解析 6.變化的磁場(chǎng)使回路中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)E=S=kr2,則感生電場(chǎng)對(duì)小球的作用力所做的功W=qU=qE=qkr2,選項(xiàng)D正確。7.(2014山東，16，6分)如圖,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi),通有恒定電流的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線垂直并緊靠軌道固定,導(dǎo)體棒與軌道垂

7、直且接觸良好。在向右勻速通過(guò)M、N兩區(qū)的過(guò)程中,導(dǎo)體棒所受安培力分別用FM、FN表示。不計(jì)軌道電阻。以下敘述正確的是()A.FM向右B.FN向左C.FM逐漸增大D.FN逐漸減小答案 7.BCD解析 7.直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)在M區(qū)域垂直紙面向外,在N區(qū)域垂直紙面向里,根據(jù)右手定則,導(dǎo)體棒上的感應(yīng)電流在M區(qū)域向下,在N區(qū)域向上,由左手定則判定,在M、N區(qū)域?qū)w棒所受安培力均向左,故A錯(cuò)誤,B正確;I感=,F安=BI感L=,離直導(dǎo)線越近處B越大,所以FM逐漸增大,FN逐漸減小,C、D正確。8.(2014課標(biāo)全國(guó)卷，18，6分)如圖(a),線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上。在ab線圈中通以變化的電流。用示波

8、器測(cè)得線圈cd間電壓如圖(b)所示。已知線圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線圈的電流成正比,則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中,可能正確的是()答案 8.C解析 8.通電線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)B=kI(k為比例系數(shù));在另一線圈中的磁通量=BS=kIS,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,在另一線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n,由圖(b)可知,|Ucd|不變,則不變,故不變,故選項(xiàng)C正確。9.(2014課標(biāo)全國(guó)卷，14，6分)在法拉第時(shí)代,下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中,能觀察到感應(yīng)電流的是()A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,然后觀察電流表的變化B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈,然后觀察

9、電流表的變化C.將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接,往線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表的變化D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈,分別接電源和電流表,在給線圈通電或斷電的瞬間,觀察電流表的變化答案 9.D解析 9.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路,因線圈中的磁通量沒(méi)有變化,故不能觀察到感應(yīng)電流,選項(xiàng)A不符合題意;在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈時(shí),如果通電線圈通以恒定電流,產(chǎn)生不變的磁場(chǎng),則在另一線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,選項(xiàng)B不符合題意;在線圈中插入條形磁鐵后,再到相鄰房間去觀察電流表時(shí),磁通量已不再變化,因此也不能觀察到感應(yīng)電流,選項(xiàng)C不符合題意;繞在同一鐵環(huán)上

10、的兩個(gè)線圈,在給一個(gè)線圈通電或斷電的瞬間,線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化,使穿過(guò)另一線圈的磁通量變化,因此,能觀察到感應(yīng)電流,選項(xiàng)D符合題意。10.（2014重慶楊家坪中學(xué)高三下學(xué)期第一次月考物理試題，5）如圖，在水平面(紙面) 內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、Ac和MN其中ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成“v” 字型導(dǎo)軌。空間存在垂直于紙面的均勻碰場(chǎng)。用力使MN向右勻速運(yùn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)運(yùn)動(dòng)中MN始終與bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸。下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線可能正確的是（ ）答案 10.5A解析 10.：設(shè)bac=2，單位長(zhǎng)度電阻為R0則MN切割產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E=BLv=Bv2vttan

11、=2Bv2ttan回路總電阻為R(2vttan+) R0vtR0(2tan+) 由閉合電路歐姆定律得：I=，i與時(shí)間無(wú)關(guān)，是一定值，故A正確，BCD錯(cuò)誤。11.（2014重慶名校聯(lián)盟高三聯(lián)合考試物理試題，5）如圖所示，電阻不計(jì)的豎直光滑金屬軌道PMNQ，其PMN部分是半徑為r的1/4圓弧，NQ部分水平且足夠長(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于PMNQ平面指向紙里. 一粗細(xì)均勻的金屬桿質(zhì)量為m，電阻為R，長(zhǎng)為r，從圖示位置由靜止釋放，若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，金屬桿與軌道始終保持良好接觸，則（ ）A桿下滑過(guò)程機(jī)械能守恒B桿最終不可能沿NQ勻速運(yùn)動(dòng)C桿從釋放到桿全部滑至水平軌道過(guò)程中產(chǎn)生的電能等

