高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优 易错 难题)及详细答案
高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优 易错 难题)及详细答案
一、电磁感应现象的两类情况
1．某科研机构在研究磁悬浮列车的原理时，把它的驱动系统简化为如下模型；固定在列车下端的线圈可视为一个单匝矩形纯电阻金属框，如图甲所示，MN 边长为L ，平行于y 轴，MP 边宽度为b ，边平行于x 轴，金属框位于xoy 平面内，其电阻为1R ；列车轨道沿
Ox 方向，轨道区域内固定有匝数为n 、电阻为2R 的“
”字型（如图乙）通电后使
其产生图甲所示的磁场，磁感应强度大小均为B ，相邻区域磁场方向相反（使金属框的
MN 和PQ 两边总处于方向相反的磁场中）．已知列车在以速度v 运动时所受的空气阻力
f F 满足2f F kv =（k 为已知常数）．驱动列车时，使固定的“
”字型线圈依次通
电，等效于金属框所在区域的磁场匀速向x 轴正方向移动，这样就能驱动列车前进．
（1）当磁场以速度0v 沿x 轴正方向匀速移动，列车同方向运动的速度为v （0v <）时，金属框MNQP 产生的磁感应电流多大？（提示：当线框与磁场存在相对速度v 相时，动生电动势E BLv =相）
（2）求列车能达到的最大速度m v ；
（3）列车以最大速度运行一段时间后，断开接在“
” 字型线圈上的电源，使线圈
与连有整流器（其作用是确保电流总能从整流器同一端流出，从而不断地给电容器充电）的电容器相接，并接通列车上的电磁铁电源，使电磁铁产生面积为L b ?、磁感应强度为
B '、方向竖直向下的匀强磁场，使列车制动，求列车通过任意一个“
”字型线圈
时，电容器中贮存的电量Q ．
【答案】(1) 012() BL v v R -2222
101
22BL B L kR v B L +-2
4nB Lb R '
【解析】 【详解】
解：(1)金属框相对于磁场的速度为：0v v - 每边产生的电动势：0()E BL v v =-
由欧姆定律得：1
2E I R = 解得：01
(2 )
BL v v I R -=
(2)当加速度为零时，列车的速度最大，此时列车的两条长边各自受到的安培力：
B F BIL =
由平衡条件得：20B f F F -= ，已知：2
f F kv =
解得：2222
101
22m BL B L kR v B L v kR +-=
(3)电磁铁通过字型线圈左边界时，电路情况如图1所示：
感应电动势：n E t
φ
?=?，而B Lb φ?=' 电流：12
E I R =
电荷量：11Q I t =? 解得：12
nB Lb
Q R '= 电磁铁通过
字型线圈中间时，电路情况如图2所示：B Lb φ?='，
2222E n
I R t
φ
?==? 22Q I t =?
解得：22
2nB Lb
Q R '= 电磁铁通过
字型线圈右边界时，电路情况如图3所示：n E t
φ
?=
?， B Lb φ?='，32
E I R =
33Q I t =?
解得：32
nB
Lb
Q R '=
， 总的电荷量：123Q Q Q Q =++ 解得：2
4nB Lb
Q R '=
2．如图所示，光滑的水平平行金属导轨间距为 L ，导轨电阻忽略不计．空间存在垂直于导 轨平面竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B ,轻质导体棒 ab 垂直导轨放置，导体棒 ab 的电阻为 r ，与导轨之间接触良好．两导轨之间接有定值电阻，其阻值为 R ，轻质导体棒中间系一轻细线，细 线通过定滑轮悬挂质量为 m 的物体，现从静止释放该物体，当物体速度达到最大时，下落的高度为 h ， 在本问题情景中，物体下落过程中不着地，导轨足够长，忽略空气阻力和一切摩擦阻力，重力加速度 为 g ．求：
(1)物体下落过程的最大速度 v m ；
(2)物体从静止开始下落至速度达到最大的过程中，电阻 R 上产生的电热 Q ； (3)物体从静止开始下落至速度达到最大时，所需的时间 t ．
【答案】（1）22()mg R r B L + (2) 3244
()
2mghR m g R R r R r B L
+-+ (3) 2222()()m R r B L h B L mg R r +++ 【解析】
【分析】在物体加速下落过程中，加速度逐渐减小，当加速度为0时，下落速度达到最大，由平衡条件、闭合电路欧姆定律和电磁感应定律求出物体下落过程的最大速度；在物体下落过程中，物体重力势能减少，动能增加，系统电热增加，根据能量守恒定律求出电阻R 上产生的电热；在系统加速过程中，分别对导体棒和物体分析，根据动量定理可得所需的时间；
解：（1）在物体加速下落过程中，加速度逐渐减小，当加速度为0时，下落速度达到最大 对物体，由平衡条件可得mg=Fr 对导体棒Fr=BIL
对导体棒与导轨、电阻R 组成的回路，根据闭合电路欧姆定律E
I R r
=+ 根据电磁感应定律E=BLv m 联立以上各式解得m 22
()
v mg R r B L +=
（2）在物体下落过程中，物体重力势能减少，动能增加，系统电热增加，根据能量守恒定律可得
mgh=
1
2
mv m 2+Q 总 在此过程中任一时刻通过R 和r 两部分电阻的电流相等，则电功率之比正比于电阻之比，故整个过程中回路中的R 与r 两部分电阻产生的电热正比于电阻，所以
Q R Q R r
=+总 联立解得3244
()
Q 2mghR m g R R r R r B L
+=-+ （3）在系统加速过程中，任一时刻速度设为v ，取一段时间微元Δt ，在此过程中分别对导
体棒和物体分析，根据动量定理可得22T F 0B L v t R r ??
-?= ?+?
?
()T m F m g t v -?=?
整理可得22m m B L v
g t t v R r ?-?=?+
即22
m m B L g t x v R r ?-?=?+
全过程叠加求和22
m m m B L gt h v R r
-=+
联方解得2222()t ()
m R r B L h
B L mg R r +=++
3．电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势E 来表明电源的这种特性。在电磁感应现象中，感应电动势分为动生电动势和感生电动势两种。产生感应电动势的那部分导体就相当于“电源”，在“电源”内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能。
（1）如图1所示，固定于水平面的U 形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，金属框两平行导轨间距为l 。金属棒MN 在外力的作用下，沿框架以速度v 向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为e 。请根据电动势定义，推导金属棒MN 切割磁感线产生的感应电动势E 1；
（2）英国物理学家麦克斯韦认为，变化的磁场会在空间激发感生电场，感生电场与静电场不同，如图2所示它的电场线是一系列同心圆，单个圆上的电场强度大小处处相等，我们把这样的电场称为涡旋电场。在涡旋电场中电场力做功与路径有关，正因为如此，它是一种非静电力。如图3所示在某均匀变化的磁场中，将一个半径为x 的金属圆环置于半径为r 的圆形磁场区域，使金属圆环与磁场边界是相同圆心的同心圆，从圆环的两端点a 、b 引出两根导线，与阻值为R 的电阻和内阻不计的电流表串接起来，金属圆环的电阻为
2
R
，圆环两端点a 、b 间的距离可忽略不计，除金属圆环外其他部分均在磁场外。已知电子的电荷量为e ，若磁感应强度B 随时间t 的变化关系为B =B 0+kt （k >0且为常量）。
a ．若x ＜r ，求金属圆环上a 、
b 两点的电势差U ab ；
b ．若x 与r 大小关系未知，推导金属圆环中自由电子受到的感生电场力2F 与x 的函数关系式，并在图4中定性画出F 2-x 图像。
【答案】（1）见解析（2）a. 2ab 2k πU =3x ； b.2
2 F =
2ker x
；图像见解析 【解析】 【分析】 【详解】
（1）金属棒MN 向右切割磁感线时，棒中的电子受到沿棒向下的洛仑兹力，是这个力充当了非静电力。非静电力的大小
1F Bev =
从N 到M 非静电力做功为
=W Bevl 非
由电动势定义可得
1W E Blv q
==非
（2）a.由01B B kt =+可得
B
k t
?=? 根据法拉第电磁感应定律
2B S
E kS t t ?Φ??=
==?? 因为x r <，所以
2=πS x
根据闭合电路欧姆定律得
2
/2
E I R R =
+
ab U I R =?
