2022届高考物理二轮复习专题10 电磁感应 WORD版含答案.docx

1、专题10 电磁感应一选择题1 如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是()A从上往下看，01 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向B01 s内圆环面积有扩张的趋势C3 s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力D12 s内和23 s内圆环中的感应电流方向相反2 (多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分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，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上向

2、下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍3 (多选)如图甲所示，水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根垂直导轨的光滑导体棒ab、cd，两棒间用绝缘丝线连接；已知平行导轨MN、PQ间距为L1，导体棒ab、cd间距为L2，导轨电阻可忽略，每根导体棒在导轨之间的电阻为R.开始时匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示则以下说法正确的是()A在t0时刻回路中产生的感应电动势E0B在0t0时间内导体棒中的电流为C在时刻绝缘丝线所受拉力为D在02t

3、0时间内回路中电流方向是abdca4 如图所示，匝数n6的螺线管(电阻不计)，截面积为S10 cm2，线圈与R12 的电阻连接，水平向右且均匀分布的磁场穿过螺线管，磁场与线圈平面垂直，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图2所示，规定感应电流i从a经过R到b的方向为正方向忽略线圈的自感影响，下列it关系图中正确的是()5 如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点上方A点用铰链连接长度为3a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置摆下，下摆过程中紧贴环面，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v且刚好交圆环的最低点，则

4、这时AB两端的电压大小为()A. B. C. D.6 如图甲所示，在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环，圆环所围面积为0.1 m2，圆环电阻为0.2 。在第1 s内感应电流I沿顺时针方向。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(其中在45 s的时间段呈直线)。则()A在05 s时间段，感应电流先减小再增大B在02 s时间段感应电流沿逆时针方向，在25 s时间段感应电流沿顺时针方向C在05 s时间段，圆环最大发热功率为5.0104 WD在02 s时间段，通过圆环横截面的电量为5.0101 C7 如图甲所示，在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，沿水平面固定一个“V”字

5、形金属框架CAD，已知A，导体棒EF在框架上从A点开始在外力作用下，沿垂直EF的方向以速度v匀速向右平移，使导体棒和框架始终构成等腰三角形回路。已知框架和导体棒的材料和横截面积均相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，导体棒在运动中始终与磁场方向垂直，且与框架接触良好。关于EF产生的电动势E、回路中的电流I、通过EF横截面的电荷量q、回路消耗的电功率P随时间t变化关系的图象，图乙所示可能正确的是()8 如图所示，三个相同的灯泡L1、L2、L3，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是()A闭合开关S的瞬间，L3立即变亮，L1、L2逐渐变亮B闭合开关S的瞬间，L2、L

6、3立即变亮，L1逐渐变亮C断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，L1先变亮一下然后才熄灭D断开开关S的瞬间，L2、L3立即熄灭9 (多选)如图所示，水平放置的粗糙U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计下列说法正确的是()AA点的电势高于C点的电势B此时AC两端电压为UACC此过程中电路产生的电热为QFdmv2D此过程中通过电阻R0的电荷量为q10 （多选）有一个铜盘，与支架之间的阻力非常小，因此轻轻拨动它，就能长时

7、间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图所示。下列说法正确的是()A铜盘能够在较短的时间内停止转动B铜盘在转动过程中磁通量将不断减小C铜盘在转动过程中产生的感应电动势将不断减小D铜盘边缘的电势高于圆心的电势11 （多选）如图所示，水平放置的两光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，PQ所处的水平光滑轨道内有垂直纸面向里的匀强磁场，当PQ在外力的作用下运动时，闭合开关S，MN在安培力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是()A向右加速运动B向左加速运动 C向右减速运动 D向左减速运动12 (多选)如图，平行光滑金属导轨M、N固定在水平面上，处于竖直向

