2019-2020年高考物理 电磁感应专题练习.doc

2019-2020年高考物理 电磁感应专题练习1(16分)如图所示的U形导轨水平放置，导轨宽l1 m，左端连接阻值为0.4的电阻R在导轨上垂直于导轨放一电阻为0. 1的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m48g的重物，图中L1.6 m开始时重物与水平地面接触并处于静止整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0005 T，并且以的变化率在增大不计摩擦阻力(g取10ms2)，求(1)至少经过多长时间才能将重物吊起? 59s(2)当重物刚要被吊起时,在电阻R上产生的热量为多少? 0.6J2 (16分)如图甲所示，平行金属导轨与水平面的夹角为=-37，导轨间距为L=1m，底端接有电阻R=6，虚线00下方有垂直于导轨平面向下的匀强磁场。现将质量m=1kg、电阻r=3的金属杆 ab，从00上方某处静止释放，杆下滑4m过程中(没有滑到底端)始终保持与导轨垂直且良好接触，杆的加速度a与下滑距离s的关系如图乙所示。sin37=06，cos37=08，g=10ms2。求：(1)金属杆db与导轨间的动摩擦因数的大小? 0.5(2)磁感应强度B的大小? 3T(3)杆下滑4m的过程中电阻R产生的热量QR是多少? 4J3.（16分）足够长的光滑平行金属导轨和水平放置，在其左端固定一个倾角为的光滑金属导轨，导轨相距均为,在水平导轨和倾斜导轨上，各有一根与导轨垂直的金属杆，两金属杆与水平导轨、倾斜导轨形成闭合回路。两金属杆质量均为、电阻均为,其余电阻不计，杆被销钉固定在倾斜导轨某处。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度为，方向竖直向上。当用水平向右、大小的恒力拉杆，使其达到最大速度时，立即撤销销钉，发现杆恰好能在原处仍然保持静止。（重力加速度为）（1）求杆运动中的最大速度。（2）求倾斜导轨的倾角。（3）若杆加速过程中发生的位移为，则杆加速过程中，求杆上产生的热量。 4(16分)如图所示，在相距为L的光滑的足够长的水平轨道上放有一金属杆AB，在光滑的倾斜轨道上放有另一个质量为的金属杆CD，金属杆与轨道接触良好，整个回路电阻为R，倾斜轨道与水平面夹角为。有一一个与水平轨道平面垂直、方向向下、磁感应强度为B1的匀强磁场；有另一个与倾斜轨道平面垂直、磁感应强度为B2的匀强磁场。为了使CD能够静止，金属杆船在外力F作用下向左匀速运动，试问：（1）匀强磁场B2的方向；（2）通过CD杆的电流大小；（3）外力F的功率是多大?6（16分）如图所示，宽度L=1.0m的足够长的U形金属框架水平放置，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1.0T，框架导轨上放一根质量m=0.2kg、电阻R=1.0的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数=0.5，现牵引力F以恒定功率P=12W使棒从静止开始沿导轨运动（ab棒始终与导轨接触良好且垂直），当棒的电阻R产生热量Q=7.0J时获得稳定速度，此过程中通过棒的电量q=4.1C。框架电阻不计，g取10m/s2。求：（1）ab棒达到的稳定速度多大？ v=3m/s（2）ab棒从静止到稳定速度的时间多少？ t=1s7（19分）如图甲所示，在一对平行光滑的金属导轨的上端连接一阻值为R=4的定值电阻，两导轨在同一平面内。质量为m=0.1kg，长为L=0.1m的导体棒ab垂直于导轨，使其从靠近电阻处由静止开始下滑，已知导体棒电阻为r=1，整个装置处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，导体棒下滑过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示。