2020年高考山东版高考理科物理 专题十二 电磁感应

备战2020高考专题十二

电磁感应挖命【考探究】电磁感应现象楞次定律法拉第电磁感应定律电磁感应中的综合问题

感应电流的产生及判断楞次定律的推广应用感应电动势的计算自感现象的理解和应用对电磁阻尼和电磁驱动的理解电磁感应中的电路和图像问题电磁感应中的动力学和能量问题

2014课标,14,6分2017课标,15,6分2018课标,19,6分2018课标,17,6分2016课标,20,6分2015山东综17,62015课标,19,6分2016课Ⅱ,24,12分2014课标,18,6分山东理综19,6课标Ⅰ,24,14分

5感应电流产生的条件楞次定律安培定则电荷量的计算热功率法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律欧姆定律法拉第电磁感应定律二极管的特点力的平衡条件

水平2水平2水平3水平2水平3水平2水平3水平4水平3水平3水平4

物理观念物理观念物理观念物理观念物理观念科学思维科学思维科学思维科学思维科学思维科学思维

★★☆★★☆★★★分析解读本专题主要内容有电磁感应现象的描述、感应电流方向的判断(楞次定律、右手定则感应电动势大小的计算、自感现象和涡流现象等,部分是高考考查的重点内容。在高考中磁感应现象多与磁场、电路、力学、能量等知识结合合性较高,此,复习时应深刻理解各知识点内容、注重训练和掌握综合性题目的分析思路和方法要研究与实际生活、生产科技相结合的实际应用问题,便于全提高分析解决综合性问题和实际应用问题的能力。【真典例】1212备战2020高考破考【考集训】考点一

电磁感应现

楞次定律1.如图质量为m条形磁铁用细线悬挂在天花板上细线一水平金属圆环中穿过。现将环从位置释放,环过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T和,力加速度大小为则()A.T>mg12C.T<mg12

B.T<mg12D.T>mg12答案A2.(多选如所示,形导体线圈a平在绝缘水平桌面上,在a正上方固定一竖直螺线管二轴线重合,线管、电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向上滑,列说法中正确的有()0122112211201221122112备战2020高考穿过线圈a的磁量增大线圈a对平桌面的压力小于其重力线圈a中产生俯视逆时针方向的感应电流D.线a中将产生视顺时针方向的感应电流答案BD考点二

法拉第电磁应定律3.如所示,正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直一半处在磁场中。在Δt间内,磁感应度的方向不变,小由B均匀地增到2B。在此过中,圈中产生的感应电动势为)A.B.C.D.答案B4.(多选半为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直,位长度电阻均为圆环水平固定放置,个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应度为杆在圆环上以速度行于直径CD向右做匀速直线运动杆始终两点与圆环良好接触,圆环中心O开始杆的置由θ确定,图所示。则

()A.=0时产生的电动势为2BavB.=时,产生的电动势为

Bavθ=0时受的安培力大小为θ=时,受的安培力大小为答案AD5.(多选如所示的电路中,A和是完全相同的灯泡圈L电阻可以忽略,列说法中正确的是)A.合开关S接通路时,A先,A后亮,后一样亮B.合开关S接通路时,A和A始终一样亮C.断开关S切断路时,A立刻熄灭A过一会儿才熄灭D.断开关S切断路时,A和A都要过一会儿才熄灭答案AD00备战2020高考考点三

电磁感应中综合问题6.如所示,够长平行金属导轨倾斜放置角为37°,宽度为m,阻忽略不计,上端接一小灯泡电阻为1Ω一导体棒MN垂直导轨放置质量为0.2kg,入电路的电阻为1Ω端与导轨接触良好导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存着垂直于导轨平面的匀强磁场,感应强度为0.8T。导体棒静止释放,动一段时间后灯泡稳定发光后导体棒的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(力加速度g取102,sin37°=0.6)()A.2.5m/s1B.51WC.7.5m/s9

