1、 一、选择题1 【 2015上海 20】 （多选）如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力 F 作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力 F 做功 ，磁场力对导体棒做功 ，磁铁克服磁场力做功 ，重力对磁铁做功 ，回路中产生的焦耳热为 Q，导体棒获得的动能为 。则A B C D【答案】BCD【考点定位】 电磁感应；能量守恒定律2 【 2013天津卷】如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框 abcd，ab 边长大于 bc边长，置于垂直纸面向里、边界为 MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均
2、垂直于 MN。第一次 ab 边平行 MN 进入磁场，线框上产生的热量为 Q1，通过线框导体横截面积的电荷量为 q1；第二次 bc 边平行于 MN 进入磁场，线框上产生的热量为 Q2，通过线框导体横截面的电荷量为 q2，则（ ）AQ 1Q 2，q 1=q2 B Q1Q 2，q 1q 2 CQ 1=Q2，q 1=q2 D Q1=Q2，q 1q 2 【答案】A【考点定位】电磁感应切割类问题二、非选择题3 【 2015上海 24】如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为 0.02kg，在该平面上以 、与导线成 60角的初速度运动，其最终的运动状态是_，环中最多能产生_J 的电能。【
3、答案】匀速直线运动；0.03【解析】 金属环最终会沿与通电直导线平行的直线，做匀速直线运动；最终速度v=v0cos60由能量守恒定律，得环中最多能产生电能 E=Ek=0.03J【考点定位】 电磁感应；能量守恒定律。4 【 2014浙江卷】 （20 分）其同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为 R=0.1m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为 R 的金属棒 OA，A 端与导轨接触良好，O 端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为 r=R/3 的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为 m=0.5kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂
4、直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度 B=0.5T。a点与导轨相连，b 点通过电刷与 O 端相连。测量 a、 b 两点间的电势差 U 可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落 h=0.3m 时，测得 U=0.15V。 （细线与圆盘间没有滑动国，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度 g=10m/s2）（1 ）测 U 时，a 点相接的是电压表的 “正极”还是“负极”？（2 ）求此时铝块的速度大小；（3 ）求此下落过程中铝块机械能的损失。【答案】 （1）正极 （2）2 m/s （3）0.5J【考点定位】法拉第电磁感应定律、能量守恒定律5 【 2011上海卷】电阻可忽略的光滑平行金属导轨长
5、S=1.15m，两导轨间距L=0.75 m，导轨倾角为30，导轨上端ab 接一阻值R=1.5的电阻，磁感应强度 B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热 。( 取)求：（1 ）金属棒在此过程中克服安培力的功 ；（2 ）金属棒下滑速度 时的加速度 （3 ）为求金属棒下滑的最大速度 ，有同学解答如下：由动能定理，。由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。【答案】 （1） （2） （3）正确，【解析】 （1）下滑过程中安培力的功即为在
6、金属棒和电阻上产生的焦耳热，由于，因此 ，故 ，（2 ）金属棒下滑时受重力和安培力由牛顿第二定律故【考点定位】电磁感应中的能量转化；牛顿第二定律；动能定理的应用；焦耳定律6.【2012 天津卷】如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距 l= 0.5m，左端接有阻值 R= 0.3 的电阻。一质量 m= 0.1kg，电阻 r = 0.1 的金属棒 MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B= 0.4T。棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以 a= 2m/s2 的加速度做匀加速运动，当棒的位移 x= 9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤
7、去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q 2 = 2：1。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求：（1 ）棒在匀加速运动过程中，通过电阻 R 的电荷量 q；（2 ）撤去外力后回路中产生的焦耳热 Q2；（3 ）外力做的功 WF。【答案】 （1）4.5C （2 ）1.8J （3）5.4J【解析】 （1）设棒匀加速运动的时间为 t，回路的磁通量变化量为：=BLx，由法拉第电磁感应定律得，回路中的平均感应电动势为：由闭合电路欧姆定律得，回路中的平均电流为：I = 通过电阻 R 的电荷量为： q = It联立以上各式，代入数据解得：q=4.5C【考点定位】本题考查