g10 m / s2。求：（1）导轨平面与水平面间夹角； 30（2）磁场的磁感应强度B； B5T（3）若靠近电阻处到底端距离s=20m，ab棒在下滑至底端前速度已达10m/s，求ab棒下滑整个过程中，电阻R上产生的焦耳热。QR4 JB R a b O 10 a / ms-2 v / ms-1 5 甲 乙 8（18分）如图示，两水平金属导轨平行放置，间距为L=20，其电阻不计，左端用一电阻为R=1的电阻丝连接。一质量为m=0.01的金属杆垂直于导轨放置在导轨上，金属杆处于导轨间部分的电阻为r=0.5。整个装置所在区域处于竖直向下的磁场中，其磁感强度随时间的变化关系是Bt=1+0.5t (T)。当t=0s时，金属杆距左侧电阻丝距离为L1=30。在t= 4s时，金属杆开始滑动，求： （1）金属杆在金属导轨上的最大静摩擦力。 （2）在t=0s至4s过程中，流过电阻丝的电量。 （3）对金属杆施加一个水平向右的拉力，在t=8s时，金属杆距左侧电阻丝距离为L2=50，向右运动的速度为0.1m/s,向右的加速度为1m/s2,可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求在t=8s时水平拉力的大小。LBtR9（20分）如图1所示，表面绝缘且光滑的斜面固定在水平地面上，斜面所在空间有一边界与斜面底边平行、宽度为d的匀强磁场，磁场方向垂直斜面。一个质量、总电阻R=025的正方形单匝金属框，放在斜面的顶端（金属框上边与重合）。现从t=0时开始释放金属框，金属框将沿斜面下滑。图2给出了金属框在下滑过程中速度v的二次方与对应的位移x的关系图象。取重力加速度g=l0m/s2。求 （1）斜面的倾角；30 （2）匀强磁场的磁感应强度B的大小； 5/6T （3）金属框在穿过磁场的过程中电阻上生热的功率。 1.0WRcdFab17(12分)如图所示，在一个足够长的间距为L0.5m的光滑水平金属框架上，垂直框架两边放置一根金属棒ab，质量m=10g，电阻r0.1。框架左端的电阻R0.5，其于部份电阻不计，垂直框架平面向下的匀强磁场的磁感应强度B0.1T。当用在框架平面内且平行于框架的恒定外力F=0.02N，使棒ab向右移动，求棒ab运动的最大速度。当棒以最大速度运动时，力F的功率PF是多少?当ab棒速度达到最大速度一半时，棒运动的加速度为多大？24（19分）如图所示，两根足够长倾角为300的平行导轨MN、PQ，相距为L1=20cm，M、P间接有阻值为R=5的电阻，N、Q与竖直放置的平行金属板S、K相连，导体棒ab可在导轨上无摩擦滑动，导体棒电阻为r=2.5。导轨的电阻不计。导轨MN、PQ所在区域有垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=7.5T。现使导体ab棒由静止开始滑下，达到最大速度且电路稳定后，从S板最上端靠近S板处由静止释放一带电量为q=210-6C，质量m=10mg的带电微粒，恬能从K板最下端靠近K板处飞出。已知S、K间距d=10cm，板长为L2=20cm，g取10m/s2。求：Nm30aB30bMPQPMSMK(1) 带电微粒通过金属板S、K的时间；(2) 导体棒ab运动的最大速度；(3) 导体棒ab的质量。30aBCDEFG30b24（19分） 如图所示，两根足够长倾角为300的平行导轨DE、GF，相距为d=0.5m，D、G间接有容量C=5000F的电容器。长为d，质量m=20g的导体棒ab可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计。整个装置处在磁感应强度为2.0T的匀强磁场中，磁场方向与导轨DE、GF所在的平面垂直。现使导体ab棒由静止开始滑下，经时间t速度v=10m/s。整个过程电容器未被击穿。求：(4) t时刻电容器所带的电量；(5) t的大小；(6) 时间t内有多少机械能转化为电磁能。