D.159W答案B7.(多选如所示,根等高光滑的圆弧轨道,径为r间距为L,道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R电阻,个装置处在一竖直向上的匀强磁场中感应强度为现有一根长度稍大于、阻不计的金属棒从轨道最低位置cd始在拉力用下以初速度v向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处,则该过程中()通过R的流方向由外向内通过R的流方向由内向外R产生的热量为流过R的荷量为答案AC8.如甲所示,平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布向垂直于水平面向下,感应强度沿轴方向没有变化,x轴方向B与x成反比图乙所示。顶角=45°的滑金属长导轨MON定在水平面内,ON与x重合,一根与直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨向右滑动,体棒在滑动过程中始终与导轨接触。已知t=0导体棒位于顶点O,体棒的质量为m=1回路接触总电阻恒为R=0.5,余电阻不计。回路电流I与时间关系如图丙所示线是过原点的直线。求:t=2回路的电动势E;0~2间内流过回路的电荷量q和导体棒的位移导体棒滑动过程中水平外力F瞬时功率:W)横坐标x(单位m)关系式。答案(1)2V(2)42m(3)P=4x+(W)炼技【方集训】方法1“一定律、三定”的综分析方法f21f2f21f2备战2020高考1.(多选如所示,属导轨上的导体棒ab匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时制线圈c中有感应电流产生且被螺线管吸引()A.向做匀速运动C.向做减速运动

B.向左减速运动D.向右加速运动答案BC2.如所示,属棒、金属导轨和螺线管组成闭合回路金属在强磁场沿导轨向右运动则()ab棒不安培力作用ab棒所安培力的方向向右ab棒向运动速度越大所安培力越大D.螺管产生的磁场,A端为极答案C方法2

电磁感应中电综合问题分析方法3.(2019届山东枣庄模拟)如图所,直放置的两光滑平行金属导轨,于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中根质量相同的导体棒a和b,导轨紧密接触且可自由滑动。先固定a,放当b速度达到时,再释放a,过1s,a的速度达到12m/s,g10m/s,则此时速度大小是多少?若导轨足够长,、b最后的运动状态怎样答案(1)18(2)匀加运动4.如所示,边长为质量为m、电阻R正方形导线框竖直向上抛出过宽度为b、磁感应强度为匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里,框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半框离开磁场后继续上升一段高度后落下并匀速进入磁场。整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力F且线框不发生转动。求线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v;线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q。答案见解析解析(1)线框下落阶段匀速进入磁场时有+

,解得v=

-

。ff1fabcacbcbcacff1fabcacbcbcac备战2020高考(2)由动能理框从离开磁场至上升到最高点的过程有)h=m线框从最高点回落至进入磁场瞬间有mg-F)h=m两式联立解得v=

-

v=2

-

。(3)线框在上通过磁场过程中能量守恒定律有m-m=Q+(mg+F)(a+b)fv01Q=m[(mg)-]-(mg+F)(a+b)。过专【五高考】A组

基础题组1.(2014课标Ⅰ,14,6分)在法拉第时代列验证“由磁产生电”设想的实验中,观察到感应电流的是()将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路后观察电流表的变化在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈后观察电流表的变化将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接线圈中插入条形磁铁后,到相邻房间去观察电流表的变化绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化答案D2.(2017课标Ⅲ,15,6分)如图在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金导轨,轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路圆环形金属线框于回路围成的区域内框与导轨共面。现让金属杆PQ然向右运动在运动开始的瞬间,于感应电流的方向列说法正确的是()PQRS中顺时针方向T中沿时针方向PQRS中顺时针方向T中沿时针方向PQRS中逆时针方向T中沿时针方向PQRS中逆时针方向T中沿时针方向答案D3.(2015课标Ⅱ,15,6分)如图直角三角形金属框放置在匀强磁场中感应强度大小为向平行于ab边向上。当金框绕ab边以角速ω逆时针转动时a、、三点的电势别为U、。已知的长度为下列判断正确的是()U属框中无电流U属框中电流方向沿a-b-c-aC.U=-Bl2ω,属框中无电流D.U=Bl2ω,金属框中流方向沿a-c-b-a备战2020高考答案C4.(2015山东理综,17,6分)(多选图,均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,盘开始减速。在圆盘减速过程中下说法正确的是()处于磁场中的圆盘部分,靠近圆处电势高所加磁场越强越易使圆盘停止转动若所加磁场反向,盘将加速转动若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动答案ABD5.(2018课标Ⅰ,17,6分)如图导体轨道固定中PQS是半圆弧,Q为半弧的中点O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金杆M端位,OM与道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场感应强度的大小为B。现使OMOQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位并固定程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ,过OM的荷量相等等于()A.B.C.D.2答案B6.(2014课标Ⅰ,18,6分)如图(a),圈、cd在同一软铁芯上。在线圈中以变化的电流。用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比则列描述线圈中流随时间变化关系的图中能正确的是()答案C7.(2015课标Ⅰ,19,6分)(选)1824,法国科学阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,图所示。实验中发现,圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时针也随着一起转动起来,略有滞后。下列说法正确的是)1211223231111122121122323111112220A备战2020高考圆盘上产生了感应电动势圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动在圆盘转动的过程中,针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流电流产生的磁场导致磁针转动答案AB8.(2017北京理综,19,6分)图1和2教材中演示自感现象的两个电路图L和L为电感线圈。实验,开开关S瞬间,A突然闪亮后逐渐变暗;闭开关,灯A逐渐变亮,另一个相同的灯立即变亮终与的亮度相同。下列说法正确的是()图1中A与的电阻值相同图1中闭合S,路稳定后A中电流大于L中电流图2中变阻R与L的电阻值相同图2中闭合S瞬间,L中电流与变阻器R中电流相等答案C9.(2016标Ⅱ,24,12分)图平面(面)内间距l平行金属导轨间接一电阻,量为m长度为l金属杆置于导轨上。t=0,金属杆水平向右、大小为F的定拉力作用下由静止开始运动。时刻属杆进入磁感应强度大小为B、向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计者始终保持垂直且接触良好,者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g求金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小电阻的阻值。答案(1)Blt

