電磁感應(yīng)經(jīng)典高考題綜合1

1、. 高考電磁感應(yīng)經(jīng)典試題(精選）專題訓(xùn)練1.（2013全國新課標(biāo)理綜1第25題）如圖，兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為，間距為l。導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器，電容為c。導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直于導(dǎo)軌平面。在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒，棒可沿導(dǎo)軌下滑，且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。已知金屬棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度大小為g。忽略所有電阻。讓金屬棒從導(dǎo)軌上端由靜止開始下滑，求: (1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關(guān)系；(2)金屬棒的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系。2.(2012上海物理）如圖，質(zhì)量為m的足夠長金屬導(dǎo)軌abcd放在光滑的絕

2、緣水平面上。一電阻不計(jì)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒pq放置在導(dǎo)軌上，始終與導(dǎo)軌接觸良好，pqbc構(gòu)成矩形。棒與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為，棒左側(cè)有兩個(gè)固定于水平面的立柱。導(dǎo)軌bc段長為l，開始時(shí)pq左側(cè)導(dǎo)軌的總電阻為r，右側(cè)導(dǎo)軌單位長度的電阻為r0。以ef為界，其左側(cè)勻強(qiáng)磁場方向豎直向上，右側(cè)勻強(qiáng)磁場水平向左，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b。在t=0時(shí)，一水平向左的拉力f垂直作用在導(dǎo)軌的bc邊上，使導(dǎo)軌由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為a。（1）求回路中感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的表達(dá)式；（2）經(jīng)過多長時(shí)間拉力f達(dá)到最大值，拉力f的最大值為多少？（3）某過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為q，導(dǎo)軌克服摩擦力做功為w，求導(dǎo)軌動(dòng)能

3、的增加量。精品.3.（22分）（2012浙江理綜）為了提高自行車夜間行駛的安全性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍”裝置。如圖所示，自行車后輪由半徑r1=5.010-2m的金屬內(nèi)圈、半徑r2=0.40m的金屬外圈和絕緣幅條構(gòu)成。后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為r的小燈泡。在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.10t、方向垂直紙面向外的“扇形”勻強(qiáng)磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角=/6 。后輪以角速度 =2rad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。若不計(jì)其它電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)。（1）當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時(shí)，求感應(yīng)電動(dòng)勢e，并指出ab上的電流方向；（2

4、）當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時(shí)，畫出“閃爍”裝置的電路圖；（3）從金屬條ab進(jìn)入“扇形”磁場時(shí)開始，經(jīng)計(jì)算畫出輪子一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差uab隨時(shí)間t變化的uab-t圖象；（4）若選擇的是“1.5v、0.3a”的小燈泡，該“閃爍”裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度b、后輪外圈半徑r2、角速度和張角等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計(jì)方案，請給出你的評價(jià)。精品.4.（2011海南物理）如圖，ab和cd是兩條豎直放置的長直光滑金屬導(dǎo)軌，mn和mn是兩根用細(xì)線連接的金屬桿，其質(zhì)量分別為m和2m。豎直向上的外力f作用在桿mn上，使兩桿水平靜止，并剛好與導(dǎo)軌接觸；兩桿的總電阻為r，

5、導(dǎo)軌間距為。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌所在平面垂直。導(dǎo)軌電阻可忽略，重力加速度為g。在t=0時(shí)刻將細(xì)線燒斷，保持f不變，金屬桿和導(dǎo)軌始終接觸良好。求（1）細(xì)線燒斷后，任意時(shí)刻兩桿運(yùn)動(dòng)的速度之比；（2） 兩桿分別達(dá)到的最大速度。5.（2008天津理綜）磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡化為如下模型，固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為r，金屬框置于xoy平面內(nèi)，長邊mn長為l平行于y軸，寬度為d的np邊平行于x軸，如圖1所示列車軌道沿ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度b沿ox方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期

6、為，最大值為b0，如圖2所示，金屬框同一長邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場以速度v0沿ox方向勻速平移設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，mm、pq邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略，并忽略一切阻力列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v（vv0）簡要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理；為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，寫出mm、pq邊應(yīng)處于磁場中的什么位置及與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式；計(jì)算在滿足第問的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大小精品.6.（2007上海物理）如圖（a）所示，光滑的平行長直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，間距為l、導(dǎo)軌左端接有阻值為r的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不