联立解得
2
2π=3
ab k x U
b.在很短的时间内电子的位移为s ?，非静电力对电子做的功为2F s ? 电子沿着金属圆环运动一周，非静电力做的功
222πW F s F x ?=∑=非
根据电动势定义
2W E e
=
非
当x r <时，联立解得
22
kex
F =
当x r >时，磁通量有效面积为
2S r π=
联立解得
2
2ker 2F x
= 由自由电子受到的感生电场力2F 与x 的函数关系式 可得F 2-x 图像
4．如图1所示，一个圆形线圈的匝数1000n =匝，线圈面积20.02S m =，线圈的电阻
1r =Ω，线圈外接一个阻值4R =Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图2所示.求
()1在04s ～内穿过线圈的磁通量变化量； ()2前4s 内产生的感应电动势； () 36s 内通过电阻R 的电荷量q ．
【答案】（1）4×10﹣2Wb （2）1V （3）0.8C 【解析】
试题分析：（1）依据图象，结合磁通量定义式BS Φ=，即可求解；（2）根据法拉第电磁感应定律，结合磁感应强度的变化率求出前4s 内感应电动势的大小．（3）根据感应电动势，结合闭合电路欧姆定律、电流的定义式求出通过R 的电荷量．
（1）根据磁通量定义式BS Φ=，那么在0～4s 内穿过线圈的磁通量变化量为：
()()3210.40.20.02410B B S Wb Wb -?Φ=-=-?=?
（2）由图象可知前4 s 内磁感应强度B 的变化率为：0.40.2
/0.05?/4
B T
s T s t ?-==? 4 s 内的平均感应电动势为：10000.020.05?1B
E nS
V V t
?==??=? （3）电路中的平均感应电流为：E I R =总，又q It =，且E n t
?Φ=? 所以()0.020.40.210000.841
q n
C C R 总?-?Φ
==?=+ 【点睛】本题考查了法拉第电磁感应定律的应用，由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，最后由电流定义式的变形公式求出感应电荷量．
5．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=20cm 2．螺线管导线电阻r=1.0Ω，R 1=3.0Ω，R 2=4.0Ω，C=30μF ．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化．求：
（1）求螺线管中产生的感应电动势； （2）S 断开后，求流经R 2的电量． 【答案】（1）0.8V ；（2）41.210C -? 【解析】 【分析】 【详解】
（1）感应电动势：10.2
10000.00200.82
B E n n S V t t ?Φ?-===??=??； （2）电路电流120.8
0.1134
E I A r R R =
==++++，电阻2R 两端电压
220.140.4U IR V ==?=，
电容器所带电荷量65
230104 1.210Q CU C --==??=?，S 断开后，流经2R 的电量为
41.210C -?；
【点睛】
本题是电磁感应与电路的综合，知道产生感应电动势的那部分相当于电源，运用闭合电路欧姆定律进行求解．
6．如图所示，MN 、PQ 为足够长的平行金属导轨．间距L=0.50m ，导轨平面与水平面间夹角θ=37°，N 、Q 间连接一个电阻R=5.0Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1.0T ．将一根质量m=0.05kg 的金属棒放在导轨的ab 位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数0.50μ=，当金属棒滑至cd 处时，其速度大小开始保持不变，位置cd 与ab 之间的距离 2.0m s =．已知210m/s g =， sin370.60?=，
cos370.80?=．求：
（1）金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； （2）金属棒达到cd 处的速度大小；
（3）金属棒由位置ab 运动到cd 的过程中，电阻R 产生的热量． 【答案】（1）22.0/a m s = （2） 2.0/v m s = （3）0.10Q J = 【解析】 【分析】
根据牛顿第二定律求加速度，根据平衡条件求金属棒速度大小，由能量守恒求电阻R 上产生的热量； 【详解】
（1）设金属杆的加速度大小a ，则sin cos mg mg ma θμθ-= 解得22.0m/s a =
（2）设金属棒达到cd 位置时速度大小为V ，电流为I ，金属棒受力平衡，有
sin cos mg BIL mg θμθ=+
BLv
I R
=
解得： 2.0m/s V =．
（3）设金属棒从ab 运动到cd 的过程中，电阻R 上产生的热量为Q ，由能量守恒，有
2
1sin cos 2
mgs mv mgs Q θμθ?=
+?+ 解得：0.10J Q =
7．如图所示，粗糙斜面的倾角37θ?=，斜面上直径0.4m D =的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场（图中只画出了磁场区域，未标明磁场方向），一个匝数为100n =的刚性正方形线框abcd ，边长为0.5m ，通过松弛的柔软导线与一个额定功率2W P =的小灯泡L 相连，圆形磁场的一条直径恰好过线框bc 边，已知线框质量2kg m =，总电阻02R =Ω，与斜面间的动摩擦因数0.5μ=，灯泡及柔软导线质量不计，从0t =时刻起，
磁场的磁感应强度按
2
1(T)B t π
=-
的规律变化，开始时线框静止在斜面上，T 在线框运动
前，灯泡始终正常发光，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，2
10m/s g =，
370.6sin ?=， 370.8cos ?=.
（1）求线框静止时，回路中的电流I ；
（2）求在线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量Q ；
（3）若线框刚好开始运动时即保持磁场不再变化，求线框从开始运动到bc 边离开磁场的过程中通过小灯泡的电荷量q .（柔软导线及小灯泡对线框运动的影响可忽略，且斜面足够长）
【答案】（1）1A （2）2.83J （3）0.16C 【解析】 【详解】
（1）由法拉第电磁感应定律可得线框中产生的感应电动势大小为
2
14V 22B D E n n t t π?Φ???
==??= ?????
设小灯泡电阻为R ，由
2
20E P I R R R R ??== ?+?
?
可得
2R =Ω
解得
2A 1A 2
P I R =
== （2）设线框保持不动的时间为t ，根据共点力的平衡条件可得
2sin 1cos mg n
t ID
mg θμθπ?
?=-+ ???
解得
0.45t s π=
产生的热量为
2.J 83Q Pt ==
（3）线框刚好开始运动时
210.45T 0.1T B ππ??
=-?= ???
根据闭合电路的欧姆定律可得
00
0B
n
s
E t I R R R R -?==
++ 根据电荷量的计算公式可得
0.16C nBS
q I t R R =??=
=+
8．如图(a)所示，平行长直金属导轨水平放置，间距L ＝0.4 m ．导轨右端接有阻值R ＝1 Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好．导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd 内有方向竖直向下的匀强磁场，bd 连线与导轨垂直，长度也为L .从0时刻开始，磁感应强度B 的大小随时间t 变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1 s 后刚好进入磁场．若使棒在导轨上始终以速度v ＝1 m/s 做直线运动，求：
(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E 大小；
(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F ，以及棒通过三角形abd 区域时电流I 与时间t 的关系式．
【答案】(1)0.04 V ； (2)0.04 N ， I ＝22Bv t
R
；
【解析】 【分析】 【详解】
⑴在棒进入磁场前，由于正方形区域abcd 内磁场磁感应强度B 的变化，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，在棒进入磁场前回路中的电动势为E
＝＝0.04V
⑵当棒进入磁场时，磁场磁感应强度B ＝0.5T 恒定不变，此时由于导体棒做切割磁感线运动，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中的电动势为：e ＝Blv ，当棒与bd 重合时，切割有效长度l ＝L ，达到最大，即感应电动势也达到最大e m ＝BLv ＝0.2V ＞E ＝0.04V
根据闭合电路欧姆定律可知，回路中的感应电流最大为：i m ＝
＝0.2A
根据安培力大小计算公式可知，棒在运动过程中受到的最大安培力为：F m ＝i m LB ＝0.04N 在棒通过三角形abd 区域时，切割有效长度l ＝2v （t －1）（其中，1s≤t≤＋1s ） 综合上述分析可知，回路中的感应电流为：i ＝＝
（其中，1s≤t≤
＋1s ）
即：i ＝t －1（其中，1s≤t≤1.2s ） 【点睛】
注意区分感生电动势与动生电动势的不同计算方法，充分理解B-t 图象的含义．
9．如图所示，将边长为a 、质量为m 、电阻为R 的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b 、磁感应强度为B 的匀强磁场区域，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场．整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f ，且线框不发生转动．求：
(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v 2； (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v 1； (3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q . 【答案】(1)
22mg fR B a - (2)()
2
21
22
R
v mg f B a =-(3)()()()2224432mR Q mg f mg f a b B a
??=--++?? 【解析】 【分析】
(1)下落阶段匀速进入磁场说明线框所受力：重力、空气阻力及向上的安培力的合力为零.(2)对比线框离开磁场后继续上升一段高度（设为h ），然后下落相同高度h 到匀速进入磁场时两个阶段受力情况不同，合力做功不同，由动能定理：线框从离开磁场至上升到最高点的过程．(3)求解焦耳热Q ，需要特别注意的是线框向上穿过磁场是位移是a+b 而不是b ，这是易错的地方 【详解】
(1)线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间，由平衡知识有：222
B a v mg f R
=+
解得：222
()mg f R
v B a -=
(2)线框从离开磁场至上升到最高点的过程，由动能定理：2110()02
mg f h mv -+=- 线圈从最高点落至进入磁场瞬间：211()2
mg f h mv -=
联立解得：12v =
= (3)线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有：
22
0111()()22
Q mg f a b mv mv +++=
- 而012v v =
解得：2
2244
3[()]()()2mR Q mg f mg f a b B a
=--++ 即线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热为
222
44
3[()]()()2mR Q mg f mg f a b B a
=--++ 【点睛】
此类问题的关键是明确所研究物体运动各个阶段的受力情况，做功情况及能量转化情况，选择利用牛顿运动定律、动能定理或能的转化与守恒定律解决针对性的问题，由于过程分析不明而易出现错误.
