适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习大题增分特训8电磁感应新人教版

大题增分特训(八)电磁感应1.(2024浙江宁波高三模拟)在如图甲所示的电路中,电阻R1=R2=2R,圆形金属线圈的半径为r1,电阻为R,半径为r2(r2<r1)的圆形区域内存在垂直于线圈平面对里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变更的关系图线如图乙所示,图线的横、纵截距分别为t0和B0,其余导线的电阻不计。闭合S,至t1时刻,电路中的电流已稳定。(1)推断通过电阻R2的电流方向和电容器上极板的电性。(2)求线圈中产生的感应电动势的大小E。(3)求稳定后电阻R2两端的电压U2。2.为了提高城市摩天大楼中电梯的运行效率并缩短候梯时间,人们设计了一种电磁驱动的无绳电梯,如图甲所示。电磁驱动的简化模型如图乙所示,光滑的平行长直金属导轨置于竖直面内,间距L=1m。导轨下端接有阻值R=1Ω的电阻,质量m=0.1kg的导体棒(相当于电梯车厢)垂直跨接在导轨上,导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好。在导轨平面上存在磁感应强度大小B=0.5T、方向垂直纸面对里的匀强磁场,导体棒始终处于磁场区域内,g取10m/s2。t=0时刻,磁场以v1=10m/s的速度匀速向上移动的同时静止释放该导体棒。(1)求t=0时刻导体棒的加速度大小。(2)若导体棒随之运动并很快达到一个恒定速度,求该恒定速度的大小。3.如图所示,在竖直平面内建立坐标系,在0≤x≤0.4m范围内存在一具有志向边界、磁感应强度大小为0.1T、方向垂直纸面对里的匀强磁场区域。一边长L=0.10m、质量m=0.02kg的匀质正方形刚性导线框abcd,c点的坐标为(0,0.4m),从图示位置以初速度v0=2.0m/s水平向右抛出。当线框刚好全部离开磁场时,下边界恰好到达x轴,且其水平速度为零。线框在全过程中始终处于xOy平面内,其ab边与x轴保持平行,空气阻力不计,重力加速度g取10m/s2。(1)求线框刚起先进入磁场时a、d两点间电势差的大小Uad。(2)求线框下边界刚到达x轴时的速度v和在全过程中产生的焦耳热Q。(3)若已知在线框进入磁场过程中,a、d两点电势差Uad随水平位移变更的函数关系为Uad=U0-kx(式中U0、k均为常数),求线框中心通过x=0.2m位置时水平方向的速度大小。4.如图甲所示,固定放置在水平桌面上的两根足够长的光滑金属导轨间的距离为L=1m。质量m=1kg的直导体棒放在导轨上,且与导轨垂直。导轨左端与阻值R=4Ω的电阻相连,其余电阻不计,整个装置放在竖直向上的匀强磁场内,磁感应强度B=2T。在t=0时,一水平向右的恒定拉力F垂直作用于直导体棒,使直导体棒由静止起先向右做直线运动,图乙是描述导体棒运动过程的v-t图像(设导轨足够长)。求:(1)拉力F的大小;(2)t=1.6s时,导体棒的加速度大小a;(3)前1.6s内导体棒的位移大小x。5.(2024浙江嘉兴二模)如图所示,两根竖直放置的足够长金属导轨MN、PQ间距为l,底部是“△”形刚性导电支架,导轨区域布满了垂直于平面MNQP、磁感应强度为B的匀强磁场。长为l的金属棒ab垂直导轨放置,与导轨接触良好。半径为r的轻质圆盘与导轨在同一竖直平面内,可绕通过圆盘中心的固定转轴O匀速转动。圆盘与导轨间有一T形架,T形架下端与金属棒ab固定连接,在约束槽制约下只能上下运动。固定在圆盘边缘的小圆柱体嵌入在T形架的中空横梁中。当圆盘转动时,小圆柱体带动T形架进而驱动金属棒ab上下运动。已知ab质量为m,电阻为R。“△”形导电支架共六条边,每条边的电阻均为R。MN、PQ电阻不计且不考虑全部接触电阻,圆盘、T形架质量不计。圆盘以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,以中空横梁处于图中虚线位置处为初始时刻,求:(1)初始时刻ab所受的安培力;(2)圆盘从初始时刻起先转过90°的过程中,通过ab的电荷量;(3)圆盘从初始时刻起先转过90°的过程中,T形架对ab的冲量I;(4)圆盘从初始时刻起先转过90°的过程中,T形架对ab做的功。参考答案大题增分特训(八)电磁感应1.答案(1)方向向右负电(2)π(3)2解析(1)由题图乙可知磁感应强度减小,依据楞次定律得线圈中感应电流方向为顺时针,则电阻R2的电流方向向右,电容器上极板带负电。(2)依据法拉第电磁感应定律,有E=ΔBΔ解得E=πr(3)电路中的电流已稳定,电容器充电完毕,在电路中相当于断路,依据电路的分压原理,有U2=R2解得U2=2π2.答案(1)15m/s2(2)6m/s解析(1)在t=0时刻,磁场匀速向上移动,导体棒相对磁场向下的速度大小为v1=10m/s依据法拉第电磁感应定律得E1=BLv1=0.5×1×10V=5V回路中的电流为I1=E1R=导体棒受到向上的安培力为FA=BI1L代入数据解得FA=2.5N由牛顿其次定律得FA-mg=ma代入数据解得a=15m/s2。(2)若导体棒随之运动并很快达到一个恒定速度,设该恒定速度的大小为v2,此时导体棒受力平衡,依据平衡条件得BI2L=mg又I2=BL联立解得v2=6m/s。3.答案(1)5×10-3V(2)22m/s0.04J(3)1解析(1)线框刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blv0=0.02V由右手定则可知线框中的电流方向为adcba则Uad=E4=5×10-3V(2)线框竖直方向所受合力大小为mg,可得a=mgm由v2=2ah得v=22由能量守恒定律得mgh+12mv0解得Q=0.04J。(3)因为线框在进入磁场时Uad=U0-kx,可得速度变更量与水平位移成正比,同理可得线框在离开磁场时,速度变更量也与水平位移成正比,则v中=v0+024.答案(1)10N(2)2m/s2(3)8m解析(1)导体棒的运动速度为v时产生的电动势E=BLv闭合回路中的感应电流I=E导体棒所受安培力FA=BIL=B由题图乙可知,当速度v=10m/s时,拉力F=FA得F=10N。(2)由题图乙可知,t=1.6s时,v=8m/s,由牛顿其次定律得F-B2得a=2m/s2。(3)前1.6s内由动量定理得FΔt-BILΔt=mv-0其中I解得x=8m。5.答案(1)2(2)2Brl(3)2rB2(4)ωπB2l2解析(1)初始时刻,ab的速度大小v=ωr则ab切割磁感线产生的电动势为E=Blv整个回路的电阻R总