7、計(jì)，且接觸良好。在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b。開始時(shí)，導(dǎo)體棒靜止于磁場區(qū)域的右端，當(dāng)磁場以速度v1勻速向右移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒隨之開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達(dá)到恒定速度，此時(shí)導(dǎo)體棒仍處于磁場區(qū)域內(nèi)。（1）求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2；（2）為使導(dǎo)體棒能隨磁場運(yùn)動(dòng)，阻力最大不能超過多大？（3）導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？（4）若t0時(shí)磁場由靜止開始水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過較短時(shí)間后，導(dǎo)體棒也做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其v-t關(guān)系如圖（b）所示，已知在時(shí)刻t導(dǎo)體棋睥瞬時(shí)速度大小為vt，

8、求導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。精品.7.（2003廣東物理，18）如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為r0=0.10/m，導(dǎo)軌的端點(diǎn)p、q用電阻可以忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離l=0.20m。有隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場垂直于桌面，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度b與時(shí)間t的關(guān)系為b=kt，比例系數(shù)k=0.020t/s。一電阻不計(jì)的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦低滑動(dòng)，在滑動(dòng)過程中保持與導(dǎo)軌垂直。在t=0時(shí)刻，金屬桿緊靠在p、q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?dòng)，求在t=6.0s時(shí)金屬桿所受的安培力。甲f8.（2003天津理綜）兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一

9、水平面上，磁感強(qiáng)度b=0.50t的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)軌間的距離l=0.20m。連兩質(zhì)量均為m=0.10kg的平行金屬桿甲，乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的電阻為r=0.50，在t=0時(shí)刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行、大小為0.20n的恒力f作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。經(jīng)過t=5.0s，金屬桿甲的加速度為a=1.37m/s2，問此時(shí)兩金屬桿的速度各為多少？乙9.2014北京卷 (20分)導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度來認(rèn)識如圖所示，固定于水平面的精品.u形導(dǎo)線框處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，金

10、屬直導(dǎo)線mn在與其垂直的水平恒力f作用下，在導(dǎo)線框上以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)，速度v與恒力f方向相同；導(dǎo)線mn始終與導(dǎo)線框形成閉合電路已知導(dǎo)線mn電阻為r，其長度l恰好等于平行軌道間距，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.忽略摩擦阻力和導(dǎo)線框的電阻(1) 通過公式推導(dǎo)驗(yàn)證：在t時(shí)間內(nèi)，f對導(dǎo)線mn所做的功w等于電路獲得的電能w電，也等于導(dǎo)線mn中產(chǎn)生的熱量q; (2)若導(dǎo)線mn的質(zhì)量m8.0 g、長度l0.10 m，感應(yīng)電流i1.0 a，假設(shè)一個(gè)原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，計(jì)算導(dǎo)線mn中電子沿導(dǎo)線長度方向定向移動(dòng)的平均速率ve(下表中列出一些你可能會(huì)用到的數(shù)據(jù))；阿伏伽德羅常數(shù)na6.01023 mol1元電荷e1.6

11、1019 c導(dǎo)線mn的摩爾質(zhì)量 6.0102 kg/mol(3) 經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為，金屬的電阻源于定向運(yùn)動(dòng)的自由電子和金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞展開你想象的翅膀，給出一個(gè)合理的自由電子的運(yùn)動(dòng)模型；在此基礎(chǔ)上，求出導(dǎo)線mn中金屬離子對一個(gè)自由電子沿導(dǎo)線長度方向的平均作用力f的表達(dá)式10.【2015廣東35-】(18分)如圖17(a)所示，平行長直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距l(xiāng)0.4m，導(dǎo)軌右端接有阻值r1的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好，導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，bd連線與導(dǎo)軌垂直，長度也為l，從0時(shí)刻開始，磁感應(yīng)強(qiáng)度b

12、的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖17(b)所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1s后剛好進(jìn)入磁場，若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v1m/s做直線運(yùn)動(dòng)，求：精品.(1)進(jìn)入磁場前，回路中的電動(dòng)勢e；棒在運(yùn)動(dòng)過程中受到的最大安培力f，以及棒通過三角形abd區(qū)域時(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式。11.2016全國卷 如圖1所示，兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi)，其左端接一阻值為r的電阻；一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上；在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為s的區(qū)域，區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小b1隨時(shí)間t的變化關(guān)系為b1kt，式中k為常量；在金屬棒右側(cè)還有一勻強(qiáng)磁場區(qū)

13、域，區(qū)域左邊界mn(虛線)與導(dǎo)軌垂直，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0，方向也垂直于紙面向里某時(shí)刻，金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻恰好以速度v0越過mn，此后向右做勻速運(yùn)動(dòng)金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽略不計(jì)求：(1)在t0到tt0時(shí)間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷量的絕對值；(2)在時(shí)刻t(tt0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小精品.12.（08上海卷）（14分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為r、內(nèi)阻為r1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬球，在m、n處與相距為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬軌道m(xù)e、nf相接，ef之間接有電阻r2，已知r112r，

