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方法点拨(1)分析导体棒切割磁感线运动时要由牛顿第二定律列方程，在方程中讨论 v 的变化影响安培力的变化，进而影响加速度 a 的变化，a 的变化又影响 v 的变化；(2)克服安培力做功的过程就是其它形式的能转化为电能的过程，克服安培力做了多少功，就有多少其它形式的能转化为电能1(多选)如图 1 所示，在匀强磁场中有一倾斜的足够长平行金属导轨，导轨间距为 L，两导轨顶端连有一定值电阻 R，导轨平面与水平面的夹角为，匀强磁场的磁感应强度大小为 B、方向垂直导轨平面向上，质量为 m、电阻为 r 的光滑导体棒从某一高度处由静止释放，导体棒运动过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，其他部分的电阻不计，重力加速度为 g，则下列说法正确的是()图 1A导体棒先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动B若导体棒的速度为 v，则 R 两端的电压为 BLvC导体棒的最大速度为mgRrB2L2D在导体棒下滑过程中，电路中产生的焦耳热等于导体棒克服安培力所做的功2如图 2，平行导轨固定在水平桌面上，左侧接有阻值为 R 的电阻，导体棒 ab 与导轨垂直且接触良好，ab棒在导轨间的阻值为r.输出功率恒为P的电动机通过水平绳向右拉动ab棒 整个区域存在竖直向上的匀强磁场，若导轨足够长，且不计其电阻和摩擦，则电阻 R 消耗的最大功率为()图 2APB.RRrP公众号：卷洞洞C.rRrPD.RRr2P3(多选)如图 3 所示，间距为 l1 m 的导轨 PQ、MN 由电阻不计的光滑水平导轨和与水平面成 37角的粗糙倾斜导轨组成，导体棒 ab、cd 的质量均为 m1 kg、长度均为 l1 m、电阻均为 R0.5，ab 棒静止在水平导轨上，cd 棒静止在倾斜导轨上，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小 B 2 T现 ab 棒在水平外力 F 作用下由静止开始沿水平导轨运动，当 ab 棒的运动速度达到一定值时 cd 棒开始滑动已知 cd 棒与倾斜导轨间的动摩擦因数为0.8，且 cd 棒受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两导体棒与导轨始终接触良好，重力加速度 g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.关于该运动过程，下列说法正确的是()图 3Acd 棒所受的摩擦力方向始终沿倾斜导轨向上Bcd 棒所受的摩擦力方向先沿倾斜导轨向上后沿倾斜导轨向下Ccd 棒开始滑动时，ab 棒的速度大小约为 20 m/sDcd 棒开始滑动时，ab 棒的速度大小约为 10 m/s4在光滑水平面上，有一个粗细均匀的边长为 L 的单匝正方形闭合线框 abcd，在水平外力的作用下，从静止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动，穿过匀强磁场，如图 4 甲所示测得线框中产生的感应电流 i 的大小和运动时间 t 的变化关系如图乙所示()图 4A线框受到的水平外力一定是恒定的B线框边长与磁场宽度的比为 38C出磁场的时间是进入磁场时的一半D出磁场的过程中水平外力做的功与进入磁场的过程中水平外力做的功相等5(多选)如图 5 所示，光滑水平桌面上固定放置的长直导线中通以大小为 I 的稳恒电流，桌面上导线的右侧距离通电长直导线 2l 处有两线框 abcd、abcd正以相同的速度 v0经过虚线 MN 向左运动，MN 平行长直导线，两线框的 ad 边、ad边与 MN 重合，线框 abcd、公众号：卷洞洞abcd是由同种材料制成的质量相同的单匝正方形线框，边长分别为 l、2l.已知通电长直导线周围磁场中某点的磁感应强度 BkIr(式中 k 为常量，r 表示该点到长直导线的距离)下列说法正确的是()图 5A此时流经线框 abcd、abcd的电流强度之比为 43B此时线框 abcd、abcd所受的安培力的功率之比为 49C此时线框 abcd、abcd的加速度之比为 49D此时 a、b 间电压 UabkI24v06(多选)如图 6，光滑绝缘的水平桌面上有一边长为 L、电阻为 R 的正方形导体框匀强磁场区域宽度为 2L、磁感应强度为 B、方向垂直桌面向下导体框的一边与磁场边界平行，在外力作用下以恒定速度 v 穿过磁场下列说法正确的是()图 6A穿过磁场过程，外力做的功为2B2L3vRB穿过磁场过程，导体框产生的焦耳热为2B2L3vRC进入磁场过程，通过导体框某一横截面的电荷量为BL2RD进入和离开磁场过程，通过导体框的电流大小都为BLvR，且方向相同7(多选)由法拉第电磁感应定律可知，若穿过某截面的磁通量为msin t，则产生的感应电动势为emcos t.