12、于D桿從釋放到桿全部滑至水平軌道過(guò)程中，通過(guò)桿的電荷量等于答案 11.5D解析 11.：桿在下滑過(guò)程中，桿與金屬導(dǎo)軌組成閉合回路，磁通量在改變，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，桿將受到安培力作用，則桿的機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；桿最終沿水平面時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，不受安培力作用而做勻速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)；桿從釋放到滑至水平軌道過(guò)程，重力勢(shì)能減小mgr，產(chǎn)生的電能和棒的動(dòng)能，由能量守恒定律得知：桿上產(chǎn)生的電能小于mgr，故C錯(cuò)誤；桿與金屬導(dǎo)軌組成閉合回路磁通量的變化量為=B（r2r2），根據(jù)推論q=，得到通過(guò)桿的電量為q=，故D正確。12.（2014山西忻州一中、康杰中學(xué)、臨汾一中、長(zhǎng)治二中四校高三第三次聯(lián)考理科綜合試題

13、，21）如圖甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向上。t=0時(shí)對(duì)棒施一平行于導(dǎo)軌的外力F，棒由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)R的感應(yīng)電流隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。下列關(guān)于穿過(guò)回路abPMa的磁通量和磁通量的瞬時(shí)變化率以及ab兩端的電勢(shì)差Uab和通過(guò)棒的電荷量q隨時(shí)間變化的圖象中，正確的是（ ）答案 12.21BD解析 12.：由電流圖象得，I=kt，k是比例系數(shù)設(shè)金屬棒長(zhǎng)為L(zhǎng)。由圖看出，通過(guò)R的感應(yīng)電流隨時(shí)間t增大，根據(jù)法拉第電

14、磁感應(yīng)定律得知，穿過(guò)回路的磁通量是非均勻變化的，-t應(yīng)是曲線，故A錯(cuò)誤，由、I=kt、E=得 =kt（R+r），則與t成正比，故B正確；a、b兩端的電圧Uab=kRt，則Uab與t成正比，故C錯(cuò)；通過(guò)導(dǎo)體棒的電量為：Q=It=kt2，故Q-t圖象為拋物線，故D正確。13.（2014山東濰坊高三3月模擬考試?yán)砜凭C合試題，19）如圖所示，三條平行虛線位于紙面內(nèi)，中間虛線兩側(cè)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度等大反向菱形閉合導(dǎo)線框ABCD位于紙面內(nèi)且對(duì)角線AC與虛線垂直，磁場(chǎng)寬度與對(duì)角線AC長(zhǎng)均為正現(xiàn)使線框沿AC方向勻速穿過(guò)一磁場(chǎng)，以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，則從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)到A點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)的

15、過(guò)程中，線框中電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系，以下可能正確的是（ ）答案 13.19D解析 13.：線圈在進(jìn)磁場(chǎng)的過(guò)程中，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針?lè)较?，為正值，在通過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)的分界線時(shí)，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的方向沿順時(shí)針?lè)较颍瑸樨?fù)值，線圈出磁場(chǎng)的過(guò)程中，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針，為負(fù)值故AC錯(cuò)誤；設(shè)BD=L在線圈進(jìn)入磁場(chǎng)一半的過(guò)程中，切割的有效長(zhǎng)度均勻增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻增大，則感應(yīng)電流均勻增大，當(dāng)BD剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流最大為 I1=i0；在線圈進(jìn)入磁場(chǎng)全部過(guò)程中，切割的有效長(zhǎng)度均勻減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻減小，則感應(yīng)電流均勻減小至零；線圈通過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)的分界線時(shí)，