0

-

(2)10.(2016浙江理,24,20分)明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50m,倾=53°,导轨上端串接一个R=0.05的电阻。在导轨间长m的区内在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场磁感应度B=2.0T质量m=4.0kg的金棒平置于导轨上绝缘绳索通过定滑轮与拉杆相。CD棒的始位置与磁场区域的下边界相距s=0.24m一位健身者用恒力F=80N动,CD棒由静止开始运动升过程中棒始终保持与导轨垂直。当棒达磁场上边界时健身者松手,发恢复装置使棒回初始位置力加速度,sin计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)求CD进入磁场时速度v的大小CD进入磁场时所受的安培力F的大小;在拉升棒的过程中身者所做的功电阻产生的焦耳热。备战2020高考答案(1)2.4(2)48N(3)64J26.88J11.(2016课标Ⅰ分图,固定的绝缘斜面倾角均为,沿相连。两细金属棒仅出)和标出端)长度均为L,质量别为m;用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场磁应强度大小为向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中,路电阻为两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为已知金属棒ab速下滑。求作用在金属棒上的安培力的大小;金属棒运动速度的大小。答案(1)mg(sin-3μcosθ)(2)(sinθ-3cos)B组

提升题组1.(2015北京理综,20,6分)利用所学物理知识以初步了解常用的公交一卡通(IC卡的工原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成LC荡电路。公交车上的读卡机卡时“嘀”的响一声的机器)外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时,IC卡内的线圈产生感应电流,电容充电到一定的电压后动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是()IC卡工所需要的能量来源于卡内的电池仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时IC卡才能有效工作若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率线圈L中不会产感应电流IC卡只接收读卡机发射的电磁波而不能读卡机传输自身的数据信息答案B2.(2018课标Ⅱ,18,6分)如图在同一水平面内有两根平行长导轨轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域区宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为l正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i时间t化的正确图线可能是()答案D3.(2018课标Ⅰ,19,6分)(选)如图个线圈绕在同一根铁芯上中一线圈通过开关与电源连接,一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是()备战2020高考开关闭合后的瞬间,磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N指向垂直纸面向里的方向开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N指向垂直纸面向外的方向开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间磁针的N朝垂直纸面向外的方向转动答案AD4.(2018课标Ⅲ,20,6分)(选)如图a),在同平面内固定有一长直导线PQ和导线框R,R在的右侧导线通有正弦交流电i,i的化如图(b)所示规定Q到P电流正方向。导线框中的应电动势