10．如图所示，竖直固定的足够长的光滑金属导轨MN 、PQ ，间距L =0.2m ，其电阻不计.完全相同的两根金属棒ab 、cd 垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终良好接触.已知两棒质量均为m =0.01kg ，电阻均为R =0.2Ω，棒cd 放置在水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度B =1.0T.棒ab 在竖直向上的恒力F 作用下由静止开始向上运动，当ab 棒运动位移x =0.1m 时达到最大速度，此时cd 棒对绝缘平台的压力恰好为零，重力加速度g 取10m/s 2.求： (1)恒力F 的大小；
(2)ab 棒由静止到最大速度通过ab 棒的电荷量q ；
(3)ab 棒由静止到达到最大速度过程中回路产生的焦耳热Q .
【答案】(1)0.2N(2)0.05C(3)5×10-3J 【解析】 【详解】
(1)当棒ab 达到最大速度时，对ab 和cd 的整体：
20.2N F mg ==
(2) ab 棒由静止到最大速度通过ab 棒的电荷量
q It =
22BLx E t
I R R
== 解得
10.20.1
C 0.05C 220.2
BLx q R ??=
==? (3)棒ab 达到最大速度v m 时，对棒cd 有 BIL=mg
由闭合电路欧姆定律知
2E
I R
＝
棒ab 切割磁感线产生的感应电动势
E=BLv m
代入数据解得
v m =1m/s
ab 棒由静止到最大速度过程中，由能量守恒定律得
()21
2
m F mg x mv Q -+＝
代入数据解得
Q =5×10-3J
11．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v 0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I ； （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）0Bdv R ；（2）220B d v mR ；（3）222
0()B d v v R
-；
【解析】 【分析】
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．
（1）根据电磁感应定律的公式可得知产生的电动势，结合闭合电路的欧姆定律，即可求得MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I ；
（2）根据第一问求得的电流，利用安培力的公式，结合牛顿第二定律，即可求得MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a ；
（3）首先要得知，PQ 刚要离开金属杆时，杆切割磁场的速度，即为两者的相对速度，然后结合感应电动势的公式以及功率的公式即可得知感应电流的功率P ． 【详解】
（1）感应电动势 0E Bdv = 感应电流E I R =
解得0Bdv I R
= （2）安培力 F BId = 牛顿第二定律 F ma =
解得220
B d v a mR
=
（3）金属杆切割磁感线的速度0=v v v '-，则
感应电动势 0()E Bd v v =-
电功率2
E P R
= 解得2220()B d v v P R -=
【点睛】
该题是一道较为综合的题，考查了电磁感应，闭合电路的欧姆定律以及电功电功率．对于法拉第电磁感应定律是非常重要的考点，经常入选高考物理压轴题，平时学习时要从以下几方面掌握．
（1）切割速度v 的问题
切割速度的大小决定了E 的大小；切割速度是由导体棒的初速度与加速度共同决定的．同时还要注意磁场和金属棒都运动的情况，切割速度为相对运动的速度；不难看出，考电磁感应的问题，十之八九会用到牛顿三大定律与直线运动的知识． （2）能量转化的问题
电磁感应主要是将其他形式能量（机械能）转化为电能，可由于电能的不可保存性，很快又会想着其他形式能量（焦耳热等等）转化． （3）安培力做功的问题
电磁感应中，安培力做的功全部转化为系统全部的热能，而且任意时刻安培力的功率等于系统中所有电阻的热功率． （4）动能定理的应用
动能定理当然也能应用在电磁感应中，只不过同学们要明确研究对象，我们大多情况下是通过导体棒的．固定在轨道上的电阻，速度不会变化，显然没有用动能定理研究的必要．
12．如图甲所示。在同一水平面上，两条足够长的平行金属导轨MNPQ 间距为
0.15m L =，右端接有电阻0.2ΩR =，导轨EF 连线左侧光滑且绝缘.右侧导轨粗糙，EFGH 区域内有垂直导轨平面磁感应强度4T B =的矩形匀强磁场；一根轻质弹簧水平放置，左
端固定在K 点，右端与质量为0.1kg m =的金属棒a 接触但不栓接，且与导轨间的动摩擦因数0.1μ=，弹簧自由伸长时a 棒刚好在EF 处，金属棒a 垂直导轨放置，现使金属棒a 在外力作用下缓慢地由EF 向左压缩至AB 处锁定，压缩量为00.04m x =。此时在EF 处放上垂直于导轨质量0.3kg M =电阻0.1Ωr =的静止金属棒b 。接着释放金属棒a ，两金属棒在EF 处碰撞，a 弹回并压缩弹簧至CD 处时速度刚好为零且被锁定，此时压缩量为
10.02m x =，b 棒向右运动，经过0.1s t =从右边界GH 离开磁场，金属棒b 在磁场运动
过程中流经电阻R 的电量0.2C q =。设棒的运动都垂直于导轨，棒的大小不计，已知弹簧的弹力与形变量的关系图像（如图乙）与x 轴所围面积为弹簧具有的弹性势能。求： （1）金属棒a 碰撞金属棒b 前瞬间的速度0v （2）金属棒b 离开磁场时的速度2v （3）整个过程中电阻R 上产生的热量R Q
【答案】（1）2m/s （2）0.5m/s （3）0.055J 【解析】
【详解】
（1）如乙图所示，最初弹簧具有的弹性势能：
100.04
J 0.2J 2
p E ?=
= 根据机械能守恒得：
2012
p E mv =
可得 02m/s v =
（2）设a 棒反弹的速度为1v ，b 棒碰后速度为3v ，金属棒b 离开磁场时的速度2v 。
a 弹回至CD 处时弹簧具有的弹性势能为：
50.02
J 0.05J 2p E ?'=
= 根据机械能守恒得：
211
2
p E mv '=
解得11m/s v =
对于碰撞过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得：
013mv mv Mv =-+
可得31m/s v =
b 棒通过磁场的过程，根据动量定理得：
23()BILt ft M v v --=-
又：
0.2C q It == 0.3N f Mg μ==
可得20.5m/s v = （3）根据：
Et BLvt BLx
q It R r R r R r
==
==+++ 可得0.1m x =
整个过程中回路产生的总热量：
()22
3212
Q M v v fx =--总
电阻R 上产生的热量：
R R
Q Q R r
=
+总 联立解得：0.055J R Q =
13．如图所示，“＜”型光滑长轨道固定在水平面内，电阻不计．轨道中间存在垂直水平面
向下的匀强磁场，磁感应强度B ．一根质量m 、单位长度电阻R 0的金属杆，与轨道成45°位置放置在轨道上，从静止起在水平拉力作用下从轨道的左端O 点出发，向右做加速度大小为a 的匀加速直线运动，经过位移L ．求： (1)金属杆前进L 过程中的平均感应电动势．
(2)已知金属杆前进L 过程中水平拉力做功W ．若改变水平拉力的大小，以4a 大小的加速度重复上述前进L 的过程，水平拉力做功多少？
(3)若改用水平恒力F 由静止起从轨道的左端O 点拉动金属杆，到金属杆速度达到最大值v m 时产生热量．（F 与v m 为已知量）
(4)试分析(3)问中，当金属杆速度达到最大后，是维持最大速度匀速直线运动还是做减速运动？
【答案】(1)2
2a
BL L
W +2maL (3)2202122-m m F R mv B v (4)当金属杆速度达到最大后，将做减速运动 【解析】 【详解】
(1)由位移﹣速度公式得
2aL =v 2﹣0
所以前进L 时的速度为
v 2aL
前进L 过程需时
t =
2=v
aL
a a
由法拉第电磁感应定律有：
t
E ?Φ=? =21
2222B L L
B S a BL t L aL ????==?(2)以加速度a 前进L 过程，合外力做功
W +W 安=maL
所以
W 安=maL ﹣W
以加速度4a 前进L 时速度为
8'=v aL =2v
合外力做功
W F ′+W 安′=4maL
由22A B L v
F BIL R
==可知，位移相同时：
F A ′=2F A
则前进L 过程
W 安′=2W 安
所以
W F ′=4maL ﹣2W 安=2W +2maL
(3)设金属杆在水平恒力作用下前进d 时F A =F ，达到最大速度，由几何关系可知，接入电路的杆的有效长度为2d ，则
220(2)2?===?m
A B d v F BIl F R d
所以
d=
22m
FR B v 由动能定理有
212
-=
m Fd Q mv 所以：
Q =Fd ﹣222
02
1122=2
-m m m F R mv mv B v (4)根据安培力表达式，假设维持匀速，速度不变而位移增大，安培力增大，则加速度一定会为负值，与匀速运动的假设矛盾，所以做减速运动。
14．如图所示，水平面上有一个高为d 的木块，木块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.1．由均匀金属材料制成的边长为2d 、有一定电阻的正方形单匝线框，竖直固定在木块上表面，它们的总质量为m ．在木块右侧有两处相邻的边长均为2d 的正方形区域，正方形底边离水平面高度为2d ．两区域各有一水平方向的匀强磁场穿过，其中一个方向垂直于纸面向里，另一个方向垂直于纸面向外，区域Ⅱ中的磁感应强度为区域Ⅰ中的3倍．木块在水平外力作用下匀速通过这两个磁场区域．已知当线框右边MN 刚进入Ⅰ区时，外力大小恰好为0320
F g m =
，此时M 点电势高于N 点，M 、N 两点电势差U MN =U ．试求：
（1）区域Ⅰ中磁感应强度的方向怎样？
（2）线框右边MN 在Ⅰ区运动过程中通过线框任一横截面的电量q ． （3）MN 刚到达Ⅱ区正中间时，拉力的大小F ． （4）MN 在Ⅱ区运动过程中拉力做的功W ．
【答案】（1）向外 （2）340mgd q U = （3）
4750mg （4）47
25
mgd 【解析】 【详解】