16、切割的有效長(zhǎng)度先均勻增大，感應(yīng)電流均勻增大，當(dāng)BD通過(guò)磁場(chǎng)分界線時(shí)，感應(yīng)電流最大為 I2=2i0；后均勻減小至零；在線圈出磁場(chǎng)一半的過(guò)程中，在線圈全部出磁場(chǎng)的過(guò)程中，切割的有效長(zhǎng)度先均勻增大后均勻減小，感應(yīng)電流先均勻增大后均勻減小，此過(guò)程感應(yīng)電流最大為 I3=i0；故D正確，B錯(cuò)誤。14.（2014江西重點(diǎn)中學(xué)協(xié)作體高三年級(jí)第一次聯(lián)考，21）如圖所示，兩根相距為L(zhǎng)的平行直導(dǎo)軌水平放置，R為固定電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。電阻阻值也為R的金屬桿MN垂直于導(dǎo)軌放置，桿與導(dǎo)軌之間有摩擦，整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。t=0時(shí)刻對(duì)金屬桿施加一水平外力F作用，使金屬桿從靜止開(kāi)始做勻加速直

17、線運(yùn)動(dòng)。下列關(guān)于外力F、通過(guò)R的電流I、摩擦生熱Q（圖C為拋物線）、外力F的功率P隨時(shí)間t變化的圖像中正確的是（ ）答案 14.21BC解析 14.：金屬桿從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，A錯(cuò)；電路中的電流為，B正確；電路中產(chǎn)生的熱量為，C正確；由牛頓第二定律可得外力F=ma+, D錯(cuò)。15.（2014江西省紅色六校高三第二次聯(lián)考，21）如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)=0.6m，與水平面間的傾角為=37o，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，底端接有阻值為R=3的定值電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直向上穿過(guò)導(dǎo)軌平面。有一質(zhì)量為m=0.2kg，長(zhǎng)也為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，

18、導(dǎo)體棒的電阻為Ro=1，它與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.3?，F(xiàn)讓導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌底部以平行斜面的速度vo=10m/s向上滑行，上滑的最大距離為s=4m。 (sin37o=0.6，cos37o=0.8，g=10m/s2) ，以下說(shuō)法正確的是（ ）A. 把運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒視為電源，最大輸出功率6.75WB. 導(dǎo)體棒最后可以下滑到導(dǎo)軌底部，克服摩擦力做的總功為10.0JC. 當(dāng)導(dǎo)體棒向上滑d=2m時(shí)，速度為7.07m/sD. 導(dǎo)體棒上滑的整個(gè)過(guò)程中，在定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為2.46J答案 15.21. AD解析 15.：導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，A對(duì)；導(dǎo)體棒最后可以

19、下滑到導(dǎo)軌底部，克服摩擦力做的總功為，B錯(cuò)；設(shè)當(dāng)導(dǎo)體棒向上滑d=2m時(shí)的速度為，導(dǎo)體棒以vo=10m/s上滑到最高點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得，導(dǎo)體棒由位置上滑到最高點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得，聯(lián)立上述三式可得 FA，根據(jù)牛頓第二定律可得，則線框可能加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確；若ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)的瞬間mg FA，根據(jù)牛頓第二定律可得，則線框可能加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，項(xiàng)正確；由功能關(guān)系可得，解得線框克服安培力做功為，故項(xiàng)正確。由動(dòng)量定理可得，故項(xiàng)錯(cuò)。39.(北京市西城區(qū)2014屆高三上學(xué)期期末考試) 如圖所示，固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做

20、勻速運(yùn)動(dòng)。t=0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，此時(shí)MN到達(dá)的位置恰好使MbcN構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t=0開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的示意圖為答案 39.12. C解析 39.通過(guò)閉合回路的磁通量不變，則MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，有B0l2Bl(l+vt) ，解得B=，故只有項(xiàng)符合要求。40.(2014江蘇，13，15分)如圖所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一傾斜的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),長(zhǎng)為3d,導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為,在導(dǎo)軌的中部刷有一段長(zhǎng)為d的薄絕緣涂層。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌的頂端由靜止釋放,在滑上涂層之前已經(jīng)做勻