如图7所示，竖直面内有一个闭合导线框ACD(由细软电阻丝制成)，端点 A、D 固定在以水平线段 AD 为直径的半圆形区域内，有磁感应强度大小为 B、方向公众号：卷洞洞垂直纸面向里的有界匀强磁场设导线框的电阻恒为 r，圆的半径为 R，用两种方式使导线框上产生感应电流方式一：将导线上的 C 点以恒定角速度1(相对圆心 O)从 A 点沿圆弧移动至 D 点；方式二：以 AD 为轴，保持ADC45，将导线框以恒定的角速度2转 90.则下列说法正确的是()图 7A方式一中，在 C 从 A 点沿圆弧移动到图中ADC30位置的过程中，通过导线截面的电荷量为3BR22rB方式一中，在 C 沿圆弧移动到圆心 O 的正上方时，导线框中的感应电动势最大C若两种方式电阻丝上产生的热量相等，则1212D若两种方式电阻丝上产生的热量相等，则12148(多选)如图 8 所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直固定放置，底端接电阻 R，轻弹簧上端固定，下端悬挂质量为 m 的金属棒，金属棒和导轨接触良好 除电阻 R 外，其余电阻不计 导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在平面静止时金属棒位于 A 处，此时弹簧的伸长量为l，弹性势能为 Ep.重力加速度大小为 g.将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，金属棒在运动过程中始终保持水平，则下列说法正确的是()图 8A当金属棒的速度最大时，弹簧的伸长量为lB从开始释放到最后静止，电阻 R 上产生的总热量等于 mglEpC金属棒第一次到达 A 处时，其加速度方向向下D金属棒第一次下降过程通过电阻 R 的电荷量比第一次上升过程的多9如图 9 所示，阻值均为 2 的定值电阻 R1和 R2通过水平和倾斜平行金属导轨连接，水平导轨和倾斜导轨平滑相接，导轨间距离为 0.5 m，倾斜导轨与水平面夹角为 60，水平导轨间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为 0.03 T 的匀强磁场，倾斜导轨处没有磁场一根质量公众号：卷洞洞为 0.1 kg、长度为 0.5 m、阻值为 2 的导体棒从倾斜导轨上一定高度处由静止释放，导体棒与倾斜导轨间的动摩擦因数为34，水平导轨光滑，导体棒在水平导轨上向右运动 s2 m 停下来，在此过程中电阻 R1上产生的热量为 0.3 J，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度 g10 m/s2，则下列说法正确的是()图 9A导体棒在倾斜导轨上释放点离水平面的高度为 2 mB导体棒在导轨上运动的最大速度为 6 m/sCR1两端的最大电压为 0.045 VD导体棒在导轨上运动过程中通过 R1的电荷量为 0.01 C10电磁弹是我国最新的重大科研项目，原理可用下述模型说明如图 10 甲所示，虚线 MN右侧存在竖直向上的匀强磁场，边长为 L 的正方形单匝金属线框 abcd 放在光滑水平面上，线框电阻为 R，质量为 m，ab 边在磁场外侧紧靠 MN 虚线边界处t0 时起磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律是 BB0kt(k 为大于零的常量)，空气阻力忽略不计图 10(1)求 t0 时刻，线框中感应电流的功率 P；(2)求线框 cd 边穿出磁场时通过线框某一横截面的电荷量 q；(3)若用相同的金属线绕制相同大小的 n 匝线框，如图乙所示，在线框上加一质量为 M 的负载物，证明：载物线框匝数越多，t0 时线框加速度越大11如图 11 甲所示，dc 和 ef 是足够长的光滑的金属导轨(不计电阻)水平放置，相距 L1 m，de 处接有一个电阻，在其两端的电压低于某个特定的值 U0时，它的阻值与其两端的电压成正比，而其两端的电压大于等于 U0时，它的电阻恒为 R05，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为 B1 T，质量为 m0.5 kg，长度恰好能跨放在导轨上的金属杆电阻不计，在水平向右的拉力作用下，从紧靠 de 处由静止开始做加速度为 a1 m/s2的匀加速运动，水平拉力 F 与时间的关系如图乙所示公众号：卷洞洞图 11(1)试求电压的特定值 U0和图中所标的 F0的大小；(2)当 t0.5 s 时和 t2 s 时，电阻的发热功率分别为多大？