()在t=时为在t=时改方向在t=时最,沿顺时针方向在t=T时大,沿顺时针方向答案AC5.(2017课标Ⅱ,20,6分)(选)两条平行虚线间在一匀强磁场,感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电为的正方形导线框abcd位纸面内,cd与磁场边界平行,(a)所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动cd于t=0刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图b)所(感应电的方向为顺时针时,应电动势取正)下列说法正确的是()磁感应强度的大小为T导线框运动速度的大小为磁感应强度的方向垂直于纸面向外在t=0.4ss这时间内导线框受的安培力大小为答案BC6.(2016课标Ⅱ,20,6分)(选)法拉第圆盘发电的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中圆盘旋转时于流过电阻的流列说法正确的是()若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定若从上向下看,盘顺时针转动电流沿a到b的方向动若圆盘转动方向不变,速度大小发生变化电流方向可能发生变化000ab00AR0000ab00AR0备战2020高考D.若盘转动的角速度变为原来的2倍,电流在R的热功率也变为原来的倍答案AB7.(2015山东理综,19,6分)如图甲R为定值电阻,金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为T的正弦交流电源上,二极管整流后,通R的电流i终向左,其大小图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时a、的电压为正,列u-t图像可能正确的是)

ab答案C8.(2016四川理综,7,6分)(多选图所示,阻不计、间距为光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B方向竖直向下的匀强磁场中,轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN于导轨上到垂直于金属棒的水平外力F作用由静止开始运动,力F与属棒速度v的关系是、常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i,受到的安力大小为,电阻R端的电压为,感应电流的功率为它随时间变化像可能正确的有)答案BC9.(2018天津理综,12,20分)空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。图1某种动力系统的简化模型,中粗实线表示固定在水平面上间距为l两条平行光滑金属导轨,阻忽略不计。ab和cd两根与导轨垂直、长度均为l电阻均为金属棒,通过绝缘材料固定在列车底部,与导轨良好接触,间距也为车的总质量为m。列车启动前,ab、cd处于磁感应强度为的匀强磁场中,磁场方垂直于导轨平面向下图1所示为使列车启动需M、N连接电动势为E的直流源,源内阻及导线电阻忽略不计。列车启动后电源自动关闭。要使列车向右运行动时图1中、N哪个接电源正极并简要说明理由;求刚接通电源时列车加速度a大小;列车减速时需前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域,场宽度和相邻磁场间距均大于l。若某时刻列车的速度为v,此时abcd在无磁场区域,讨论使列车停下来,方至少需要多少块这样的有界磁场100备战2020高考2答案(1)见解(2)(3)见解析解析本题考查左手定则、安培力、法拉第电磁感应定律、动量定理等。(1)列车要右运动安培力向应向右。根据左手定则通电源后,属棒中电流方向由a到b由c到d,M接电源极。10.(2017江苏单,13,15分)图所示,条相距d的平金属导轨位于同一水平面内,右端接一阻值为R电阻。质量为金属杆静置在导轨上,左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B方向竖直向下。当该磁场区域以速度v匀速地向右扫过金属杆后,属杆的速度变为。轨和金属杆的电阻不计轨光滑且足够长,在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求:(1)MN扫过金属杆时,杆中感应电流的小I;(2)MN扫过金属杆时,杆的加速度大小a;(3)PQ要离开金属杆时,应电流的功率答案(1)

(2)(3)

-11.(2017天津理,12,20分)磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图,中直流电源电动势为E,电容器电容为C两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l,阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R金属棒直放在两导轨间处于静止状态与导轨良好接触。首先开关S接1,使电容器完全充电。然后将S接轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的强磁场(图中未画出),MN始向右加速运动。当MN上的感应动势与电容器两极板间的电压相等时回路电流为零,MN到最大速度,后离开导轨。问:磁场的方向MN开始运动时加速度a的大小;MN开导轨后电容器上剩余的电荷量Q多少。答案(1)见解(2)(3)解析本题考查安培力及其应用、电容器、动量定理、电磁感应定律等多个考点的综合应用。(1)垂直于轨平面向下。C组

