2023年高考物理电磁感应与电量综合例析.docx

电磁感应与电量 用电荷定义式求解q感＝I感t ★Ω的导体棒AB在宽度也为1m的金属框上以1m／s的速度向右运动1s，电阻RΩ，其它电阻忽略不计。导体棒AB中产生的感应电动势为________V，通过电阻R的电量是________C 答案：1 ；1 ★如图〔a〕所示，一个电阻值为R ，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1 . 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图〔b〕所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0 . 导线的电阻不计。求0至t1时间内 〔1〕通过电阻R1上的电流大小和方向； 〔2〕通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。 答案：〔1〕 电流方向为从b到a 〔2〕通过电阻上的电量 通过电阻上产生的热量 ★用一电动机提升处于匀强磁场中的矩形线圈，线圈的匝数为N，长为L，宽为d，质量为m，电阻为R，磁场的磁感应强度大小为B。 开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐，当电动机匀速转动时，通过跨过两定滑轮的细绳将线圈提离磁场。 假设电动机转轮的半径为r，转速为n，求此过程中〔重力加速度为g〕 〔1〕细绳对线圈的拉力为多大？ 〔2〕流过线圈导线横截面的电荷量是多少？ 〔3〕电动机对线圈做的功为多少？ 答案：〔1〕 〔2〕 〔3〕 ★★架MNPQ固定板个与水平面内，并处在磁感应强度大小B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布，将质量m=0.1kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并且框架接触良好，以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标，金属棒从处以的初速度，沿x轴负方向做的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求： 〔1〕金属棒ab运动0.5m，框架产生的焦耳热Q； 〔2〕框架中aNPb局部的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系； 〔3〕为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出金属棒的运动距离s，以及0.4s时回路内的电阻R，然后代入q=求解。指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。 答案：〔1〕 〔2〕 〔3〕错误　；。 ★★如以下图，匀强磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度T，OCA导轨与OA直导轨分别在O点和A点接一阻值和几何尺寸可忽略的定值电阻，导轨OCA的曲线方程为〔m〕．金属棒ab长1.5米，以速度m/s水平向右匀速运动〔b点始终在x轴上〕．设金属棒与导轨接触良好，摩擦不计，电路中除了电阻R1和R2外，其余电阻均不计，曲线OCA与x2，求： 〔1〕金属棒在导轨上运动从到m的过程中通过金属棒ab的电量； 〔2〕金属棒在导轨上运动从到m的过程中，外力必须做多少功？ 答案：〔1〕 C. 〔2〕 J. 用动量定理求解 B h s ★★如以下图，质量为m的铜棒搭在U形导线框右端，棒长和框宽均为L，磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。电键闭合后，在磁场力作用下铜棒被平抛出去，下落h后的水平位移为s。求闭合电键后通过铜棒的电荷量Q。 答案： ★★如以下图，长为L，电阻rΩ、质量mCD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上．两条轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有RΩ的电阻，量程为0~3.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为0~1.0V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定外力F使金属棒右移，当金属棒以v=2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏，问： 〔1〕此满偏的电表是什么表？说明理由． 〔2〕拉动金属棒的外力F多大？ A V R F × × × × × × × × × × × × C D 〔3〕此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上，求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量． 答案：〔1〕 电压表满偏． 〔2〕 F=1.6N. 〔3〕 q=0.25C. 用法拉第电磁感应定律求解 ★平行闭合线圈的匝数为n，所围面积为S，总电阻为R，在时间内穿过每匝线圈的磁通量变化为，那么通过导线某一截面的电荷量为〔 〕。 A． B． C． D． 答案：D ★如以下图，AB和CD是两根特制的、完全相同的电阻丝导线，固定在绝缘的竖直墙壁上，上端用电阻不计的导线相连接，两根电阻丝导轨相距为L，一根质量为m、电阻不计的金属棒垮接在AC间，并处于x轴原点，与电阻丝导轨接触良好，且无摩擦，空间有竖直墙面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。放开金属棒，它将加速下滑。 〔1〕试证明：假设棒下滑时作匀加速运动，那么必须满足的条件是每跟导轨的电阻值应跟位移x的平方根成正比，即R=k〔k为比例常数〕 〔2〕假设棒做匀加速运动，B=1T，L=1m，m=1/kg，k=1/Ω·m-1/2，求： ①棒的加速度a； ②棒下落1m过程中，通过棒的电荷量q ③棒下落1m过程中，电阻上产生的总热量Q 答案： ★如以下图,将条形磁铁插入闭合线圈,假设第一次迅速插入线圈中用时间为0.2s,第二次缓慢插入线圈用时间为1s,那么第一次和第二次插入时线圈中通过的电量之比是________,线圈中产生的热量之比是________ 答案：1：1,5：1 ★如以下图，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为a的圆形区域内、外，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B。