(3)从开始到运动 2 m 时，通过 R 的电荷量为多少？(4)运动到 2 m 时刻撤去外力，金属杆还能运动多远？公众号：卷洞洞答答案案精精析析1AD导体棒随着速度的增加，受到的安培力越来越大，因此受到的合力越来越小，加速度越来越小，故导体棒做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，做匀速运动，A 正确；导体棒中产生的感应电动势为 EBLv，所以在电阻 R 上的电压为RBLvRr，B 错误；由于导体棒匀速运动时有 mgsin B2L2vRr，因此导体棒的最大速度为mgRrsin B2L2，C 错误；根据功能关系，感应电流所产生的焦耳热在数值上等于导体棒克服安培力所做的功，D 正确2Bab 棒在输出功率 P 恒定的电动机拉力作用下做加速度逐渐减小的加速运动当加速度减小到零时，ab 棒产生的感应电动势最大，电阻 R 中电流最大，电阻 R 消耗的功率最大 由功能关系可知，此时电动机输出功率等于电阻 R 和 ab 棒消耗的功率，即 PI2(rR)，电阻R 消耗的功率 PRI2R，联立解得 PRRRrP，选项 B 正确3BCcd 棒刚开始静止在倾斜导轨上，0.8tan 370.75，cd 棒受到的摩擦力沿倾斜导轨向上，ab 棒向右运动切割磁感线使得 ab 棒、cd 棒中产生感应电流，cd 棒受到水平向右的安培力作用，cd 棒受到的摩擦力先沿倾斜导轨向上减小到零，后反向沿倾斜导轨向下增大，故 A 错误，B 正确；当 cd 棒即将滑动时，由平衡条件B2l2v2Rcos 37mgsin 37mgcos 37B2l2v2Rsin 37，代入数据可得 v19.375 m/s，C 正确，D 错误4B由题图乙线框中产生的感应电流 i 的大小和运动时间 t 的变化关系可知，进磁场和出磁场时电流随时间的增大而增大，根据牛顿第二定律 FF安ma，得 FF安ma，又 F安BiL，所以线框受到的水平外力是随时间增大的变力，选项 A 错误；线框进入磁场过程位移与出磁场过程位移相等，线框进入磁场过程的水平外力小于出磁场过程的水平外力，根据功的定义可知，线框出磁场的过程中水平外力做的功大于线框进入磁场过程中水平外力做的功，选项 D 错误；根据题图乙感应电流 i 的大小和运动时间 t 的变化关系图象，在 24 s 时间内线框进入磁场，设线框匀加速直线运动的加速度为 a，在进入磁场时速度 v1at12a，完全进入磁场时速度 v2at24a，线框边长 L 可表示为 Lv1v22(t2t1)6a，线框开始出磁场时速度 v3at36a，磁场区域宽度 dv1v32(t3t1)16a，线框边长L 与磁场宽度 d 的比为 Ld38，选项 B 正确；设线框 t时刻完全出磁场，则完全出磁场时速度为 at，出磁场过程的平均速度为vv3at2，出磁场的时刻 tLvt3公众号：卷洞洞126t6，解得 t4 3 s，故出磁场的时间小于进入磁场时间的一半，选项 C 错误.5ABC设导线的横截面积为 S，密度为0，电阻率为，由密度公式可得：线框的质量 m0V0S14l0S28l，解得：S12S2，根据电阻定律，可得 R14lS1，R28lS2，联立可得：R24R1，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得：线框中的电流 I1kI2llv0kI3llv0R1kIv06R1，I2kI2l2lv0kI4l2lv0R2kIv02R2，即I1I243，选项 A 正确；根据右手定则，可知 b 点电势高于 a 点电势，故 Uab0，选项 D 错误；根据功能关系可知线框克服安培力做的功等于线框中电流产生的焦耳热，由 PI2R，可得P1P2I21R1I22R249，选项 B 正确；由安培力公式和牛顿第二定律可得 a1kI2lI1lkI3lI1lmkII16m，a2kI2l2I2lkI4l2I2lmkII22m，即a1a2I13I249，选项 C 正确6ABC当导体框进入或离开磁场时，导体框中的感应电动势 EBLv，由右手定则可知，导体框进入磁场时，感应电流方向为逆时针方向，而离开磁场时，感应电流方向为顺时针方向，D 项错；进入磁场过程中，感应电流大小 IER，时间 tLv，所以通过导体框某一横截面的电荷量为 QItBL2R，C 项正确；因为导线框是匀速穿过磁场的，所以外力 FFABILB2L2vR，导体框在外力作用下的位移为 2L，所以外力做功为2B2L3vR，A 项正确；由功能关系可知，外力克服安培力做的功等于系统产生的热量，B 项正确7AC方式一中，在 C 从 A 点沿圆弧移动到题图中ADC30位置的过程中，穿过回路磁通量的变化量为32BR2.