教师专用题组1.(2014四川理综,6,6分)(多选图所示,计电阻的光滑U形属框水平放置,滑、竖直玻璃挡板H、P固在框上H、P间距很小。质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤地放在两挡板之间金属框接触良好并围成边长为1m正方形,有效电阻为0.1Ω。此时整个空间加方向与水平面成30°角且金属杆垂直的匀强磁场感应强度随时间变化规律是B=(0.4-0.2t)T,图磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则)A.t=1时,金属杆中感应电流方向从CDB.t=3时,金属杆中感应电流方向从DCC.t=1时,金属杆对挡板P压力大小为0.1ND.t=3时,金属杆对挡板H压力大小为0.2N答案AC备战2020高考2.(2013课标Ⅰ,17,6分)如图在水平面(面)有三根相同的均匀金属棒ab、ac和中aca点触成“V”字形导轨。空间存在垂直于纸面的均匀磁场。用力使MN右匀速运动图示位置开始计时,动中MN始与∠的平分线垂直且和导轨保持良好接触。下列关于回路中电流i与时间关系图线能正确的是()答案A3.(2015安徽理综,19,6分)如图所示abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,距为l,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,感应强度大小为导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜置导轨成θ,单位长的电阻为r,持金属杆以速度平行于cd的方向动属杆滑动过程中与导轨接触良好则()电路中感应电动势的大小为电路中感应电流的大小为金属杆所受安培力的大小为金属杆的热功率为答案B4.(2015福建理综,18,6分)如图某种粗细均匀的总电阻为的属条制成的矩形线框定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。接入电路电阻为R的导棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc速度速滑动动过程始终与垂直,与线框接触良好,不计擦。在PQ从近向bc滑的过程中()PQ中电先增大后减小PQ两端压先减小后增大PQ上拉的功率先减小后增大线框消耗的电功率先减小后增大答案C5.(2017北京理综,24,20分)电机和电动机具有装置上的类似性于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图所示的情景。111电12机211122111电12机21112221212备战2020高考在竖直向下的磁感应强度为B匀强磁场中,两光滑平行金属轨道、PQ固定在水面内相为L,电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直、在轨道上,轨道接触良好以速度v(v行于MN)右做匀速运动。图1轨道端点M、间接有值为电阻,导棒到水平向右的外力作用。图2轨道点P接有直流电源体棒ab通过滑轮速提升重物,路中的电流为I。求在t间内1发电机”产生的电能和图“电动机”输出的机械能。从微观角度看,导体棒中的自电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。为了方便认为导体棒中的自由电荷为正电荷。请在图1的导棒ab)、图4(图2的导体棒ab)中,别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。我们知道,洛兹力对运动电荷不做功。那么体棒ab的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢?以图2“电动机”为例过计算分析说明。答案见解析解析本题考查发电机和电动机的机理分析、洛伦兹力的方向及其在能量转化中的作用。(1)1,路中的电流I=

棒ab受到的安力=BIL在Δt间内,“发机”产生的电能等于棒ab克服安培力做的E=FvΔt=图2中,棒ab到的安培力F=BIL在Δt间内,“电机”输出的机械能等于安培力对棒ab的功E=FvΔt=BILvΔt(2)a.如甲、乙所示。b.设由电荷的电荷量为q,沿导体棒定向移的速率为u如图乙所示,沿方向的洛伦兹力做负功W·Δt=-qvBut垂直棒方向的洛伦兹力做正功W'vΔt=quBvΔt所以W,即导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力做功为零。f负功阻碍自电荷的定向移动观上表现为“反电动势”耗电源的电能;f'正功观上表现为安培力做正功机械能增加。大量自由电荷所受洛伦兹力做功的宏观表现是将电能转化为等量的机械能,在此过程中洛伦兹力通过两个分力做功起到“传递”能量的作用。6.(2014浙江理综,24,20分)同学设计一个发电测速装置作原理如图所示。一个半径为m圆形金属导轨固定在竖直平面上,根长为R的金棒与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r=R/3的盘盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线端挂着一个质量为铝块。在金属导轨区域内存在垂直于12xxxx2xxxxxxxxm112xxxx2xxxxxxxxm11m备战2020高考导轨平面向右的匀强磁场,磁应强度。与导轨相连b点通过电刷与O端连。测量a、b点间的电势差算得铝块速度。铝块由静止释放,落h=0.3m时,得V。线与圆盘间没有滑动,属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计重力加速度g=10)测U,点相接的是电压表的“正极”还是“负极”?求此时铝块的速度大小求此下落过程中铝块机械能的损失。答案(1)正极(2)2(3)0.5J7.(2015四川理综,11,19分)图所示属导轨MNC和PQD,MN与PQ行且间距为L,在平面与水平面夹角为α,N、Q连线与MN垂直M、P接有阻值为的电阻;滑直导轨QD在同一水面内NQ的夹都为锐角θ,匀金属棒量均为m,长均棒初始位置在水平导轨上与NQ重;ef棒垂直放在倾斜导轨上,导轨间的动摩擦因数为μ(较小),由导轨上的小立柱1和2阻挡静止。空间有方向竖直的匀强磁场图中未出)两金属棒与导轨保持良好接触。不计所有导轨和ab棒的阻ef的阻值为R,大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,略感应电流产生的磁场,力加速度为g。若磁感应强度大小为B,棒一个垂直于、水平向右的速度在水导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止ef棒始终静止,此过程上产生的热量在1)过程中,ab棒滑行距离为求过ab棒横截面的电量若ab以垂直于的度在水平导轨上向右匀速运动在NQ位置取走小立柱且运动过程中棒始终静止。求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab运动的最大距离。答案(1)(2)