8、下的匀强磁场中，完全相同的两金属棒P、Q搭放在导轨上，开始时P、Q均处于静止状态。给P施加一个与导轨平行的恒定拉力，运动中两金属棒始终与导轨垂直并与导轨接触良好。设导轨足够长，除两棒的电阻外其余电阻均不计，则两棒的速度及棒中的感应电流随时间变化的图象可能是()13 (多选)铁路运输中设计的多种装置都运用了电磁感应原理。有一种电磁装置可以向控制中心传输信号以确定火车的位置和运动状态，装置的原理是：将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面，如图甲所示(俯视图)，当它经过安放在两铁轨间的矩形线圈时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈长为l1，宽为l2，匝数为n。若匀强磁场只分布在一个矩形区

9、域内，当火车首节车厢通过线圈时，控制中心接收到线圈两端电压u与时间t的关系如图乙所示(ab、cd均为直线)，则在t1t2时间内()A.火车做匀速直线运动B.M点电势低于N点电势C.火车加速度大小为D.火车平均速度大小为14 （多选）如图所示，水平桌面上固定一定值电阻R，R两端均与光滑倾斜导轨相连接，已知两侧导轨间距都为L。导轨平面与水平面均成37角，且均处于范围足够大的匀强磁场中。质量为m的导体棒a沿左侧导轨匀速下滑，导体棒b始终静止在右侧导轨上，两导体棒电阻均为R，两处磁场的磁感应强度大小均为B，方向均与导轨平面垂直(sin 370.6，cos 370.8)，则()A导体棒b质量为B导体棒a

10、下滑速度vC导体棒a沿导轨下滑L距离的过程中电阻R上产生热量为D导体棒a沿导轨下滑L距离的过程中导体棒b上产生热量为15 （多选）如图所示，足够长的光滑水平轨道，左侧轨道间距为0.4 m，右侧轨道间距为0.2 m。空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为0.2 T。质量均为0.01 kg的金属棒M、N垂直导轨放置在轨道上，开始时金属棒M、N均保持静止，现使金属棒M以5 m/s的速度向右运动，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，M棒总在宽轨上运动，N棒总在窄轨上运动。已知两金属棒接入电路的总电阻为0.2 ，轨道电阻不计，g10 m/s2，下列说法正确的是()AM、N棒在相对

11、运动过程中，回路内产生顺时针方向的电流(俯视)BM、N棒最后都以2.5 m/s的速度向右匀速运动C从开始到最终匀速运动电路中产生的焦耳热为6.25102 JD在两棒整个的运动过程中，金属棒M、N在水平导轨间扫过的面积之差为0.5 m2二计算题16 边长为L的正方形闭合金属导线框，其质量为m，回路电阻为R。图中M、N、P为磁场区域的边界，且均为水平，上、下两部分水平匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向如图所示。现让线框由图示位置由静止开始下落，线框在穿过M和P两界面的过程中均做匀速运动。已知M、N之间和N、P之间的高度差相等，均为hL，下落过程中线框平面始终保持竖直，底边始终保持水平，当地的重力

12、加速度为g。试求：(1)图示位置线框的底边到M的高度d；(2)线框的底边刚通过磁场边界N时，线框加速度的大小；(3)线框在通过磁场边界N的过程中，线框中产生的焦耳热。17 如图，两条平行导轨所在平面与水平地面间的夹角为，间距为L.导轨上端接有一平行板电容器，电容为C.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g.忽略所有电阻让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间

13、变化的关系18 如图甲所示，一边长L2.5 m、质量m0.5 kg的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向上、磁感应强度B0.8 T的匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过5 s线框被拉出磁场测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中，(1)求通过线框导线截面的电荷量及线框的总电阻；(2)分析线框运动性质并写出水平力F随时间变化的表达式；(3)已知在这5 s内力F做功1.92 J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少19 如图甲所示，两根足够长的光滑金属导轨ef、cd与水平面成30角固定，导轨间距