14、r24r。在mn上方及cd下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場i和ii，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab，從半圓環(huán)的最高點(diǎn)a處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，高平行軌道中夠長。已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時(shí)的速度大小為v1，下落到mn處的速度大小為v2。（1）求導(dǎo)體棒ab從a下落r/2時(shí)的加速度大小。（2）若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場ii后棒中電流大小始終不變，求磁場i和ii之間的距離h和r2上的電功率p2。（3）若將磁場ii的cd邊界略微下移，導(dǎo)體棒ab剛進(jìn)入磁場ii時(shí)速度大小為v3，要使其在外力f作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a，求所加外力f

15、隨時(shí)間變化的關(guān)系式。20.（12分）兩根足夠長的固定的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離為。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒，構(gòu)成矩形回路，如 13.精品.圖所示兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量皆為，電阻皆為r，回路中其余部分的電阻可不計(jì)在整個(gè)導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為設(shè)兩導(dǎo)體棒均可沿導(dǎo)軌無摩擦地滑行開始時(shí)，棒靜止，棒有指向棒的初速度（見圖）若兩導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)中始終不接觸，求：（1）在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少?（2）當(dāng)棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊臅r(shí)，棒的加速度是多少？14.07廣東卷 （17分）如圖15（a）所示，一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距l(xiāng)，距左端l處的中間一段被彎成半徑為h的1/4圓弧

16、，導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差h的水平面上。圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無磁場，右段區(qū)域存在磁場b0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場b（t），如圖15（b）所示，兩磁場方向均豎直向上。在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過時(shí)間t0滑到圓弧頂端。設(shè)金屬棒在回路中的電阻為r，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g。問金屬棒在圓弧內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，回路中感應(yīng)電流的大小和方向是否發(fā)生改變？為什么？求0到時(shí)間t0內(nèi)，回路中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量。探討在金屬棒滑到圓弧底端進(jìn)入勻強(qiáng)磁場b0的一瞬間，回路中感應(yīng)電流的大小和方向。精品.15.04（春季）（18分）如圖，直角三角形導(dǎo)

17、線框abc固定在勻強(qiáng)磁場中，ab是一段長為l、電阻為r的均勻?qū)Ь€，ac和bc的電阻可不計(jì)，ac長度為。磁場的磁感強(qiáng)度為b，方向垂直于紙面向里?，F(xiàn)有一段長度為、電阻為的均勻?qū)w桿mn架在導(dǎo)線框上，開始時(shí)緊靠ac，然后沿ac方向以恒定速度v向b端滑動(dòng)，滑動(dòng)中始終與ac平行并與導(dǎo)線框保持良好接觸。當(dāng)mn滑過的距離為時(shí)，導(dǎo)線ac中的電流是多大？方向如何？精品.16.06（江蘇卷）（17分）如圖所示，頂角=45，的金屬導(dǎo)軌mon固定在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌處在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中。一根與on垂直的導(dǎo)體棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿導(dǎo)軌mon向右滑動(dòng)，導(dǎo)體棒的質(zhì)量為 m，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長度的

18、電阻均為r，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)的a和b，導(dǎo)體棒在滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌良好接觸。t=0時(shí)，導(dǎo)體棒位于頂角o處，求： （1）t時(shí)刻流過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度i和電流方向。 （2）導(dǎo)體棒作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)水平外力f的表達(dá)式。 （3）導(dǎo)體棒在0t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱q。 （4）若在to 時(shí)刻將外力f撤去，導(dǎo)體棒最終在導(dǎo)軌上靜止時(shí)的坐標(biāo)x。fa1b1c1d1x1y1a2b2c2d2x2y217. 04（全國卷）(18分)圖中a1b1c1d1和a2b2c2d2為在同一豎直面內(nèi)的金屬導(dǎo)軌，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌所在的平面(紙面)向里。導(dǎo)軌的a1b1段與a2b2段是豎直的，距離為l1；c1d1段與c2d2段也是豎直的，距離為l2。x1y1與x2y2為兩根用不可伸長的絕緣輕線相連的金屬細(xì)桿，質(zhì)量分別為m1和m2，它們都垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌保持光滑接觸。兩桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的總電阻為r。f為作用于金屬桿x1y1上的豎直向上的恒力。已知兩桿運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，已勻速向上運(yùn)