（1）因为线框从左向右匀速通过这两个磁场区域，所以拉力方向向右，安培力方向向左。 因为M 点电势高于N 点，由右手定制可判断区域Ⅰ中磁感应强度的方向向外。 （2）设线框的总电阻为R ，磁场Ⅰ区的磁感强度为B ，线框右边MN 在Ⅰ区运动过程中有一半长度切割磁感线产生感应电动势，有
Bdv I R
R
ε
=
=
，33
44U I R Bdv =?=
线框右边MN 在Ⅰ区运动过程中，木块与线框受力平衡，有
0A F F mg μ--=
解得
31
0.12020
A F BId mg mg mg ==
-= 通过线框任一横截面的电量q 为q It =，其中2d
t v
= 联立以上各式，解得
340mgd
q U
=
（3）MN 刚到达Ⅱ区正中间时，流过线框的电流为
34'4Bdv Bdv Bdv
I I R R
+=
== 线框左、右两条边均受到向左的安培力作用，总的安培力大小为
4
''3'165
A A F BI d BI d F mg =+==
由于线框上边各有一半处在磁场Ⅰ区、Ⅱ区中，所以分别受到向上与向下的安培力作用，此时木块受到的支持力N 为
7
3''85
A N mg BI d BI d mg F mg =+-=+=
木块与线框组成的系统受力平衡，因此拉力F 为
4747
'55050
A F F N mg mg mg μ=+=+=
（4）随着MN 在磁场Ⅱ区的运动，木块受到的支持力N x 随发生的位移x 而变化，有
3''(2)2'4'x N mg BI x BI d x mg BI d BI x =+--=-+
由于N x 随位移x 线性变化，因此MN 在Ⅱ区运动过程中木块受到的平均支持力为
4'27
2'
2'25
BI d N mg BI d mg BI d mg ?=-+
=+= 此过程中拉力做的功W 为
4747
'222255025
A W F d N d mg d mg d mgd μ=?+?=?+?=
15．如图所示（俯视图），两根光滑且足够长的平行金属导轨固定在同一水平面上，两导轨间距 L =1m 。导轨单位长度的电阻 r =1Ω/m ，左端处于 x 轴原点，并连接有固定电阻 R 1=1Ω(与电阻 R 1 相连的导线电阻可不计）。导轨上放置一根质量 m =1kg 、电阻 R 2=1Ω的金属杆ab ，整个装置处于磁感应强度B = B 0+kx （B 0=1T ，k =1T/m ）的磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F 沿水平方向拉金属杆ab ，使其从原点处开始以速度v =1m/s 沿 x 轴正方向做匀速运动，则：
（1）当 t =1s 时，电阻R 1上的发热功率。 （2）求 0-2s 内外力F 所做的功。
（3）如果t =2s 调整F 的大小及方向，使杆以1m/s 2 的加速度做匀减速运动，定性讨论F 的大小及方向的变化情况。
【答案】(1)0.25W (2) 2J (3) 见解析 【解析】 【详解】
（1）当t =1s 时，x =vt =1m ，B =B 0+kx =2T ，所以R 1上的电流为120.52BLv
I R R xr
==++A ，得
21P I R ==0.25W
（2）电流与导体棒位置的关系为012()0.52B kx Lv
I R R xr
+=
=++A ，得回路中的电流与导体棒位置
无关，由F ILB =得0F ILB ILkx =+，画出F -x 图象，求0-2s 内图象下面的“面积”，即是导体棒在运动过程中克服安培力所做的功
当t =0，B =1T ，所以0.5N F ILB ==，当t =2s ，B =3T ，所以 1.5N F ILB ==，x =2m ，所以做功的“面积”为2J 。
因导体棒是匀速运动，合力做功为0，所以外力克服安培力做功为2 J
（3）当t =2s 时 1.5N F ILB ==安，方向向左，此时合外力1N F ma ==合，方向向左，所以
2021年高考物理选择题专题训练含答案 (1)
2021模拟模拟-选择题专项训练之交变电流 本考点是电磁感应的应用和延伸．高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”：一是突出考查交变电流的产生过程；二是突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；三是突出考查变压器．一般试题难度不大，且多以选择题的形式出现．对于电磁场和电磁波只作一般的了解．本考点知识易与力学和电学知识综合，如带电粒子在加有交变电压的平行金属板间的运动，交变电路的分析与计算等．同时，本考点知识也易与现代科技和信息技术相联系，如“电动自行车”、“磁悬浮列车”等．另外，远距离输电也要引起重视．尤其是不同情况下的有效值计算是高考考查的主要内容；对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析． 北京近5年高考真题 05北京18．正弦交变电源与电阻R、交流电压表按照图1所示的方式连接，R=10Ω，交流电压表的示数是10V。图2是交变电源输出电压u随时间t变化的图象。则( ) Ａ．通过R的电流i R随时间t变化的规律是i R=2cos100πt (A) Ｂ．通过R的电流 i R 随时间t变化的规律是i R=2cos50πt (A) Ｃ．R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R=52cos100πt (V) Ｄ．R两端的电压u R随时间t变化的规律是u R=52cos50πt (V) 07北京17、电阻R1、R2交流电源按照图1所示方式连接，R1=10Ω，R2=20Ω。合上开关后S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t变化的情况如图2所示。则（） A、通过R1的电流的有效值是1.2A B、R1两端的电压有效值是6V C、通过R2的电流的有效值是1.22A D、R2两端的电压有效值是62V 08北京18.一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 Ω的电阻。则（） A.流过电阻的电流是20 A B.与电阻并联的电压表的示数是1002V C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D.变压器的输入功率是1×103 W 北京08——09模拟题 08朝阳二模16．在电路的MN间加一如图所示正弦交流电，负载电阻为100Ω，若不考 虑电表内阻对电路的影响，则交流电压表和交流电流表的读数分别为（）A．220V，2.20 AB．311V，2.20 AC．220V，3.11A D．311V，3.11A t/×10-2s U/V 311 -311 1 2 3 4 A V M ~ R V 交变电源 ~ 图1 u/V t/×10-2s O U m -U m 12 图2
高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优)及答案
高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优)及答案 一、电磁感应现象的两类情况 1．如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T ．金属棒ab 从上端由静止开始下滑，金属棒ab 的质量m=0.1kg ．（sin37°=0.6，g=10m/s 2） （1）求导体棒下滑的最大速度； （2）求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度； （3）若经过时间t ，导体棒下滑的垂直距离为s ，速度为v ．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I 0的表达式（各物理量全部用字母表示）． 【答案】（1）18.75m/s （2）a=4.4m/s 2 （32 22mgs mv Rt 【解析】 【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式，结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程，即可求解；根据牛顿第二定律，由受力分析，列出方程，即可求解；根据能量守恒求解； 解：（1）当物体达到平衡时，导体棒有最大速度，有：sin cos mg F θθ= ， 根据安培力公式有： F BIL =， 根据欧姆定律有： cos E BLv I R R θ==， 解得： 222 sin 18.75cos mgR v B L θ θ = =； （2）由牛顿第二定律有：sin cos mg F ma θθ-= ， cos 1BLv I A R θ = =， 0.2F BIL N ==， 24.4/a m s =； （3）根据能量守恒有：22012 mgs mv I Rt = + ， 解得： 2 02mgs mv I Rt -=
高考物理复习计算题专练
计算题专练（一） [近四年全国Ⅰ卷计算题涉及的考点与内容] 年份第24题分值第25题分值 2013年运动学(两辆玩具小车牵 连运动问题) 13分电磁感应(滑轨、动力学)19分 2014年运动学(公路上两车安全 距离问题) 12分 类平抛运动、带电粒子在 电场中运动(动力学) 20分 2015年电路和力学问题(安培力 作用下导体棒平衡) 12分 板块模型：两物体多阶段 匀变速运动组合问题(动 力学) 20分 2016年(乙卷)(双棒模型＋三角体)电 磁感应定律应用、力的平 衡方程 14分 (轻弹簧＋斜面＋光滑圆 弧轨道)平抛运动、牛顿 定律、动能定理 18分 例题展示 1.(2016·全国乙卷·24)如图1，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连.两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平.右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑.求： 图1 (1)作用在金属棒ab上的安培力的大小； (2)金属棒运动速度的大小. 解析(1)由于ab、cd棒被平行于斜面的导线相连，故ab、cd速度总是相等，cd也做匀速直线运动.设导线的张力的大小为F T，右斜面对ab棒的支持力的大小为F N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为F N2，对于ab棒，受力分析如图甲所示，由力的平衡条件得
最新高考物理模拟题及答案(20210120165454)