14、离为l1 m，导轨电阻不计，一个阻值为R0的定值电阻与电阻箱并联接在两金属导轨的上端。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B1 T。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止释放，金属棒下滑过程中与导轨接触良好。改变电阻箱的阻值R，测定金属棒的最大速度vm，得到 的关系如图乙所示。取g10 m/s2。求：(1)金属棒的质量m和定值电阻R0的阻值；(2)当电阻箱的阻值R2 ，且金属棒的加速度为g时，金属棒的速度大小。20 如图，固定在水平绝缘桌面上的“”形平行导轨足够长，间距L1 m，电阻不计倾斜导轨的倾角53，并与R2 的定值电阻相连整个导轨

15、置于磁感应强度B5 T、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中金属棒ab、cd的阻值为R1R22 ，cd棒质量m1 kg.ab与导轨间摩擦不计，cd与导轨间的动摩擦因数0.3，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力现让ab棒从导轨上某处由静止释放，当它滑至某一位置时，cd棒恰好开始滑动sin 530.8，cos 530.6，g10 m/s2.(1)求此时通过ab棒的电流；(2)求cd棒消耗的热功率与ab棒克服安培力做功的功率之比；(3)若ab棒无论从多高的位置释放，cd棒都不动，则ab棒质量应小于多少？21 如图所示，PQ和MN是固定于水平面内的平行光滑金属轨道，轨道足够长，其电阻可忽略不计。金属棒ab、

16、cd放在轨道上，始终与轨道垂直，且接触良好。金属棒ab、cd的质量均为m，长度均为L。两金属棒的长度恰好等于轨道的间距，它们与轨道形成闭合回路。金属棒ab的电阻为2R，金属棒cd的电阻为R。整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。若先保持金属棒ab不动，使金属棒cd在与其垂直的水平力F(大小未知)作用下，由静止开始向右以加速度a做匀加速直线运动，水平力F作用t0时间撤去此力，同时释放金属棒ab。求：(1)棒cd匀加速过程中，外力F随时间t变化的函数关系；(2)两金属棒在撤去F后的运动过程中，直到最后达到稳定，金属棒cd产生的热量；(3)两金属棒在撤去F后的运动过程中，直到最后达到稳定

17、，通过金属棒cd的电荷量q。22 如图甲所示，质量m3.0103 kg的“”型金属细框竖直放置在两水银槽中，“”型框的水平细杆CD长l0.20 m，处于磁感应强度大小B11.0 T、方向水平向右的匀强磁场中。有一匝数n300匝、面积S0.01 m2的线圈通过开关K与两水银槽相连。线圈处于与线圈平面垂直的、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度B2的大小随时间t变化的关系如图乙所示。 甲 乙(1)求00.10 s线圈中的感应电动势大小；(2)t0.22 s时闭合开关K，若细杆CD所受安培力方向竖直向上，判断CD中的电流方向及磁感应强度B2的方向；(3)t0.22 s时闭合开关K，若安培力远大于重力

18、，细框跳起的最大高度h0.20 m，求通过细杆CD的电荷量。23 为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系，小明设计了如图8所示的装置，半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上，一根长也为l、电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好，另一端固定在圆心处的导电转轴OO上，由电动机A带动旋转。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面，大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内，并与固定在竖直平面内的“U”型导轨保持良好接触，导轨间距为l，底部接阻值也为R的电阻，处于大小为B2、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导

19、线经开关S与“U”型导轨连接。当开关S断开、棒cd静止时，弹簧伸长量为x0；当开关S闭合，电动机以某一转速匀速转动，棒cd再次静止时，弹簧伸长量变为x(不超过弹性限度)。不计其余电阻和摩擦等阻力，求此时(1)通过棒cd的电流Icd；(2)电动机对该装置的输出功率P；(3)电动机转动角速度与弹簧伸长量x之间的函数关系。24 两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上垂直放置两根导体棒a和b，俯视图如图甲所示。两根导体棒的质量皆为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内，有磁感应强度大小为B的竖直向上匀强磁场。导体棒与导轨接触良好且均可沿导轨无摩擦