PaRNMQbcdmvB24(19分)空间某区域内存在B1=0.5T，方向水平的匀强磁场，在磁场区域内有两根相距L1=0.6m的足够长的平行金属导轨PQ、MN，固定在竖直平面内(导轨所在平面与磁场垂直)，如图所示。PM间连接有阻值为R=2的电阻；QN间连接着两块水平放置的平行金属板a、b。a、b间的距离d=0.1m，板长L2=0.4m。一根电阻为r=1的细导体棒cd与导轨接触良好。不计导轨和导线的电阻。现使导体棒cd以速率v1=0.25m/s向右匀速运动时，一带正电的微粒以v=2m/s的速度，从a板右边缘水平飞入，恰能从b板边缘飞出。g取10m/s2。求：(1) a、b间的电压。(2)该带电微粒的比荷。(3)若导体棒cd以v2=0.5m/s速度向右匀速运动时，需在a、b板间加一垂直于a、b板的水平匀强磁场，才能使上述带电微粒从b板边缘飞出。求该磁场磁感应强度的大小。5.（10天津卷）（18分）如图所示，质量m1=0.1kg，电阻R1=0.3，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数=0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2=0.1的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2.（1）求框架开始运动时ab速度v的大小； （2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小。 4.（19分）如图甲所示，水平放置足够长的平行金属导轨间距L=1.0m，左右两端分别接有一个阻值为R=5.o的电阻，匀强磁场B=1.OT与导轨平面垂直，质量m = 0.1 kg、电阻r =的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好。现用一拉力F 作用在金属棒上，经过2s后撤去F，再经过0.55s金属棒停止运动。图乙所示为金属棒的vt图象，g = 10m/s2。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数；求：在0-2S内，写出力F与t的函数关系。 整个过程中金属棒运动的距离； m从撤去F到金属棒停止的过程中，每个电阻R上产生的焦耳热。 10(17分)如图所示，有小孔O和O的两金属板M、N正对并竖直放置，板间距为2d，分别与平行金属导轨连接，图示的区域有垂直导轨平面靠山向外的匀强磁场，磁感应强度为B，金属杆ab与导轨垂直且接触良好，并向右以速度v0匀速运动，某时刻ab进入磁场区域，同时一带正电粒子（不计重力）从O孔水平射入两板间，当ab刚离开磁场区域时，粒子到达O且速度为零。已知导轨间距为L，磁场区域的宽度均为d，求： av0OOvd2dbMN（1）ab在磁场区域运动时M、N板间场强大小；（2）粒子射入O孔时的速度；（3）粒子的比荷。10两根平行金属导轨固定水平放置，相距d=0.5m，a、b间接一个电阻R，R=1.5。在导轨上c、d两点处放一根质量m1=100g的金属棒，bc长L=1m，金属棒与导轨间的动摩擦因数=0.3。金属棒与导轨接触点间电阻r=0.5， 金属棒用不可伸长的细绳通过定滑轮与放在水平台上的质量为m2=120g小物块连接。如图甲所示。在金属导轨区域加一个竖直向上的匀强磁场，磁场随时间的变化关系如图乙所示。重力加速度g=10m/s2。求：（1）01.0s内回路中产生的感应电动势大小；（2）在磁场变化的全过程中，小物块没有离开水平台。则图乙中t0的最大值；1.0t01.03.0OB/ Tt /s图乙abcdBm2图甲（3）t0时，撤去支撑小物块的平台，求小物块下降的最大速度。 