18．静止在地面上的一小物体，在竖直向上的拉力作用下开始运动，在向上运动的过程中，物体的机械能与 二、选择题：本题共 8 小题，每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中，第 14～17 题只有一项符合题目要求； 位移的关系图象如图所示，其中 0～s 1过程的图线是曲线， s 1～s 2过程的图线为平行于横轴的直线．关于物体上升 第 18～21 题有多项符合题目要求。全部选对得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。 过程（不计空气阻力）的下列说法正确的（ ） 14. 如图甲, 一物体沿光滑斜面由静止开始从顶端下滑到底端，若用 h 、s 、v 、a 分别表示物体下 降的高度、位移、速度和加速度， t 表示所用的时间，则在乙图画出的图像中正确的是 h s v a A ．s 1～s 2过程中物体做匀速直线运动 B ．0～s 1过程中物体所受的拉力是变力，且不断减小 C ．0～s 2过程中物体的动能先增大后减小 D ．0～s 2过程中物体的加速度先减小再反向增大，最后保持不变且等于重力加速度 t t t o o o o A B C D 甲 乙 t 19. 如图所示，两颗质量不等卫星分别位于同一轨道上绕地球做匀速圆周运动 . 若卫星均顺时针运 行，不计卫星间的相互作用力， 则以下判断中正确的 是 甲 15. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极 N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场， A 为 卫星 1 A. 两颗卫星的运动速度大小相等 交流电流表，线圈绕垂直于磁 场的水 i / A B. 两颗卫星的加速度大小相等 平轴 OO 沿逆时针方向匀速 10 2 转动， 2 t / 10 s 从图示位置开始计时，产生的 O 交变电 2 C. 两颗卫星所受到的向心力大小相等 D. 卫星1向后喷气就一定能追上卫星 2 地球 卫星 2 流随时间变化的图像如图乙所 10 2 示，以 20. 如图所示， 在竖直向上的匀强电场中， A 球位于 B 球的正上方， 质量相等的两个小球以相同初 甲 乙 甲 下判断正确的是 A. 交 流电 的频 率是 100 H z B ．电流 表的示数为 20 A 速度水平抛出， 它们最后落在水平面上同一点， 其中只有一个 小球带 电，不计空气阻力，下例判断正确的是 A E A ．如果 A 球带电，则 A 球一定带负电 B C ．0.02 s 时穿过线圈的磁通量最大 D ．0.01s 时线圈平面与磁场方向平行 B ．如果 A 球带电，则 A 球的电势能一定增加 16．如图所示，两个质量均为 m 用轻质弹簧连接的物块 A 、B 放在一倾角为 θ的光滑斜面上，系统 C ．如果 B 球带电，则 B 球一定带负电 静止．现用一平行于斜面向上的恒力 F 拉物块 A ，使之沿斜面向上运动，当物块 B 刚要离开固 D ．如果 B 球带电，则 B 球的电势能一定增加 21. 如图所示， 固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为 m 的圆环，圆环与一弹性橡皮绳相连， 橡皮绳 定在斜面上的挡板 C 时，物块 A 运动的距离为 d ，瞬时速度 为 v ，已知 的另一端固定在地面上的 A 点，橡皮绳竖直时处于原长 h . 让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时 弹簧劲度系数为 k ，重力加速为 g ，则此时（ ） A ．物块 A 速度为零. 则在圆环下滑过程中 （橡皮绳始终处于弹性限度内） 运动的距离 d=mgsin θ/2k
近十年年高考物理电磁感应压轴题
θ v 0 y M a B 电磁感应 2006年全国理综 (北京卷) 24．（20分）磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是平静海面上某 实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。 如图2所示，通道尺寸a ＝2.0m ，b ＝0.15m 、c ＝0.10m 。工作时，在通道内沿z 轴正方 向加B ＝8.0T 的匀强磁场；沿x 轴正方向加匀强电场，使两金属板间的电压U ＝99.6V ；海水沿y 轴正方向流过通道。已知海水的电阻率ρ＝0.22Ω·m 。 （1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向； （2）船以v s ＝5.0m /s 的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5.0m /s 的速率涌入进 水口由于通道的截面积小球进水口的截面积，在通道内海水速率增加到v d ＝8.0m /s 。求此时两金属板间的感应电动势U 感。 （3）船行驶时，通道中海水两侧的电压U /＝U －U 感计算，海水受到电磁力的80%可以 转化为对船的推力。当船以v s ＝5.0m /s 的船速度匀速前进时，求海水推力的功率。 解析24.(20分) （1）根据安培力公式,推力F 1=I 1Bb ，其中I 1= R U ,R ＝ρac b 则F t = 8.796==B p U Bb R U ac N 对海水推力的方向沿y 轴正方向(向右) （2）U 感=Bu 感b=9.6 V （3）根据欧姆定律，I 2= 600)('4=-=pb ac b Bv U R U A 安培推力F 2＝I 2Bb ＝720 N
推力的功率P ＝Fv s ＝80%F 2v s ＝2 880 W 2006年全国物理试题（江苏卷） 19．（17分）如图所示，顶角θ=45°，的金属导轨 MON 固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中。一根与ON 垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v 0沿导轨MON 向左滑动，导体棒的质量为m ，导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r 。导体棒与导轨接触点的a 和b ，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t =0时，导体棒位于顶角O 处，求： （1）t 时刻流过导体棒的电流强度I 和电流方向。 （2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F 的表达式。 （3）导体棒在0～t 时间内产生的焦耳热Q 。 （4）若在t 0时刻将外力F 撤去，导体棒最终在导轨上静止时的坐标x 。 19．（1）0到t 时间内，导体棒的位移 x ＝t t 时刻，导体棒的长度 l ＝x 导体棒的电动势 E ＝Bl v 0 回路总电阻 R ＝(2x ＋2x )r 电流强度 022E I R r ＝＝（＋） 电流方向 b →a （2） F ＝BlI ＝22 02 22E I R r ＝＝（＋） （3）解法一 t 时刻导体的电功率 P ＝I 2R ＝ 23 02 22E I R r ＝＝（＋） ∵P ∝t ∴ Q ＝2P t ＝232 02 2(22E I R r ＝＝＋） 解法二 t 时刻导体棒的电功率 P ＝I 2R 由于I 恒定 R /＝v 0rt ∝t
2019届高考物理二轮复习 计算题题型专练(五)电磁感应规律的综合应用
计算题题型专练(五) 电磁感应规律的综合应用 1.如图所示，两根间距为L ＝0.5 m 的平行金属导轨，其cd 左侧水平，右侧为竖直的1 4圆 弧，圆弧半径r ＝0.43 m ，导轨的电阻与摩擦不计，在导轨的顶端接有R 1＝1.5 Ω的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，现有一根电阻R 2＝10 Ω的金属杆在水平拉力作用下，从图中位置ef 由静止开始做加速度a ＝1.5 m/s 2 的匀加速直线运动，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，开始运动的水平拉力F ＝1.5 N ，经2 s 金属杆运动到cd 时撤去拉力，此时理想电压表的示数为1.5 V ，此后金属杆恰好能到达圆弧最高点ab ，g ＝10 m/s 2 ，求： (1)匀强磁场的磁感应强度大小； (2)金属杆从cd 运动到ab 过程中电阻R 1上产生的焦耳热。 解析 (1)金属杆运动到cd 时，由欧姆定律可得 I ＝U R 1 ＝0.15 A 由闭合电路的欧姆定律可得E ＝I (R 1＋R 2)＝0.3 V 金属杆的速度v ＝at ＝3 m/s 由法拉第电磁感应定律可得E ＝BLv ，解得B ＝0.2 T (2)金属杆开始运动时由牛顿第二定律可得F ＝ma ，解得 m ＝1 kg 金属杆从cd 运动到ab 的过程中，由能量守恒定律可得Q ＝12 mv 2 －mgr ＝0.2 J 。
故Q＝ R1 R1＋R2 Q＝0.15 J。 答案(1)0.2 T (2)0.15 J 2.如图所示，两条间距L＝0.5 m且足够长的平行光滑金属直导轨，与水平地面成α＝30°角固定放置，磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量m ab ＝0.1 kg、m cd＝0.2 kg的金属棒ab、cd垂直导轨放在导轨上，两金属棒的总电阻r＝0.2 Ω，导轨电阻不计。ab在沿导轨所在斜面向上的外力F作用下，沿该斜面以v＝2 m/s的恒定速度向上运动。某时刻释放cd，cd向下运动，经过一段时间其速度达到最大。已知重力加速度g＝10 m/s2，求在cd速度最大时，求： (1)abcd回路的电流强度I以及F的大小； (2)abcd回路磁通量的变化率以及cd的速率。 解析(1)以cd为研究对象，当cd速度达到最大值时，有：m cd g sin α＝BIL① 代入数据，得：I＝5 A 由于两棒均沿斜面方向做匀速运动，可将两棒看作整体，作用在ab上的外力：F＝(m ab ＋m cd)g sin α② (或对ab：F＝m ab g sin α＋BIL) 代入数据，得：F＝1.5 N (2)设cd达到最大速度时abcd回路产生的感应电动势为E，根据法拉第电磁感应定律，
高考物理模拟题及答案