20、地滑行，开始时，两棒均静止，间距为x0，现给导体棒a一向右的初速度v0，并开始计时，可得到如图乙所示的vt图象(v表示两棒的相对速度，即vvavb)(1)试证明：在0t2时间内，回路产生的焦耳热与磁感应强度B无关；(2)求t1时刻，棒b的加速度大小；(3)求t2时刻，两棒之间的距离。专题10 电磁感应一选择题1 答案：A解析：由图乙知，01 s内螺线管中电流逐渐增大，穿过圆环向上的磁通量增大，由楞次定律知圆环中感应电流的磁场向下，圆环面积有缩小的趋势，从上往下看，01 s内圆环中的感应电流沿顺时针方向，选项A正确、B错误；同理可得12 s内和23 s内圆环中的感应电流方向相同，选项D错误；3

21、s末电流的变化率为0，螺线管中磁感应强度的变化率为0，在圆环中不产生感应电流，圆环对桌面的压力等于圆环的重力，选项C错误2 答案：AB解析：由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；设圆盘半径为l，由感应电动势EBl2知，角速度恒定，I则感应电动势恒定，则电流大小恒定，选项A正确；感应电流方向只与圆盘转动方向有关与角速度大小无关选项C错误；若变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由PI2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误3 答案：BC解析：由图乙可知，回路面积SL1L2，在t0时刻回路中产生的感应电动势ESL1

22、L2，选项A错误；0t0时间内回路中产生的感应电流大小为I，选项B正确；在时刻，由左手定则，导体棒ab所受安培力方向向左，导体棒cd所受安培力方向向右，磁场磁感应强度为，安培力大小为FB0IL1，在时刻绝缘丝线所受拉力为，选项C正确；在0t0时间内磁感应强度减小，在t02t0时间内磁感应强度反向增大，根据楞次定律，回路内产生的感应电流方向为顺时针方向，即电流方向是acdba，选项D错误4 答案：B解析：由题意可知，在02 s时间内，磁感应强度变化率的大小为3103 T/s，根据法拉第电磁感应定律可得电动势的大小为E1nS1.8105 V，根据闭合电路欧姆定律，可得感应电流i11.5106 A，

23、根据楞次定律，可知感应电流方向为ab，为正方向；同理可计算在25 s时间内，i21106 A，根据楞次定律，可知感应电流方向为ba，为负方向；根据磁感应强度变化的周期性，可得感应电流变化的周期性，故B正确，A、C、D错误5 答案：B解析：设导体棒到达竖直位置时，导体棒上C点交金属环最高点，根据vr可知，因为B点的线速度为v，则C点的线速度为v，则BC产生的电动势EB2aBav，则BC两端的电压为UBCBavBav，因UAC0，故UBAUBCBav，B正确。6 答案：C解析：根据闭合电路欧姆定律得In，知磁感应强度的变化率越大，则电流越大，磁感应强度变化率最大值为0.1 T/s，则最大电流I A

24、0.05 A，则在05 s时间段，感应电流先减小再增大，最后不变，故A错误；由题意知，在第1 s内感应电流I沿顺时针方向，根据楞次定律知，磁场方向向上为正方向，在02 s时间段感应电流沿顺时针方向，在25 s时间段，感应电流的方向为逆时针方向，故B错误；在05 s时间段，当电流最大时，发热功率最大，则PI2R0.0520.2 W5.0104 W，故C正确；在02 s时间段，通过圆环横截面的电量为q C5102 C，故D错误。7 答案：D解析：由EBLv知，导体棒EF产生的感应电动势与L成正比，又L2vttan，则E与t成正比，A项错；由电阻定律可知，回路的总电阻r2vtR，由欧姆定律可知，感应