-

(3)解析解析(3)ab棒滑行距离为时,ab棒在导轨间的棒长为L=L-2xcot此时,ab产生电动势E为E=Bv流过ef棒的电I为Ief棒所受培力为FL联立由

~,得F=(L-2xθ)式可得,F在x=0和为最大值时有最大值F由题知,ab所受安培力方向必水平向左ef棒受安培力方向必水平向右,为最大值的受力分析如图所示图中f为最大静摩擦力,11mmxmx22211mmxmx222备战2020高考Fcosα=mgsinα+(mgcosα+Fsinα)联立

,B=

-由

式就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小,磁场方向可竖直向上可竖直向下。式可知,B为B时,F随x大而减小x为最x时,F为最小值F如可知Fcosα+μ(mgcos+Fsinα)=mgα联立x=m

,说明:

式各分,

式2分确说明磁场方向得分。8.(2015广东理综,35,18分)图a)所示行长直金属导轨水平放置,距L=0.4m导轨右端接有阻值R=1Ω的电阻。导体棒垂直放置在导轨上,接触良好。导体棒及导轨的电阻均不计。导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场b、d线与导轨垂直,度也为L。从0时刻开,感应强度B大小随时间变化,规律图b)所示一时刻,从导轨左端开始向右匀速运动,1s后刚好进入磁场。若使棒在导轨上始终以速度v=1m/s做线运,:棒进入磁场前,回路中的电动势E;棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒过三角形域时电流时间的关系式。答案(1)0.04CD外外CD外CDll安安FpFp0CD外外CD外CDll安安FpFp0备战2020高考(2)0.04Ni=t-1(1≤≤1.29.(2014安徽理综,23,16分)图1示,强磁场的磁感应强度B为T,方向垂直于倾角θ为的斜面向上。绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略计,MPNP度均为m,MN线水平长为3m。以MN中点O原点、为x轴建立维坐标系。一根细均匀的金属杆CD,长度d为3m、质量1kg、电阻RΩ,在拉力作用下从MN处以恒定速度v=1m/s导轨上沿x轴正向运动(属杆与导轨接触良好g求金属杆运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m电势差;推导金属杆从处运动P过程中拉力位置坐标的关系式在图2画出F-x关系像;(3)求金属处运动到P的全过程产生的焦耳热。答案见解析解析(1)金属匀速运动中产生的感应电动势E=Blv(l=d),解得E=1.5V(D点电势高当x=0.8m,金属杆在轨间的电势差为零。设此时杆在导轨外的长度为l,l=d-外

-

dOP=

-

,=1.2由楞次定律判断点电势高,故CD两端电差U=-Blv,U=-0.6V(2)杆在导间的长度与置x系是l=

-

d=3-x对应的电阻RR=R,电流I=杆受的安培力F=BIl=7.5-3.75x根据平衡条件得+mgsinθF=12.5-3.75x(0≤x2m)画出的F-x像如图所示。(3)外力F所做的功W等于线下所围的面积,W=×2J=17.5JF而杆的重力势能增加量Esin故全过程产生的焦耳热-ΔE10.(2014福建理,22,20分)图,一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道管的长为L、宽为d高为上下两面是绝缘板,后两侧面M、N是阻可忽略的导体板,导体板与开关和定值电R连。整个管道置于磁感应强度大小为B,方沿z轴正方的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(大量的正、负离子,且关闭合前后,液体在管道进、出口两端压强差的作用下以恒定速率v沿x正向流动体所受的摩擦阻力不变。0m012120m01212备战2020高考求开关闭合前,、N板间的电势差大小U;求开关闭合前后道两端压强差的变化Δp;调整矩形管道的宽和高保持其他量和矩形管道的横截面积S=dh不变电阻可获得的最大功率P及相应的宽高比d/h值。答案(1)Bdv(2)(3)11.(2015天津理,11,18分)图所示,凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻边互相垂直且于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长与cd平行,间距为2l。强磁场区域的上下边界均水平,场方向垂直于线框所在平面。开始时cd到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放cd进入磁场直到、pq边进入磁场前框做匀速运动。在ef、pq边离磁场后ab边离开磁场之前,框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q线框在下落过程中始终处于原竖直平面内ab、cd边保水平力加速度为g。(1)线框ab将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进磁场时的几倍(2)磁场上边界间的距离H。答案(1)4倍(2)+28l【三年模拟】时间:60分钟

