专题05电磁感应交流电上海5年高考等级考物理试题分类解析

专题5电磁感应交流电—5年来（20172021）上海市等级考物理试题分类解析江苏省特级教师特约金牌名师戴儒京解析2021年高考等级考第20题、(16分)如图(a)所示，竖直放置的足够长光滑平行导轨，宽L=0.75m.导轨位于垂直于平面向里的匀强磁场中。磁感应强度B=0.8T。一根内阻不计的金属棒跨接在导轨上，上方接如图所示的电路，R0=10Ω.R为一电阻性元件。电键s断开时，金属体由静止释放，其下落到匀速过程中R的UI图线如图(b)所示。g取10m/s2，求()金属棒匀速直线运动时的速度:(2)金属棒的质量:(3)电键S闭合后，经过足够长时间后金属棒的动能。【答案】（1）V=10m/s（2）m=0.03kg（3）E【解析】(1)E=BLv=6V（从图像知）6=0.8×0.75×vV=10m/s(2)平衡时mg=F安mg=BIL（从图像知I=0.5A）m=0.03(kg)(3)mg=BI总L（I总=0.5A）I总=UR0+I(I为电阻性元件R的电流，U为电阻性元件B(UR0+I作图像如下：交点U=2V，I=0.3AU=BLvvEk=2020年7题.如图所示，接有直流电源E的光滑金属导轨水平放置。导轨间存在垂直于纸面向外的磁场，电阻不可忽略的导体棒ab静止于导轨上，当电键S闭合的瞬间，导体棒()(A)向左移动(B)向右移动(C)上下弹跳（D）保持不动[答案]A【解析】电流从a向b，根据左手定则，导体棒受安培力向左，所以向左移动。[考察知识]楞次定律，[核心素养]物理观念2020年8题、如图所示，线框abcd与通有恒定电流的长直导线MN共面，线框从图示位置I按以下四种方式运动，磁通量变化的绝对值最大的是()(A)平移到位置II(B)以bd为转轴转到位置II(C)以MN为转轴转到位置III(D)平移到以MN为对称轴的位置III[答案]D【解析】平移到以MN为对称轴的位置III，磁通量方向相反，磁通量的变化是原来磁通量的2倍。变化量最大。[考察知识]磁通量。[核心素养]科学思维(改变磁通量的分析)２０２０年19题、(15分)如图所示，足够长的光滑金属导轨宽L=0.5m，电阻不计。左端接个电动势为3V的电源，整个装置处于匀强磁场中。现闭合电键s,质量为0.1kg的金属棒ab由静止开始运动，回路的电流逐渐减小，稳定后感应电动势为E,回路的电流为0,从闭合电键到逐渐稳定的过程中，电源提供的能量E=10J，电源、导体棒产生的焦耳热分别是Q1=0.5J.Q2=4.5J.(1)求内阻r和电阻R的阻值之比.(2)求导体棒稳定时的速度和匀强磁场磁感应强度，(3)分析电键闭合后导体棒的运动情况和能量的转化关系【解析】（1）由内外电路电流相等，有Q1==0.5JQ2==4.5J解得：（2）能量守恒，解得感应电动势，得.（3）闭合电键，导体棒中电流从a向b，根据左手定则，安培力向右，根据牛顿运动定律，导体棒向右加速运动，随着速度增大，导体棒产生的电动势逐渐增大，因为感应电动势与电源电动势相反，电流逐渐减小，安培力逐渐减小，加速度逐渐减小。当感应电动势与电源电动势大小相等时，电流为0.导体棒速度不变，达到稳定。[考察知识]电磁感应综合[核心素养]科学思维[分析]本题与常规的电路题略有不同，有两个电源，一个是直流电源，一个是棒在切制磁感线时等效感生电源，而直流电源和感应电源在电路中产生两个方向相反的电流，所以在分析的时候需要注意与以往单根导体切割磁感线（没有外加电池）有所区别。2019年10题.