25、电流I大小恒定，B项错；由qIt可知，通过EF横截面的电荷量q与t成正比，C项错；由PI2r可知，功率与r成正比，r与t成正比，故D项正确。8 答案：B解析：闭合开关S瞬间，因二极管具有单向导电性，所以L2与二极管处于通路，导致灯泡L2立刻亮，而在闭合开关S瞬间，因线圈L的电流的变化，导致阻碍灯泡L1的电流增大，导致灯泡L1将慢慢变亮，L2、L3均立即变亮，选项A错误，B正确；断开开关S的瞬间，因二极管的导通方向与电流方向相反，则L2立即熄灭，线圈L与灯泡L1、L3构成回路，因线圈产生感应电动势，所以灯泡L1、L3均逐渐变暗，熄灭，选项C、D错误。9 答案：AD解析：根据右手定则可知，A点相当

26、于电源的正极，电势高，A正确；AC产生的感应电动势为E2BLv，AC两端的电压为UAC，B错误；由功能关系得Fdmv2QQf，C错误；此过程中平均感应电流为，通过电阻R0的电荷量为qt，D正确10 答案：ACD解析：当铜盘转动时，切割磁感线，产生感应电动势，由于电路闭合，则有感应电流，处于磁场中受到安培力作用，此力阻碍铜盘转动，铜盘能够在较短的时间内停止转动，选项A正确；铜盘在转动过程中磁通量不变，选项B错误；铜盘在转动过程中，由于转动速度减小，则产生的感应电动势将不断减小，选项C正确；由右手定则可知，铜盘边缘的电势高于圆心的电势，选项D正确。11 答案：BC解析：逆推法：根据右手螺旋定则可知

27、，导线ab在MN所在处产生的磁场方向垂直纸面向里，MN在安培力作用下向右运动，说明MN受到的安培力向右，由左手定则可知，MN中的电流方向由M指向N，由右手螺旋定则可知，线圈L1中感应磁场方向竖直向上，由楞次定律可知，线圈L2中磁通量的变化情况为向上减小或向下增加，由右手螺旋定则可知，PQ中的电流从Q到P且逐渐减小或从P到Q且逐渐增大，再由右手定则可知，PQ可能是向左加速运动或向右减速运动。故B、C正确，A、D错误。顺序推理法：对选项A，PQ向右加速运动，L2上端为N极且磁通量增加，由楞次定律可推出L1的下端为N极，电流由N到M，S闭合时MN向左运动，故A错误。同理，可分析得出B、C正确，D错误

28、。12 答案：AD解析：P向右做切割磁感线运动，由右手定则判断可知，回路中产生逆时针的感应电流，由左手定则判断可知，Q棒所受的安培力方向向右，故Q向右做加速运动；Q向右运动后，开始阶段，P的加速度大于Q，两棒的速度差增大，回路中产生的感应电动势增大，感应电流增大，两棒所受的安培力都增大，则P的加速度减小，Q的加速度增大，当两者的加速度相等时，速度之差不变，感应电流不变，安培力不变，两棒做加速度相同的匀加速运动。由以上分析知，开始运动时，P棒做加速度减小的加速运动，Q棒做加速度增大的加速运动，最终两棒做加速度相同的匀加速运动，故A正确，B错误；开始运动时，两棒的速度差增大，感应电动势增大，通过的

29、电流增大，最终两棒都做匀加速运动，且两棒加速度相同，速度差保持不变，故回路中感应电动势不变，电流恒定，故C错误，D正确。13 答案：BD解析：在t1t2时间内，由感应电动势EunBl1vnBl1(v1at)，由图象可知火车做匀加速直线运动，故选项A错误；由右手定则可知电流方向由M到N，所以M点电势低于N点电势，故选项B正确；由图象可知斜率为nBl1a，解得加速度a，故选项C错误；由unBl1v可知v，所以火车平均速度大小为，故选项D正确。14 答案：ABD解析：导体棒a匀速下滑，其电流为导体棒b中的两倍，故b质量应为，故A正确；整个回路电阻R总R，分析a棒的运动，根据平衡条件有：mgsin 3