21、速運(yùn)動(dòng),并一直勻速滑到導(dǎo)軌底端。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直,且僅與涂層間有摩擦,接在兩導(dǎo)軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計(jì),重力加速度為g。求:(1)導(dǎo)體棒與涂層間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小v;(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。答案 40. (1)tan (2)(3)2mgd sin -解析 40.(1)在絕緣涂層上受力平衡mg sin =mg cos 解得=tan (2)在光滑導(dǎo)軌上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv感應(yīng)電流I=安培力F安=BIL受力平衡F安=mg sin 解得v=(3)摩擦生熱Q摩=mgd cos 由能量守恒定律得3mgd sin =Q+Q摩+mv2解得Q=2mgd

22、 sin -41.(2014福建，22，20分)如圖,某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道,管道的長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為d、高為h,上下兩面是絕緣板,前后兩側(cè)面M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板,兩導(dǎo)體板與開(kāi)關(guān)S和定值電阻R相連。整個(gè)管道置于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向沿z軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。管道內(nèi)始終充滿電阻率為的導(dǎo)電液體(有大量的正、負(fù)離子),且開(kāi)關(guān)閉合前后,液體在管道進(jìn)、出口兩端壓強(qiáng)差的作用下,均以恒定速率v0沿x軸正向流動(dòng),液體所受的摩擦阻力不變。(1)求開(kāi)關(guān)閉合前,M、N兩板間的電勢(shì)差大小U0;(2)求開(kāi)關(guān)閉合前后,管道兩端壓強(qiáng)差的變化p;(3)調(diào)整矩形管道的寬和高,但保持其它量和矩形管道的

23、橫截面積S=dh不變,求電阻R可獲得的最大功率Pm及相應(yīng)的寬高比d/h的值。答案 41. (1)Bdv0(2)(3)解析 41.(1)設(shè)帶電離子所帶的電量為q,當(dāng)其所受的洛侖茲力與電場(chǎng)力平衡時(shí),U0保持恒定,有qv0B=q得U0=Bdv0(2)設(shè)開(kāi)關(guān)閉合前后,管道兩端壓強(qiáng)差分別為p1、p2,液體所受的摩擦阻力均為f,開(kāi)關(guān)閉合后管道內(nèi)液體受到安培力為F安,有p1hd=fp2hd=f+F安F安=BId根據(jù)歐姆定律,有I=兩導(dǎo)體板間液體的電阻r=由式得p=(3)電阻R獲得的功率為P=I2RP=R當(dāng)=時(shí)電阻R獲得的最大功率Pm=42.(2014安徽，23，16分)如圖1所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0

24、.5 T,其方向垂直于傾角為30的斜面向上。絕緣斜面上固定有“”形狀的光滑金屬導(dǎo)軌MPN(電阻忽略不計(jì)),MP和NP長(zhǎng)度均為2.5 m,MN連線水平,長(zhǎng)為3 m。以MN中點(diǎn)O為原點(diǎn)、OP為x軸建立一維坐標(biāo)系Ox。一根粗細(xì)均勻的金屬桿CD,長(zhǎng)度d為3 m、質(zhì)量m為1 kg、電阻R為0.3 ,在拉力F的作用下,從MN處以恒定速度v=1 m/s在導(dǎo)軌上沿x軸正向運(yùn)動(dòng)(金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好)。g取10 m/s2。(1)求金屬桿CD運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E及運(yùn)動(dòng)到x=0.8 m處電勢(shì)差UCD;(2)推導(dǎo)金屬桿CD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)過(guò)程中拉力F與位置坐標(biāo)x的關(guān)系式,并在圖2中畫(huà)出F-x關(guān)系圖象;(3)