分值:100分一、选择题(每小题6分,共60分)1.(2018河北石家庄二中期中,选)图所,M水平放置的橡胶圆盘其外侧面均匀地带有负电荷。在M上方用丝线悬挂一个闭合铝环N,铝也处于水平面中M和N的中心在同一条竖直线O上。现让橡胶圆盘由静止开始绕O轴按图示方向逆时针加速转动,下说法正确的是)铝环N对胶圆盘作用力方向竖直向下铝环N对胶圆盘作用力方向竖直向上铝环N有大的趋势,丝对它的拉力增大铝环N有小的趋势,丝对它的拉力减小答案AD2.(2017东北三校联考,10)(选培曾做过如图所示的实验:绝缘导线绕制成线圈,线圈内部悬挂一个用薄铜片制成的圆环,取一条形磁铁置于铜环的右侧形磁铁的右端为。闭合开关路稳定后,现铜环静止不动培由此错失发现电磁感应现象的机会。实际上,电路接通的瞬间)1m021211m021212备战2020高考从左侧看,环中有逆时针方向的感应电流从左侧看,环中有顺时针方向的感应电流铜环会远离磁铁铜环会靠近磁铁答案BD3.(2018湖北八校二联)(多选)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场,地磁N极于地理南极附近。如图所示湖北某中学实验室的水平桌面上,置边长为正方形闭合导体线框线的边沿南北方向,ab边沿东方向,下列说法正确的是()若使线框向东平移,则点电势比d点电势低若使线框向北平移,则点电势等于b点电势若以ad边轴线框向上翻转90°,则翻转程线框中电流方向始终为adcba向若以ab边轴线框向上翻转90°,则翻转程线框中电流方向始终为adcba向答案AC4.(2019届山东威海模拟)如图甲所,定闭合线圈处于方向垂直纸面向外的磁场中感线分布均匀磁的磁感应强度大小B随时间t的化规律如图乙所示下列说法正确的是()t=1时,ab受到的安培力方向向左t=2时,ab受到的安培力为0t=2时,ab受到的安培力最大t=4时,ab受到的安培力最大答案B5.(2018全国模拟)(多选)如图甲所,线管内有一平行于轴线的磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度正方向,螺线管与U形导线相,线框cdef有一半径很小的金属圆环L,环面积为圆环与线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时,列说法中正确的是()A.在t时刻属圆环的磁通量最大大值Φ=BSB.在t时刻属圆环的磁通量最大在t时间内,属圆环有扩张的趋势在t时间内,属圆环内有顺时针方向的感应电流答案BD10102221010222备战2020高考6.(2018河南洛阳统考,8)如图所,线间存在宽度相同、垂直于纸面的匀强磁场磁应强度大小相同、方向相反。一等腰直角三角形线框以速度v沿x正方向匀速穿过磁场区域应电流以逆时针方向为正方向,流随位移的变化关系图像正确的是()答案C7.(2018湖北黄冈期末)(多选)如图所示,光滑水平面内,虚线右侧在匀强磁场,场方向垂直纸面向外,正方形金属线框质量为m,电阻R,边为从虚线处进入磁场时开始计时在外力作下,框由静止开始,以垂直磁场的恒定加速度进入磁场区域,t时刻线框全部进入磁,定顺时针方向为感应电流的正向,力大小为F,线框中电功率的瞬时值为P,过导体横截面的电荷量为q,其和像均为抛物线的一部分,这些量随时间变化的图像正确的是()答案CD8.(2019届山东日照模拟)(多选图所示,长为L不可形变的正方形导线框内有半径为圆形磁场区域其感应强度时间t的变化系为量k>0)。回中滑动变阻器R的最大阻值为R,滑动片位于滑动变阻器中央值电阻R