如图所示电路，若将滑动变阻器滑片向上移动,则a、b环中感应电流的方向是（）A.a环顺时针，b环顺时针B.a环顺时针，b环逆时针C.a环逆时针，b环顺时针D.a环逆时针，b环逆时针【答案】C【解析】根据题意可知，线圈所夹导线电流向上，当滑片向上移动，回路电阻变大，电流变小，根据右手定则可判断，通过两线圈的磁感应强度都变小，而通过a的磁通量向外减小，所以a中感应电流磁场向外，根据右手定则，a中感应电流为逆时针；而通过b的磁通量向里减小，所以b中感应电流磁场向里，根据右手定则，b中感应电流为顺时针，ABD错误C正确2019年19题.半径为a圆形线圈，电阻不计，处于磁感应强度为B的匀强磁场中。一导体棒质量为m受到向上的拉力，以速度v匀速向下运动，导体棒单位长度的电阻为r。（1）求通过导体棒的电流I和通过的电荷量q；（2）当y>0时，求拉力功率P。【答案】(1)，(2)【解析】（1）根据题意可知，感应电动势：，电路中的电阻：，所以感应电流：；运动时间：，所以通过的电量：（2）根据平衡条件可得拉力：，根据勾股定理可知：，得；根据功率方程得：。２０１８年7题.如图P沿着速度方向运动，且P中通如图所示电流，则眼睛看到的L和R的电流方向是（）A.都是顺时针B.都是逆时针C.L顺时针，R逆时针D.L逆时针，R顺时针【答案】D【解析】根据安培定则可知，P中产生的磁场沿导线向里；同时P靠近L，远离R，则根据楞次定律增反减同可知，L中电流为逆时针，R中电流为顺时针，故ABC错误，D正确。故选D。２０１８年19题.一个边长为L的正方形导线线框位于水平面内，在拉力作用下，线框从磁场的左边缘由静止开始向右做匀加速直线运动，t=T时线框刚好完全进入磁场，此时线框中感应电流为I，求：(1)线框匀加速运动的加速度大小；(2)线框的电阻R；(3)线框进入磁场过程中受到的安培力随时间变化的关系。【答案】(1)线框匀加速运动的加速度大小为；(2)线框的电阻为；(3)线框进入磁场过程中受到的安培力随时间变化的关系为。【解析】(1)设线框匀加速的加速度为，根据匀变速运动的规律：解得：；(2)线框刚好完全进入磁场时动生电动势为：闭合电路欧姆定律有：联立以上式子得：；(3)线框进入磁场过程中，时刻：此时速度为：动生电动势为：线框中电流为：由安培力公式有：联立以上式子得：。2017年20题．（16分）如图，光滑平行金属导轨间距为L，与水平面夹角为θ，两导轨上端用阻值为R的电阻相连，该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面。质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动，然后又返回到出发位置。在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好，不计ab和导轨的电阻及空气阻力。（1）求ab开始运动时的加速度a；（2）分析并说明ab在整个运动过程中速度、加速度的变化情况；（3）分析并比较ab上滑时间和下滑时间的长短。【答案】（1）（2）见解析（3）上滑所需时间小于下滑所需时间【解析】（1）a、b开始运动时产生的感应电动势回路中的感应电流杆所受安培力杆受力如图，由牛顿定律：解得：（2）分析如下：杆上滑时，合力,与运动方向相反，杆减速，随着速度减小，Fm减小，合力减小，加速度减小，因此杆做加速度减小的减速运动，到达一定高度后速度为0。在最高点，杆速度为0，加速度为gsin,，方向沿斜面向下。杆下滑时，合力,与运动方向相同，杆加速，随着速度增大，Fm增大，合力减小，加速度减小，因此杆做初速度我0、加速度减小的加速运动。（3）分析如下：上滑与下滑过程经过的位移大小相等，而上滑时加速度大于，下滑时加速度小于，因此，上升时的平均加速度大于下降时的平均加