高二物理（选修1-1）第一章电场电流质量检测试卷 一、填空题 1．电闪雷鸣是自然界常见的现象，古人认为那是“天神之火”，是天神对罪恶的惩罚，直到1752年，伟大的科学家_________________冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验，把天电引了下来，发现天电和摩擦产生的电是一样的，才使人类摆脱了对雷电现象的迷信。 2．用____________和______________的方法都可以使物体带电。无论那种方法都不能_________电荷，也不能__________电荷，只能使电荷在物体上或物体间发生____________，在此过程中，电荷的总量__________，这就是电荷守恒定律。 3．带电体周围存在着一种物质，这种物质叫_____________，电荷间的相互作用就是通过____________发生的。 4．电场强度是描述电场性质的物理量，它的大小由____________来决定，与放入电场的电荷无关。由于电场强度由大小和方向共同决定，因此电场强度是______________量。 5．避雷针利用_________________原理来避电：带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击。 6．某电容器上标有“220V 300μF”，300μF＝____F＝_____pF。 7．某电池电动势为1.5V，如果不考虑它内部的电阻，当把它的两极与150Ω的电阻连在一起时，16秒内有______C的电荷定向移动通过电阻的横截面，相当于_______个电子通过该截面。 8．将一段电阻丝浸入1L水中，通以0.5A的电流,经过5分钟使水温升高1.5℃，则电阻丝两端的电压为_______V，电阻丝的阻值为_______Ω。 二、选择题 9．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务。盗版书籍影响我们的学习效率甚至会给我们的学习带来隐患。小华有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个关键数字看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数字中的那一个 A．6.2×10-19C B．6.4×10-19C Ｃ．6.6×10-19C Ｄ．6.８×10-19C 10．真空中有两个静止的点电荷，它们之间的作用力为F，若它们的带电量都增大为原来的2倍，距离减少为原来的1/2，它们之间的相互作用力变为 A．F/2 B．F Ｃ．4F Ｄ．16F 11．如左下图所示是电场中某区域的电场线分布图，A是电场中的一点，下列判断中正确的是 A．A点的电场强度方向向左B．A点的电场强度方向向右 Ｃ．负点电荷在A点受力向右 Ｄ．正点电荷受力沿电场线方向减小
高考物理专题一(受力分析)(含例题、练习题及答案)
高考定位 受力分析、物体的平衡问题是力学的基本问题，主要考查力的产生条件、力的大小方向的判断(难点：弹力、摩擦力)、力的合成与分解、平衡条件的应用、动态平衡问题的分析、连接体问题的分析，涉及的思想方法有：整体法与隔离法、假设法、正交分解法、矢量三角形法、等效思想等．高考试题命题特点：这部分知识单独考查一个知识点的试题非常少，大多数情况都是同时涉及到几个知识点，而且都是牛顿运动定律、功和能、电磁学的内容结合起来考查，考查时注重物理思维与物理能力的考核． 考题1对物体受力分析的考查 例1如图1所示，质量为m的木块A放在质量为M的三角形斜面B上，现用大小均为F，方向相反的水平力分别推A和B，它们均静止不动，则() 图1 A．A与B之间不一定存在摩擦力 B．B与地面之间可能存在摩擦力 C．B对A的支持力一定大于mg D．地面对B的支持力的大小一定等于(M＋m)g 审题突破B、D选项考察地面对B的作用力故可以：先对物体A、B整体受力分析，根据平衡条件得到地面对整体的支持力和摩擦力；A、C选项考察物体A、B之间的受力，应当隔离，物体A受力少，故：隔离物体A受力分析，根据平衡条件求解B对A的支持力和摩擦力． 解析对A、B整体受力分析，如图， 受到重力(M＋m)g、支持力F N和已知的两个推力，水平方向：由于两个推力的合力为零，故
整体与地面间没有摩擦力；竖直方向：有F N＝(M＋m)g，故B错误，D正确；再对物体A受力分析，受重力mg、推力F、斜面体B对A的支持力F N′和摩擦力F f，在沿斜面方向：①当推力F沿斜面分量大于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向下，②当推力F沿斜面分量小于重力的下滑分量时，摩擦力的方向沿斜面向上，③当推力F沿斜面分量等于重力的下滑分量时，摩擦力为零，设斜面倾斜角为θ，在垂直斜面方向：F N′＝mg cos θ＋F sin θ，所以B对A的支持力不一定大于mg，故A正确，C错误．故选择A、D. 答案AD 1．(单选)(2014·广东·14)如图2所示，水平地面上堆放着原木，关于原木P在支撑点M、N处受力的方向，下列说法正确的是() 图2 A．M处受到的支持力竖直向上 B．N处受到的支持力竖直向上 C．M处受到的静摩擦力沿MN方向 D．N处受到的静摩擦力沿水平方向 答案 A 解析M处支持力方向与支持面(地面)垂直，即竖直向上，选项A正确；N处支持力方向与支持面(原木接触面)垂直，即垂直MN向上，故选项B错误；摩擦力与接触面平行，故选项C、D错误． 2．(单选)如图3所示，一根轻杆的两端固定两个质量均为m的相同小球A、B，用两根细绳悬挂在天花板上，虚线为竖直线，α＝θ＝30°，β＝60°，求轻杆对A球的作用力() 图3 A．mg B.3mg C. 3 3mg D. 3 2mg
2018年高考物理试题分类解析电磁感应
2018年高考物理试题分类解析：电磁感应 全国1卷 17．如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中心，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆。M端位于PQS上，O M与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定（过程Ⅰ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'（过程Ⅱ）。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM 的电荷量相等，则 B B ' 等于 A． 5 4 B． 3 2 C． 7 4 D．2 【解析】在过程Ⅰ中 R r B R t R E t I q 2 __4 1 π ? = ?Φ = = =，在过程Ⅱ中 2 2 1 ) ' (r B B R q π ? - = ?Φ =二者相等，解得 B B ' = 3 2 。 【答案】17．B 全国1卷 19．如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是 A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D ．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动 【解析】A ．开关闭合后的瞬间，铁芯内磁通量向右并增加，根据楞次定律，左线圈感应电流方向在直导线从南向北，其磁场在其上方向里，所以小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动,A 正确； B 、 C 直导线无电流，小磁针恢复图中方向。 D ．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，电流方向与A 相反，小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动，D 正确。 【答案】19.AD 全国2卷 18．如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域， 区域宽度均为l ,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为 3 2 l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动，线框中感应电流i 随时间t 变化的正确图线可能是 【解析】如图情况下，电流方向为顺时针，当前边在向里的磁场时，电流方向为逆时针，但因为两导体棒之间距离为磁场宽度的 2 3 倍，所以有一段时间两个导体棒都在同一方向的磁场中，感应电流方向相反，总电流为0，所以选D. 【答案】18．D 全国3卷 20．如图（a ），在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧。导线 PQ 中通有正弦交流电流i ，i 的变化如图（b ）所示，规定从Q 到P 为电流的正方向。导线框R 中的感应电动势
高考物理计算题专项练习(轨道型)
高三物理计算题专练（轨道类） 1.如图所示,质量为m=0.10kg的小物块以初速度v0=4.0m/s,在粗糙水平桌面上做直线运动,经时间t=0.4s后以速度v飞离桌面,最终落在水平地面上。已知物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,桌面离地高h=0.45m,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。求: (1)小物块飞离桌面时的速度大小v。 (2)小物块落地点距飞出点的水平距离s。 2.如图所示,一滑板爱好者总质量(包括装备)为50kg,从以O为圆心,半径为R=1.6m光滑圆弧轨道的A点(α=60°)由静止开始下滑,到达轨道最低点B后(OB在同一竖直线上),滑板爱好者沿水平切线飞出,并恰好从C点以平行斜面方向的速度进入倾角为37°的斜面,若滑板与斜面的动摩擦因数为μ=0.5,斜面长s=6m,(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求: (1)滑板爱好者在B、C间运动的时间。 (2)滑板爱好者到达斜面底端时的速度大小。 3.学校科技节上,同学发明了一个用弹簧枪击打目标的装置,原理如图甲,AC段是水平放置的同一木板;CD段是竖直放置的光滑半圆弧轨道,圆心为O,半径R=0.2m;MN是与O点处在同一水平面的平台;弹簧的左端固定,右端放一可视为质点、质量m=0.05kg的弹珠P,它紧贴在弹簧的原长处B点;对弹珠P施加一水平外力F,缓慢压缩弹簧,在这一过程中,所用外力F与弹簧压缩量x的关系如图乙所示。已知BC段长L=1.2m,EO间的距离s=0.8m。计算时g取10m/s2,滑动摩擦力等于最大静摩擦力。压缩弹簧释放弹珠P后,求:
