2015全国物理高考分类汇总———电磁感应 (2)

1、专题十 电磁感应1.（15江苏卷）某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如题11-1图所示，打点计时器的电源为50Hz的交流电（1）下列实验操作中，不正确的有_A将铜管竖直地固定在限位孔的正下方B纸带穿过限位孔，压在复写纸下面C用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落D在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源（2）该同学按照正确的步骤进行试验（记为“实验”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3.8，用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到O点的距离，记录在纸带上，如题11-2图所示计算相邻计

2、时点间的平均速度，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是_;磁铁受到阻尼作用的变化情况是_.（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为实验），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验是为了说明说明？对比实验和的结果得到什么结论？【答案】（1）CD（2）39.0 （3）逐渐增大到39.8 cm/ s 逐渐增大到等于重力（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用.【解析】根据速度计算速度。【点评】本题考

3、查打点计时器的应用及电磁阻尼实验，多考查对实验的分析。难度：容易。2.（15北京卷）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度 L = 0.4 m，一端连接 R=1 的电阻，导轨所在的空间存在竖直向下的匀强磁场， 磁感应强度B = 1 T， 导体棒 MN 放在导轨上， 其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力 F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度 v = 5 m/s ，求： ( 1 ) 感应电动势 E 和感应电流 I；( 2 ) 在 0.1 s 时间内，拉力的冲量的大小； ( 3 ) 若将 MN 换为电阻为 r = 1的导体棒，其它

4、条件不变，求导体棒两端的电压 U。 【难度】【考点】1、动生电动势和感应电流的基本概念，公式2、冲量的基本定义3、电动势和外电压的关系【解析】（1）根据动生电动势公式得E=BLv = 1T 0.4m 5m /s =2.0 V 故感应电流I= （2）金属棒匀速运动过程中，所受的安培力大小为F安= BIL =0.8N, 因为是匀速直线运动，所以导体棒所受拉力F = F安 = 0.8N 所以拉力的冲量 IF =F t=0.8 N 0.1 s=0.08 （2） 导体棒两端电压U= 3.（15福建卷）如图，绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E

5、，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑，到达C点时离开MN做曲线运动。A、C两点间距离为h，重力加速度为g。（1）求小滑块运动到C点时的速度大小vc；（2）求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf；（3）若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。已知小滑块在D点时的速度大小为vD，从D点运动到P点的时间为t，求小滑块运动到P点时速度的大小vp.【答案】：（1）E/B （2）（3）【解析】试题分析：（1）由题意知，根据左手

6、定则可判断，滑块在下滑的过程中受水平向左的洛伦兹力，当洛伦兹力等于电场力qE时滑块离开MN开始做曲线运动，即Bqv=qE解得：v=E/B（2）从A到C根据动能定理：解得：（3）设重力与电场力的合力为F，由图意知，在D点速度vD的方向与F地方向垂直，从D到P做类平抛运动，在F方向做匀加速运动a=F/m，t时间内在F方向的位移为从D到P，根据动能定理：，其中联立解得：4.（15海南卷）如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯，置于磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹

7、角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为，则等于（ ） A.1/2 B. C.1 D.【答案】B【解析】设折弯前导体切割磁感线的长度为，折弯后，导体切割磁场的有效长度为，故产生的感应电动势为，所以，B正确；5.（15海南卷）如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下。一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略。求（1）电阻R消耗的功率；（2）水平外力的大小

8、。【答案】（1）（2）【解析】（1）导体切割磁感线运动产生的电动势为，根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为电阻R消耗的功率为，联立可得（2）对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故有，故6.（15四川卷）18分） 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，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

9、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，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

10、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a

11、b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，磁感应

12、强度的方向竖直向上或竖直向下均可由式可知，当BBm时，F随x的增大而减小，即当F最小为Fmin时，x有最大值为xm，此时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：Fmincosfmmgsin 在垂直于导轨方向上有：FNmgcosFminsin 由式联立解得：xm考点：功能关系、串并联电路特征、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、楞次定律共点力平衡条件的应用，和临界状态分析与求解极值的能力7.（15安徽卷）如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导

13、轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则A电路中感应电动势的大小为 vcdabMNlB电路中感应电流的大小为C金属杆所受安培力的大小为D金属杆的发热功率为【答案】B【解析】金属棒的有效切割长度为l，电路中感应电动势的大小，选项A错误；金属棒的电阻，根据欧姆定律电路中感应电流的大小，选项B正确；金属杆所受安培力的大小，选项C错误；根据焦耳定律，金属杆的发热功率为，选项D错误答案为B8.（15重庆卷）题4图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为，面积为.若在到时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由均匀增加到，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差A.恒为 B. 从0均匀变化到 C.恒为 D.从0均匀变化到【答案】C考点：本题考查法拉第电磁感应定律、楞次定律。9.（15新课标2卷）如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