1、解析：以MN为研究对象，有BIL=FT；以重物为研究对象，有FT+FN=mg由于B在增大，安培力BIL增大，绳的拉力FT增大，地面的支持力FN减小，当FN=0时，重物将被吊起此时 (4分) (2分) B=3T (2分) (2分) (2分) (4分)2（1）a=2 m/s2（1分） mgsinmmgcosm（2分）解得，=0.5（1分）（2）设金属杆ab进入磁场前运动距离为s1，刚进入磁场时速度为v，则s1=1m （1分） v2=2a s1（1分）金属杆ab在磁场中做匀速直线运动，则mgsinmmgcosBIL0 （ 2分）E= BLv （1分） （1分） 解得，B=3T（1分）（3）设金属杆ab在磁场中下滑的距离为s2，产生的热量Qr，则QRQrRr （2分）mg s2sinmmg s2cos+QR+Qr （2分） 解得，QR =4J（1分）5(1)磁场的磁感应强度在时间t内由B均匀减小到零，说明 此过程中的感应电动势为通过R的电流为此过程中电阻R上产生的焦耳热为联立求得(2)ab杆离起始位置的位移从L到3L的过程巾由动能定理可得ab杆刚要离开磁场时，感应电动势 通过R的电流为水平方向上受安培力F安和恒力F作用，安培力为：联立由牛顿第二定律可得：联立解得ab杆在磁场中由起始位置发生位移L的过程中，根据功能关系，恒力F做的功等于ab杆增加的动能与回路产牛的焦耳热之和则联立解得 6、（16分）解：（1）设棒获得的稳定速度为v，则棒稳定时：（2分）（2分）（2分）（2分）联解并取合理值得：v=3m/s（1分）（2）设所经历的时间为t，棒发生的位移为x，由能量守恒得：（1分） （1分）（2分）联解得：t=1s7解：（1）设刚开始开始下滑时导体棒的加速度为a1，则a15 m / s2 （1分） （2分） 30 （2分）（2）当导体棒的加速度为零时，开始做匀速运动，设匀速运动的速度为vo，导体棒上的感应电动势为E，电路中的电流为I，则vo10 m/s（1分）此时，（2分）（1分）（2分） B5T （2分）（3）设ab棒下滑过程，产生的热量为Q，电阻R上产生的热量为QR，则 （2分） （2分） QR4 J （2分）8、解： (1) 由题知： 由法拉弟电磁感应定律得： (4分) 电流 (2分) t= 4s时, (1分) 由平衡条件得： (2分) (2) t= 8s时, 由法拉弟电磁感应定律得： （4分）电流 (1分) (1分)由牛顿第二定律得：24解：(1)t时刻电容器两端的电压为 (2分)电容器所带电量 (2分)(2)棒ab沿导轨下滑有： (2分) (1分) (2分)由匀变速运动公式得： (1分)联立以上各式得： (2分)(3)棒ab在t时间内沿导轨下滑的距离，由匀变速运动公式得： (1分)时间t内转化为电磁能的机械能 (4分)联立以上各式得： (2分) （3分）24解：(1)对m3及cd棒由牛顿第二定律得： (3分)联立以上各式并代入数据得： (1分)(2)当cd速度达最大时，cd做匀速运动，由平衡条件得： (3分)由法拉弟电磁感应容不得、欧姆定律、安培力公式得： (3分)联立以上各式并代入数据得： (1分)(3)设F对cd棒的冲量为，安培力对cd棒的冲量为，由动量定理得： (2分) v0m1MNMPMQ (3分) (1分)联立以上各式并代入数据得： (2分) 5、解析：（1）对框架的压力框架受水平面的支持力依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力中的感应电动势中电流受到的安培力F框架开始运动时由上述各式代入数据解得（2）闭合回路中产生的总热量由能量守恒定律，得代入数据解得4（19分）(1)在0-2s这段时间内，根据牛顿第二定律 有 （3分） 由图可知 （1分） 联立解得， （3分） (2) 在0-2s这段时间内的位移为 （1分） 设棒在2-2.55s时间内的位移为，棒在 t时刻，根据牛顿第二定律 有 （1分） （3分） 代入数据得 m （1分） 整个过程中金属棒运动的距离m （1分） （3）从撤去拉力到棒停止的过程中，根据能量守恒定律 有 （2分） J （1分） 每个电阻R上产生的焦耳热J （2分）