(1)弹珠P通过D点时的最小速度v D; (2)弹珠P能准确击中平台MN上的目标E点,它通过C点时的速度v C; (3)当缓慢压缩弹簧到压缩量为x0时所用的外力为8.3N,释放后弹珠P能准确击中平台MN 上的目标E点,求压缩量x0。 4.一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.10kg的小球,悬点O距离水平地面的高度H=1.00m。开始时小球处于A点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示。让小球从静止释放,当小球运动到B点时,轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂。不计轻绳断裂的能量损失,重力加速度g取10m/s2。求: (1)当小球运动到B点时的速度大小。 (2)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点,求C点与B点之间的水平距离。 (3)若OP=0.6m,轻绳碰到钉子P时绳中拉力达到所能承受的最大拉力断裂,求轻绳能承受的最大拉力。
高考物理模拟试卷及答案
2015年高考物理模拟试卷（1） 一、单项选择题 (本大题共4小题，每小题4分，共16分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项 是正确的) 13．下列说法正确的是 A ．C 146经一次α衰变后成为N 14 7 B ．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大 C ．温度升高能改变放射性元素的半衰期 D ．核反应方程应遵循质子数和中子数守恒 14．一铁架台放于水平地面上，其上有一轻质细线悬挂一小球，开始时细线竖直，现将水平力F 作用于 小球上，使其缓慢地由实线位置运动到虚线位置，铁架台始终保持静止，在这一过程中，下列说法正确的是 A ．水平拉力F 是恒力 B ．铁架台对地面的压力一定不变 C ．铁架台所受地面的摩擦力不变 D ．铁架台对地面的摩擦力始终为零 15．甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道．以下判断正确的是 A ．乙的速度大于第一宇宙速度 B ． 甲的运行周期小于乙的周期 C ．甲的加速度小于乙的加速度 D ．甲有可能经过北极的正上方 16．如图，一重力不计的带电粒子以一定的速率从a 点对准圆心射人一圆形 匀强磁场，恰好从b 点射出.若增大粒子射入磁场的速率，下列判断正确的是 A ．该粒子带正电 B ．从bc 间射出 C ．从ab 间射出 D ．在磁场中运动的时间不变 二．双项选择题 (本大题共5小题，每小题6分，共30分.在每小题给出的四个选项中，只有两个选项 正确，只选一项且正确得3分) 17．对悬挂在空中密闭的气球从早晨到中午过程(体积变化忽略不计)，下列描 述中正确的是 A ．气球内的气体从外界吸收了热量，内能增加 B ．气球内的气体温度升高、体积不变、压强减小 C ．气球内的气体压强增大，所以单位体积内的分子增加，单位面积的碰撞频率增加 D ．气球内的气体虽然分子数不变，但分子对器壁单位时间、单位面积碰撞时的作用力增大 18．如图所示，小船自A 点渡河，到达正对岸B 点，下 列措施可能满足要求的是 A ．航行方向不变，船速变大 B ．航行方向不变，船速变小 C ．船速不变，减小船与上游河岸的夹角a D ．船速不变，增大船与上游河岸的夹角a 19．为保证用户电压稳定在220V ，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图．保持输入电压 F α B A
高考物理大题专题训练专用(带答案)
高考物理大题常考题型专项练习 题型一：追击问题 题型二：牛顿运动问题 题型三：牛顿运动和能量结合问题 题型四：单机械能问题 题型五：动量和能量的结合 题型六：安培力/电磁感应相关问题 题型七：电场和能量相关问题 题型八：带电粒子在电场/磁场/复合场中的运动 题型一：追击问题3 1. （2014年全国卷1，24，12分★★★）公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。 当前车突然停止时，后车司机以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰。通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1s。当汽车在晴天干燥沥青路面上以108km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120m。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的2/5,若要求安全距离仍为120m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。 答案：v=20m/s 2．（2018年全国卷II，4，12分★★★★★）汽车A在水平冰雪路面上行驶，驾驶员发现其 正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B．两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m，已知A和B 的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103kg，两车与该冰雪路面 间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车 轮均没有滚动，重力加速度大小g = 10m/s2．求： （1）碰撞后的瞬间B车速度的大小； （2）碰撞前的瞬间A车速度的大小． 答案．（1）v B′ = 3.0 m/s （2）v A = 4.3m/s 3．（2019年全国卷II，25，20分★★★★★）一质量为m＝2000kg的汽车以某一速度在平直
高三物理电磁感应知识点
届高三物理电磁感应知识点 物理二字出现在中文中，是取格物致理四字的简称，即考察事物的形态和变化，总结研究它们的规律的意思。小编准备了高三物理电磁感应知识点，具体请看以下内容。 1.电磁感应现象 电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 (1)产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即0。 (2)产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3)电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 (1)定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，定义式：=BS。如果面积S与B不垂直，应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S，即=BS，国际单位：Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时，穿过
该面的磁通量为正。反之，磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.楞次定律 (1)楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。③如何阻碍---原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即增反减同。④阻碍的结果---阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。 (3)楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种： ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍 原电流的变化(自感)。 4.法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。表达式E=n/t
高考物理复习计算题专练
计算题专练（一）] 近四年全国Ⅰ卷计算题涉及的考点与内容[分值题分值年份第24题第25两辆玩具小车牵(运动学19分 (滑轨、动力学13分)电磁感应2013年)连运动问题类平抛运动、带电粒子在运动学(公路上两车安全20分分2014年 12)(距离问题)动力学电场中运动两物体多阶段板块模型：安培力电路和力学问题(年12分匀变速运动组合问题(动2015分20)作用下导体棒平衡)力学轻弹簧＋斜面＋光滑圆电(双棒模型＋三角体)(乙卷年2016()力的平磁感应定律应用、弧轨道18)平抛运动、牛顿14分分定律、动能定理衡方程 例题展示abθ仅(上沿相连，1.(2016·全国乙卷·24)如图1两固定的绝缘斜面倾角均为，.两细金属棒maLcdmc；用两根不可伸长的柔软轻导，质量分别为2和))和(仅标出端长度均为标出端abdca并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，，线将它们连成闭合回路B，方向垂直于斜面向上，已知.使两金属棒水平右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为μR，重力加两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为abg求：.速度大小为，已知金属棒匀速下滑 图1 ab上的安培力的大小；作用在金属棒 (1)(2)金属棒运动速度的大小. abcdabcdcd也做匀速由于、、棒被平行于斜面的导线相连，故速度总是相等，(1)解析 FabFab棒上，右斜面对，作用在棒的支持力的大小为直线运动.设导线的张力的大小为N1T FcdFab 棒，受力分析如图甲所示，棒的支持力大小为，对于左斜面对的安培力的大小为，N2由力的平衡条件得 6 / 1 乙甲 mgθμFFF ＝＋＋2①sin TN1 F mg θcos 2 ＝②N1cd棒，受力分析如图乙所示，由力的平衡条件得对于