由法拉第电磁感应定律，Et，IEr，qIt，联立解得 qr3BR22r，选项 A 正确；方式一中，在 C 沿圆弧移动到圆心 O 的正上方时，导线框中的磁通量最大，由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势最小，为零，选项 B 错误；第一种方式中穿过回路的磁通量1BR2sin 1t，所产生的电动势为 e11BR2cos 1t，第二种方式中穿过回路的磁通量2BR2cos 2t，所产生的电动势为 e22BR2sin 2t，则两种方式所产生的正弦交流电动势的有效值之比为E1E212，时间满足1t12t218090，产生的焦耳热 Q1E21rt1，Q2E22rt2，若 Q1Q2，则1212，选项 C 正确，D 错误8BD根据题述金属棒静止时弹簧伸长量为l，可得 mgkl.将金属棒从弹簧原长位置由公众号：卷洞洞静止释放，金属棒向下切割磁感线运动产生感应电动势 EBlv 和感应电流 IBlvR，金属棒受到的安培力 FABIlB2l2vR，方向竖直向上，由牛顿第二定律 mgkxFAma 知，金属棒向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到零时，金属棒速度最大，此时有 mgkxFA，弹簧弹力小于金属棒的重力，故弹簧的伸长量 x 小于l，选项 A 错误；金属棒最后静止时，弹簧伸长量为l，根据能量守恒定律，电阻 R 上产生的总热量 QmglEp，选项 B正确；金属棒第一次到达 A 处时，其所受合外力向上，加速度方向向上，选项 C 错误；由能量守恒知金属棒第一次下降的高度一定大于第一次上升的高度，由BS 知，金属棒第一次下降过程中回路磁通量变化量一定比第一次上升过程中的多，根据 qR可知，金属棒第一次下降过程中通过电阻 R 的电荷量一定比第一次上升过程中的多，选项 D 正确9B导体棒滑上水平导轨后做减速运动，因此滑上水平导轨的初速度 v0是导体棒在导轨上运动的最大速度，导体棒在水平导轨上运动时，若电阻 R1上产生热量为 Q，则导体棒上产生热量为 4Q，电路产生的总热量为 6Q，由功能关系可得mv2026Q，又 Q0.3 J，得 v06 m/s，B 选项正确；导体棒在倾斜导轨上运动，有 mghmgcos hsin mv202，得 h2.4 m，A 选项错误；导体棒运动的最大速度为 v0，最大感应电动势为 EmBlv0，R1两端的最大电压 UmEm3，得 Um0.03 V，C 选项错误；通过导体棒的电荷量 qR总，q1q20.005 C，D 选项错误10(1)k2L4R(2)B0L2R(3)见解析解析(1)t0 时刻线框中的感应电动势 E0BtL2kL2功率 PE20R解得 Pk2L4R(2)穿出磁场过程线框中的平均电动势Et线框中的平均电流IER通过的电荷量 qIt，解得 qB0L2R(3)n 匝线框在 t0 时刻产生的感应电动势 EnE0线框中的总电阻 R总nR公众号：卷洞洞线框中的电流 IER总t0 时刻线框受到的安培力 FnB0IL设线框的加速度为 a，根据牛顿第二定律有 F(nmM)a解得 akB0L3MnmR，可知 n 越大，a 越大11(1)1 V0.7 N(2)0.1 W0.8 W(3)0.5 C(4)3.75 m解析(1)当电压小于 U0时，设电阻 RkU，所以电流 IUR1k，则 I 为定值FBL1kma，FmaBL1k当电压大于等于 U0时，FB2L2vR0ma，FmaB2L2aR0t，而当 t1 s 时，速度 vat1 m/s，U0BLv1 V又当 t1 s 时，FmaB2L2aR0tmaBL1k，所以有 k5故 F00.7 N1 s 以后的拉力与时间的关系为 F0.50.2t(2)t0.5 s 时，v0.5 m/s，UEBLv0.5 V，RkU2.5 P1U2R0.1 Wt2 s 时，F0.9 N，安培力 F安Fma0.4 N，v2 m/sP2F安v0.8 W(3)前 1 s，电流恒为 IUR1k0.2A，q1It0.2 C，运动了 0.5 m.余下的 1.5 m 是通过定值电阻 R0的电荷量，q2R00.3 C所以 qq1q20.5 C(4)撤去外力时，速度为 v22 m/s，电压 U22 V，变减速运动到速度 v11 m/s，于是有：B2L2x1R0m(v2v1)，x12.5 m此后，电流恒为 0.2A，F安BLI0.2 N，做匀减速运动，aF安m0.4 m/s2x2v212a1.25 m所以 xx1x23.75 m.公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