30、7BIL，解得：v，故B正确；导体棒a沿导轨匀速下滑L距离，系统产生的总热量等于重力势能的减小量，即QmgLsin 37mgL，电阻R与导体棒b上产生的热量均为QQ，故C错误、D正确。15 答案：AD解析：金属棒M向右运动后，穿过M、N与导轨组成的闭合回路中的磁通量减小，根据楞次定律可得回路内产生顺时针方向的电流(俯视)，A正确；两棒最后匀速时，电路中无电流，即BL1v1BL2v2，解得v22v1，选取水平向右为正方向，对M、N分别利用动量定理可得：对N有FN安tmv2，对M有FM安tmv1mv0，又知道导轨宽度是2倍关系，故FM安2FN安，联立解得v11 m/s，v22 m/s，B错误；根据

31、能量守恒定律可得mv02Qmv12mv22，解得Q0.1 J，C错误；在N加速过程中，由动量定理得BLtmv20，电路中的电流，根据法拉第电磁感应定律有E，其中磁通量变化量BS，联立以上各式，得S0.5 m2，D正确。二计算题16 答案(1)(2)(21)g (3)mg解析(1)根据题意分析可知，导线框在穿过M和P两界面的过程中，速度相同，设为v1，根据自由落体运动的公式有v2gd在导线框穿过M的过程中，线框中产生的感应电动势EBLv1线框中产生的感应电流I线框受到的安培力FBIL根据物体的平衡条件有mgF联立解得d。(2)设线框的底边刚通过磁场边界N时，线框的速度大小为v2，根据题意和运动学

32、公式有vv2g(hL)此时线框中产生的感应电动势E2BLv2线框中产生的感应电流I线框受到的安培力F2BIL根据牛顿第二定律有Fmgma解得线框的加速度大小为a(21)g。(3)解法一：根据能的转化和守恒定律，在线框通过磁场边界M和P的过程中，产生的焦耳热相同，均为Q0mgL在整个运动过程中，线框中产生的焦耳热为Qmg(2hL)所以线框通过磁场边界N的过程中，线框中产生的焦耳热为QxQ2Q0解得Qxmg。解法二：设线框的上边刚要通过磁场边界N时，线框的速度大小为v3，根据题意和运动学公式有vv2g(hL)解得v3根据能的转化和守恒定律，线框通过磁场边界N的过程中，线框中产生的焦耳热为QxmgL

33、m(vv)解得Qxmg。17 解析：(1)设金属棒下滑的速度大小为v，则感应电动势为EBLv平行板电容器两极板之间的电势差为UE设此时电容器极板上积累的电荷量为Q，按定义有C联立式得QCBLv.(2)设金属棒的速度大小为v时经历的时间为t，通过金属棒的电流为i.金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上，大小为F安Bli设在时间间隔(t，tt)内流经金属棒的电荷量为Q，据定义有iQ也是平行板电容器两极板在时间间隔(t，tt)内增加的电荷量由式得：QCBLv式中，v为金属棒的速度变化量据定义有a金属棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小为FfFN式中，FN是金属棒对导轨的正压力的大小，有FNmgcos 金

34、属棒在时刻t的加速度方向沿斜面向下，设其大小为a，根据牛顿第二定律有mgsin F安Ffma联立式得ag由式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动t时刻金属棒的速度大小为vgt.答案：(1)QCBLv(2)vgt18 答案见解析解析(1)根据qt，由It图象得，q1.25 C又根据得R4 .(2)由题图乙可知，感应电流随时间变化的规律：I0.1t由感应电流I，可得金属框的速度随时间也是线性变化的，v0.2t线框做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2.线框在外力F和安培力F安作用下做匀加速直线运动，FF安ma又F安BIL得F(0.2t0.1) N(3)t5 s时，线框从磁场中拉出时的速度