8、电磁感应综合应用及其相关知识7.【2014江苏卷】如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为 3d，导轨平面与水平面的夹角为 ，在导轨的中部刷有一段长为 d 的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面垂直。质量为 m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为 R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为 g。求：（1 ）导体棒与涂层间的动摩擦因数 ；（2 ）导体棒匀速运动的速度大小 v；（3 ）整个运动过程中，电阻产生的焦耳热 Q。【答案】 （1）tan
9、；（2）v ；（3）Q2mgdsin 【解析】 （1）导体棒在绝缘涂层上滑动时，受重力 mg、导轨的支持力 N 和滑动摩擦力 f 作用，根据共点力平衡条件有：mg sinf，Nmgcos 根据滑动摩擦定律有：fN联立以上三式解得：tan（2 ）导体棒在光滑导轨上滑动时，受重力 mg、导轨的支持力 N 和沿导轨向上的安培力 FA 作用，根据共点力平衡条件有：F Amgsin根据安培力大小公式有：F AILB根据闭合电路欧姆定律有：I根据法拉第电磁感应定律有：EBLv联立以上各式解得：v【考点定位】本题主要考查了共点力平衡条件、安培力大小公式、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、能量守恒定律的应
10、用问题，属于中档题。8 【 2017江苏卷】（15 分）如图所示，两条相距 d 的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为 R 的电阻质量为 m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域 MNPQ 的磁感应强度大小为 B、方向竖直向下当该磁场区域以速度 v0 匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为 v导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：（1 ） MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小 l；（2 ） MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小 a；（3 ） PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率 P【答案】（1） （ 2）
11、（3）【解析】（1）感应电动势 感应电流 解得（2 ）安培力 牛顿第二定律 解得（3 ）金属杆切割磁感线的速度 ，则感应电动势 电功率 解得【考点定位】电磁感应【名师点睛】本题的关键在于导体切割磁感线产生电动势 E=Blv，切割的速度（v）是导体与磁场的相对速度，分析这类问题，通常是先电后力，再功能 9 【 2017北京卷】 （20 分）发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图 1、图 2 所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内，相距为 L，电阻不计。电阻为 R 的
12、金属导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好，以速度 v（v 平行于 MN）向右做匀速运动。图 1 轨道端点 MP 间接有阻值为 r 的电阻，导体棒 ab 受到水平向右的外力作用。图 2 轨道端点 MP 间接有直流电源，导体棒 ab 通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为 I。（1 ）求在 t 时间内，图 1“发电机” 产生的电能和图 2“电动机 ”输出的机械能。（2 ）从微观角度看，导体棒 ab 中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。a请在图 3（图 1 的导体棒 ab）、图 4（图 2 的导体棒 ab）中，分别画
13、出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。b我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。那么，导体棒 ab 中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图 2“电动机” 为例，通过计算分析说明。【答案】（1） （2）a如图 3、图 4 b见解析（2 ） a图 3 中，棒 ab 向右运动，由左手定则可知其中的正电荷受到 ba 方向的洛伦兹力，在该洛伦兹力作用下，正电荷沿导体棒运动形成感应电流，有沿 ba 方向的分速度，受到向左的洛伦兹力作用；图 4 中，在电源形成的电场作用下，棒 ab 中的正电荷沿 ab方向运动，受到向右的洛伦兹力作用，该洛伦兹力使导体棒向右运动，正电荷具有向右的分速度，又受到沿 ba 方向的洛伦兹力作用。如图 3、图 4。【考点定位】闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、功能关系【名师点睛】洛伦兹力永不做功，本题看似洛伦兹力做功，实则将两个方向的分运动结合起来，所做正、负功和为零。