一半径为b，电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。在内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电量Q=_________。 答案：Q=或Q= ★如以下图，以边长为50cm的正方形导线框，放置在B=0.40T的身强磁场中。磁场方向与水平方向成37°角，线框电阻为0.10Ω，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电量。 答案： ★一个电阻为R的长方形线圈abcd沿着磁针所指的南北方向平放在北半球的一个水平桌面上，ab=L1，bc=L2，如以下图。现突然将线圈翻转1800，使ab与dc互换位置，用冲击电流计测得导线中流过的电量为Q1。然后维持ad边不动，将线圈绕ad边转动，使之突然竖直，这次测得导线中流过的电量为Q2，试求该处地磁场的磁感强度的大小。 答案： ★一矩形线圈abcd放置在如以下图的有理想边界的匀强磁场中〔oo′的左边有匀强磁场，右边没有〕，线圈的两端接一只灯泡。线圈的匝数n=100，电阻r=1.0Ω，ab边长L1=0.5m，ad边长L2=0.3m，小灯泡的电阻R=9.0Ω，磁场的磁感应强度B=1.0×10-2T。线圈以理想边界oo′为轴以角速度ω=200rad/s按如以下图的方向匀速转动〔OO′轴离ab边距离〕，以如以下图位置为计时起点。求： ①在0—的时间内，通过小灯泡的电荷量 答案：通过小灯泡的电荷量q= ★★如以下图，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m〔质量分布均匀〕的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好到达最大〔运动过程中杆始终与导轨保持垂直〕。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。那么此过程 〔 〕 A．杆的速度最大值为 B．流过电阻R的电量为 C．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D．恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量 答案：BD ★★如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程 ①以速度v移动d,使它与ob的距离增大一倍;②再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c,使它回到原处；④最后以速率2v移动d,使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,那么( ) A．Q1=Q2=Q3=Q4 B．Q1=Q2=2Q3=2Q4 C．2Q1=2Q2=Q3=Q4 D．Q1≠Q2=Q3≠Q4 答案：A ★★如以下图，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如以下图的位置匀速拉出匀强磁场。假设第一次用时间拉出，外力所做的功为，通过导线截面的电量为；第二次用时间拉出，外力所做的功为，通过导线截面的电量为，那么〔 〕 A. B. C. D. 答案：C ★★如以下图，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2在先后两种情况下 〔 〕 A．线圈中的感应电流之比为I1∶I2=2∶1 B．线圈中的感应电流之比为I1∶I2=1∶2 C．线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=1∶4 D．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2=1∶2 答案：C ★★如以下图：宽度L=1m的足够长的U形金属框架水平放置，框架处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T，框架导轨上放一根质量m=0.2kg、电阻RΩ的金属棒ab，棒ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，现用功率恒为6w的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动〔ab棒始终与导轨接触良好且垂直〕，当棒的电阻R产生热量Q=5.8J时获得稳定速度，此过程中，通过棒的电量q=2.8C〔框架电阻不计，g取10m/s2〕。问： 〔1〕ab棒到达的稳定速度多大？ 〔2〕ab棒从静止到稳定速度的时间多少？ 答案：〔1〕 (2) F R B N M ★★如以下图，足够长的水平导体框架的宽度L=0.5 m，电阻忽略不计，定值电阻R=2Ω。磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m=0.2 kg、有效电阻r=2Ω的导体棒MN垂直跨放在框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5，导体棒在水平恒力F=1.2N的作用下由静止开始沿框架运动到刚开始匀速运动时，通过导体棒截面的电量共为q=2 C，求： 〔1〕导体棒做匀速运动时的速度； 〔2〕导体棒从开始运动到刚开始匀速运动这一过程中，导体棒产生的电热。 〔g取10 m/s2〕 答案：(1) m/s (2) 0.75J ★★★放在绝缘水平面上的两条平行导轨MN和PQ之间宽度为L，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直于导轨平面，导轨左端接有阻值为R的电阻，其它局部电阻不计．导轨右端接一电容为C的电容器，长为2L的金属棒放在导轨上与导轨垂直且接触良好，其a端放在导轨PQ上．现将金属棒以a端为轴，以角速度沿导轨平面顺时针旋转角，如图1所示．求这个过程中通过电阻R的总电量是多少？〔设导轨长度比2L长得多〕 答案：. ★★★在如以下图的水平导轨上〔摩擦、电阻忽略不计〕，有竖直向下的匀强磁场，磁感强度B，导轨左端的间距为L1=4m，右端间距为L2=lm。今在导轨上放置ACDE两根导体棒，质量分别为m1=2m0，m2=m0，电阻