35、v5at1 m/s由能量守恒得：WQmv52线框中产生的焦耳热QWmv521.67 J19 解析(1)金属棒以速度vm下滑时，根据法拉第电磁感应定律有EBlvm，由闭合电路欧姆定律有EI，根据平衡条件有BIlmgsin ，整理得()，由 图象可知1 m1s，0.5 m1s。解得m0.2 kg，R02 。(2)设此时金属棒下滑的速度大小为v，根据法拉第电磁感应定律有EBlv，由闭合电路欧姆定律有EI，根据牛顿第二定律有mgsin BIlm，联立解得v0.5 m/s。答案(1)0.2 kg2 (2)0.5 m/s20 解析：(1)ab棒沿倾斜导轨下滑切割磁感线产生的感应电流的方向是ba，通过cd棒

36、的电流方向是cd.cd棒刚要开始滑动时，由平衡条件得：BIcdLcos 53f由摩擦力公式得：fNNmgBIcdLsin 53联立以上三式，得Icd A，Iab2Icd A.(2)根据题意画出等效电路如图所示：设IcdI，因为电阻R与cd棒并联，故电阻R上产生的热功率与cd棒产生的热功率相等，即PRPcdI2R又因为流经ab棒的电流为2I，故ab棒产生的热功率Pab4I2R整个回路产生的热功率P6I2R又因为回路中消耗的热功率源于ab棒克服安培力做功，所以cd棒消耗的热功率与ab棒克服安培力做功的功率之比为.(3)ab棒在足够长的轨道下滑时，最大安培力只能等于自身重力在倾斜轨道平面上的分力，有

37、：FAmabgsin 53cd棒所受最大安培力应为FA，要使cd棒不能滑动，需满足：FAcos 53由以上两式联立解得：mab kg2.08 kg.答案：见解析21 解析(1)棒cd匀加速过程中FBILma，又I，得此过程F随时间t变化的函数关系为Ftma。(2)撤去F后，直到最后达到稳定，根据系统能量守恒得 系统产生的总热量为Qmv2mv2，根据系统动量守恒mv02mv，又v0at0得Qma2t，cd棒产生的热量为QcdQma2t。(3)撤去F到系统达到稳定，由动量定理对cd受力分析得BLtmvmv0，qt，解得q。答案(1)Ftma(2)ma2t(3)22 解析(1)由法拉第电磁感应定律E

38、n得EnS30 V。(2)电流方向CD B2方向向上。(3)由牛顿第二定律Fmam (或由动量定理Ftmv0) 安培力FIB1l QIt v22gh得Q0.03 C。答案(1)30 V(2)电流方向CDB2方向向上 (3)0.03 C23 解析(1)S断开，cd棒静止，有mgkx0 S闭合，cd棒静止时受到的安培力FIcdB2lcd棒静止有mgIcdB2lkx得Icd。(2)回路总电阻R总RRR总电流I由能量守恒，得PI2R总。(3)由法拉第电磁感应定律：EB1l2回路总电流I得。答案见解析24 解析(1)t2时刻，两棒速度相等，由动量守恒定律mv0mvmv由能量守恒定律，得整个过程中产生的焦耳热Qmv(2m)v2 解得Qmv所以在0t2时间内，回路产生的焦耳热与磁感应强度B无关。(2)t1时刻，速度的改变量为vvavb由动量守恒定律mv0mvamvb解得vav0, vbv0 回路中的电动势EBLv0BLv0BLv0此时棒b所受的安培力大小FBIL由牛顿第二定律可得，棒b的加速度大小a。(3)t2时刻，两棒速度相同，由(1)知v 0t2时间内，对棒b，由动量定理，有BiLtmv0，即BqLmv又qttt解得xx0。答案(1)见解析(2)(3)x0