2020高三模拟高考物理试题及答案
2020年高三模拟高考物理试题 14，北斗卫星导航系统（BDS ）空间段由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星（地球同步卫星）、27颗中轨道地球卫星、3颗其他卫星．其中有一颗中轨道地球卫星的周期为16小时，则该卫星与静止轨道卫星相比 A ．轨道半径小 B ．角速度小 C ．线速度小 D ．向心加速度小 15．用频率为v 的单色光照射阴极K 时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得电流随电压变化的图象如图所示，U 0为遏止电压．已知电子的带电荷量为e ，普朗克常量为h ，则阴极K 的极限频率为 A ．0 eU v h + B ．0eU v h - C ． 0eU h D ．v 16．物块在1N 合外力作用下沿x 轴做匀变速直线运动，图示为其位置坐标和速率的二次方的关系图线，则关于该物块有关物理量大小的判断正确的是 A ．质量为1kg B ．初速度为2m ／s C ．初动量为2kg ?m ／s D ．加速度为0．5m ／s 2 17．如图所示，D 点为固定斜面AC 的中点，在A 点先后分别以初速度v 01和v 02水平抛出一个小球，结果小球分别落在斜面上的D 点和C 点．空气阻力不计．设小球在空中运动的时间分别为t 1和t 2，落到D 点和C 点前瞬间的速度大小分别为v 1和v 2，落到D 点和C 点前瞬间的速度 方向与水平方向的夹角分别为1θ和2θ，则下列关系式正确的是
A ． 1212t t = B ．01021 2v v = C ． 122v v = D ．12tan tan 2 θθ= 18．如图所示，边长为L 、电阻为R 的正方形金属线框abcd 放在光滑绝缘水平面上，其右边有一磁感应强度大小为B 、方向竖直向上的有界匀强磁场，磁场的宽度为L ，线框的ab 边与磁场的左边界相距为L ，且与磁场边界平行．线框在某一水平恒力作用下由静止向右运动，当ab 边进入磁场时线框恰好开始做匀速运动．根据题中信息，下列物理量可以求出 的是 A ．外力的大小 B ．匀速运动的速度大小 C ．通过磁场区域的过程中产生的焦耳热 D ．线框完全进入磁场的过程中通过线框某横截面的电荷量 19．如图所示，竖直墙壁与光滑水平地面交于B 点，质量为m 1的光滑半圆柱体O 1紧靠竖直墙壁置于水平地面上，可视为质点的质量为m 2的均匀小球O 2用长度等于AB 两点间距离的细线悬挂于竖直墙壁上的A 点，小球O 2静置于半圆柱体O 1上，当半圆柱体质量不变而半径不同时，细线与竖直墙壁的夹角B 就会跟着发生改变，已知重力加速度为g ，不计各接触面间的摩擦，则下列说法正确的是 A ．当60θ ?=时，半圆柱体对地面的压力123 m g g + B ．当60θ ?=时，小球对半圆柱体的压力 23 2 m g C ．改变圆柱体的半径，圆柱体对竖直墙壁的最大压力为21 2 m g D ．圆柱体的半径增大时，对地面的压力保持不变 20．如图所示，匀强电场的方向与长方形abcd 所在的平面平行，ab 3．电子从a 点运动到b 点的
【物理】高考物理临界状态的假设解决物理试题解答题压轴题提高专题练习含详细答案
【物理】高考物理临界状态的假设解决物理试题解答题压轴题提高专题练习含 详细答案 一、临界状态的假设解决物理试题 1．如图甲所示，小车B 紧靠平台的边缘静止在光滑水平面上，物体A （可视为质点）以初速度v 0从光滑的平台水平滑到与平台等高的小车上，物体和小车的v -t 图像如图乙所示，取重力加速度g =10m /s 2，求： (1)物体A 与小车上表面间的动摩擦因数； (2)物体A 与小车B 的质量之比； (3)小车的最小长度。 【答案】(1)0.3；(2)1 3 ；(3)2m 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据v t -图像可知，A 在小车上做减速运动，加速度的大小 21241m /s 3m /s 1 v a t ==?-?= 若物体A 的质量为m 与小车上表面间的动摩擦因数为μ，则 1mg ma μ= 联立可得 0.3μ= (2)设小车B 的质量为M ，加速度大小为2a ，根据牛顿第二定律 2mg Ma μ= 得 1 3 m M = (3)设小车的最小长度为L ，整个过程系统损失的动能，全部转化为内能
2 20 1 1() 22 mgL mv M m v μ=-+ 解得 L =2m 2．壁厚不计的圆筒形薄壁玻璃容器的侧视图如图所示。圆形底面的直径为2R ，圆筒的高度为R 。 (1)若容器内盛满甲液体，在容器中心放置一个点光源，在侧壁以外所有位置均能看到该点光源，求甲液体的折射率； (2)若容器内装满乙液体，在容器下底面以外有若干个光源，却不能通过侧壁在筒外看到所有的光源，求乙液体的折射率。 【答案】(1)5n ≥甲；(2)2n >乙 【解析】 【详解】 (1)盛满甲液体，如图甲所示，P 点刚好全反射时为最小折射率，有 1 sin n C = 由几何关系知 2 2 2sin 2R C R R = ??+ ? ?? 解得 5n =则甲液体的折射率应为 5n ≥甲
近十年年高考物理电磁感应压轴题
θ v 0 x y O M a b B N 电磁感应 2006年全国理综 (北京卷) 24．（20分）磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是平静海面上某 实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。 如图2所示，通道尺寸a ＝，b ＝、c ＝。工作时，在通道内沿z 轴正方向加B ＝的匀强磁 场；沿x 轴正方向加匀强电场，使两金属板间的电压U ＝；海水沿y 轴正方向流过通道。已知海水的电阻率ρ＝Ω·m 。 （1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向； （2）船以v s ＝s 的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以s 的速率涌入进水口由于通 道的截面积小球进水口的截面积，在通道内海水速率增加到v d ＝s 。求此时两金属板间的感应电动势U 感。 （3）船行驶时，通道中海水两侧的电压U / ＝U －U 感计算，海水受到电磁力的80%可以转 化为对船的推力。当船以v s ＝s 的船速度匀速前进时，求海水推力的功率。 解析24.(20分) （1）根据安培力公式,推力F 1=I 1Bb ，其中I 1= R U ,R ＝ρac b 则F t = 8.796==B p U Bb R U ac N 对海水推力的方向沿y 轴正方向(向右) （2）U 感=Bu 感b= V （3）根据欧姆定律，I 2= 600)('4=-=pb ac b Bv U R U A 安培推力F 2＝I 2Bb ＝720 N
推力的功率P ＝Fv s ＝80%F 2v s ＝2 880 W 2006年全国物理试题（江苏卷） 19．（17分）如图所示，顶角θ=45°，的金属导轨 MON 固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中。一根与ON 垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v 0沿导轨MON 向左滑动，导体棒的质量为m ，导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r 。导体棒与导轨接触点的a 和b ，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t =0时，导体棒位于顶角O 处，求： （1）t 时刻流过导体棒的电流强度I 和电流方向。 （2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F 的表达式。 （3）导体棒在0～t 时间内产生的焦耳热Q 。 （4）若在t 0时刻将外力F 撤去，导体棒最终在导轨上静止时的坐标x 。 19．（1）0到t 时间内，导体棒的位移 x ＝t t 时刻，导体棒的长度 l ＝x 导体棒的电动势 E ＝Bl v 0 回路总电阻 R ＝(2x ＋2x )r 电流强度 022E I R r ＝＝（＋） 电流方向 b →a （2） F ＝BlI ＝22 02 22E I R r ＝＝（＋） （3）解法一 t 时刻导体的电功率 P ＝I 2 R ＝23 02 22E I R r ＝＝（＋） ∵P ∝t ∴ Q ＝2P t ＝232 02 2(22E I R r ＝＝＋） 解法二 t 时刻导体棒的电功率 P ＝I 2 R 由于I 恒定 R / ＝v 0rt ∝t
浙江省2019高考物理选考8套计算题题专练附答案
计算题等值练(一) 19．(9分)(2017·宁波市九校高三上学期期末)消防演练时，一质量为60 kg 的消防员从脚离地10 m 的位置，自杆上由静止下滑，整个过程可以简化为先加速运动4 m ，达到最大速度8 m /s 后匀减速到4 m/s 着地，不计空气阻力，重力加速度g 取10 m/s 2，求： (1)消防员减速下滑过程中加速度的大小； (2)消防员减速下滑过程中受到的摩擦力大小； (3)下滑的总时间． 答案 (1)4 m/s 2 (2)840 N (3)2 s 解析 (1)匀减速运动x 2＝10 m －x 1＝6 m 消防员减速下滑过程中加速度的大小为a 则a ＝v 12－v 222x 2 ＝4 m/s 2 (2)由牛顿第二定律F f －mg ＝ma 得F f ＝840 N (3)加速下滑时间t 1＝ x 1 v ＝x 1 v 1 2 ＝1 s 减速下滑时间t 2＝v 1－v 2 a ＝1 s 总时间t ＝t 1＋t 2＝2 s. 20．(12分)如图1所示，一条带有竖直圆轨道的长轨道水平固定，底端分别与两侧的直轨道相切，半径R ＝0.5 m ．物块A 以v 0＝10 m /s 的速度滑入圆轨道，滑过最高点N ，再沿圆轨道滑出，P 点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L ＝0.2 m ．物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ＝0.4，A 的质量为m ＝1 kg (重力加速度g ＝10 m/s 2，A 可视为质点)． 图1 (1)求A 滑过N 点时的速度大小v 和受到的弹力大小； (2)若A 最终停止在第k 个粗糙段上，求k 的数值；
(3)求A 滑至第n 个(n