25、求金屬桿CD從MN處運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的全過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱。答案 42.見(jiàn)解析解析 42.(1)金屬桿CD在勻速運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv(l=d),解得E=1.5 V(D點(diǎn)電勢(shì)高)當(dāng)x=0.8 m時(shí),金屬桿在導(dǎo)軌間的電勢(shì)差為零。設(shè)此時(shí)桿在導(dǎo)軌外的長(zhǎng)度為l外,則l外=d-d、OP=,得l外=1.2 m由楞次定律判斷D點(diǎn)電勢(shì)高,故CD兩端電勢(shì)差UCD=-Bl外v,即UCD=-0.6 V(2)桿在導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度l與位置x關(guān)系是l=d=3-x對(duì)應(yīng)的電阻Rl為Rl=R,電流I=桿受的安培力F安=BIl=7.5-3.75x根據(jù)平衡條件得F=F安+mg sin F=12.5-3.75x(0x2)畫(huà)出的F-x圖

26、象如圖所示。(3)外力F所做的功WF等于F-x圖線下所圍的面積,即WF=2 J=17.5 J而桿的重力勢(shì)能增加量Ep=mg sin 故全過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱Q=WF-Ep=7.5 J43.(2014浙江，24，20分)某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)發(fā)電測(cè)速裝置,工作原理如圖所示。一個(gè)半徑為R=0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上,一根長(zhǎng)為R的金屬棒OA,A端與導(dǎo)軌接觸良好,O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個(gè)半徑為r=R/3的圓盤,圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。圓盤上繞有不可伸長(zhǎng)的細(xì)線,下端掛著一個(gè)質(zhì)量為m=0.5 kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T。

27、a點(diǎn)與導(dǎo)軌相連,b點(diǎn)通過(guò)電刷與O端相連。測(cè)量a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放,下落h=0.3 m時(shí),測(cè)得U=0.15 V。(細(xì)線與圓盤間沒(méi)有滑動(dòng),金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計(jì),重力加速度g=10 m/s2)(1)測(cè)U時(shí),與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”?(2)求此時(shí)鋁塊的速度大小;(3)求此下落過(guò)程中鋁塊機(jī)械能的損失。第24題圖答案 43.(1)正極(2)2 m/s(3)0.5 J解析 43.(1)由右手定則知,金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由OA,故A端電勢(shì)高于O端電勢(shì),與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”。(2)由電磁感應(yīng)定律得U=E=BR2U=BR2v=r=

28、R所以v=2 m/s(3)E=mgh-mv2E=0.5 J44.(2014天津，11，18分)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角=30的斜面上,導(dǎo)軌電阻不計(jì),間距L=0.4 m。導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN,中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下,中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上,兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=0.5 T。在區(qū)域中,將質(zhì)量m1=0.1 kg,電阻R1=0.1 的金屬條ab放在導(dǎo)軌上,ab剛好不下滑。然后,在區(qū)域中將質(zhì)量m2=0.4 kg,電阻R2=0.1 的光滑導(dǎo)體棒cd置于導(dǎo)軌上,由靜止開(kāi)始下滑。cd在滑動(dòng)過(guò)程中始終處于區(qū)域的磁場(chǎng)中,ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸,取g=10 m/s2。問(wèn)(1)cd下滑的過(guò)程中,ab中的電流方向;(2)ab剛要向上滑動(dòng)時(shí),cd的速度v多大;(3)從cd開(kāi)始下滑到ab剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中,cd滑動(dòng)的距離x=3.8 m,此過(guò)程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少。答案 44.(1)由a流向b(2)5 m/s(3)1.3 J解析 44.(1)由a流向b。(2)開(kāi)始放置ab剛好不下滑時(shí),ab所受摩擦力為最大靜摩擦力,設(shè)其為Fmax,有Fmax=m1g sin 設(shè)ab剛好要上滑時(shí),cd棒的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E,由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=BLv設(shè)電路中的感應(yīng)電流為I,由閉