上海市各区县2018年高三物理试题电磁感应专题分类精编.doc

上海市各区县2018年高三物理试题电磁感应专题分类精编

一、选择题
（2018虹口区第10题）如图所示，在有界匀强磁场中水平放置互相平行的金属导轨，导轨电阻不计，导轨上属杆与导接触良好。磁感线垂直导面向上（俯视图），导轨与处于磁场外的大线圈M相接，欲使置于M内的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，下列做法可行的是（ ）
A. 匀速向右运动 B. 加速向右运动
C. 加速向左运动 D. 匀速向左运动

（2018奉贤区第12题）如图，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则（ ）
（A）ab棒所受安培力的大小一定不变
（B）ab棒所受安培力的方向一定向右
（C）金属棒ab中的电流方向从a流向b
（D）螺线管的磁场C端相当于S极

（2018闵行区第5题）能说明发电机工作原理的是下图四个实验中的（ ）

（A） （B） （C） （D）
I
N
S

S
电动机
M
电热器
～
电源

（2018闵行区第7题）如图，水平面上有一固定的U形金属框架，竖直向下的匀强磁场穿过框架，要使框架上的金属杆ab产生由a到b的电流，则杆ab( )
（A向右移动
（B）向左移动
（C）不动
（D）不动，但磁场增强

（2018杨浦区第11题）如图所示，电源E，导线，导电细软绳ab、cd，以及导体棒bc构成闭合回路，导电细软绳ab、cd的a端和d端固定不动，加上恰当的磁场后，当导体棒保持静止时，闭合回路中abcd所在平面与过ad的竖直平面成30°，已知ad和bc等长且都在水平面内，导体棒bc中的电流I=2A，导体棒的长度L=0.5m，导体棒的质量m=0.5kg，g取10m/s2，关于磁场的最小值和方向，说法正确的是
A．T，竖直向上．
B．T，竖直向下．
C．2.5T，由b指向a．
D．2.5T，由a指向b．

（2018松江区第12题）如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若（ ）
（A）金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
（B）金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向
（C）金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针
（D）金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针

二、填空题
（2018松江区第16题）如图所示，电阻不计的“∠”形导轨ADC垂直于磁场固定在匀强磁场中，电阻与长度成正比的导体棒MN与导轨保持良好接触并向右匀速运动，则导体棒与导轨组成的闭合回路中的感应电动势_________（填“增大”“不变”或“减小”），感应电流_______（填“增大”“不变”或“减小”）。
A
D
C
M
N
v

（2018宝山区第16题）如图所示,铁芯上绕有L1和L2两个线圈,铁芯左边悬挂一个轻小金属环,当电键S闭合时：①小金属环将_______(选填“向左”或“向右”)运动；②从上往下看导线AB下方的小磁针将作_______(选填“顺时针”或“逆时针”)转动。

a
b
d
c
B
（2018黄浦第16题）如图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一面积为S的线框平行于磁场方向放置。若线框以bc边为轴转动（ad边先向上）。从初始位置开始转过90°的过程中，穿过线框的磁通量的变化为__________；线框从初始位置转过180°的过程中，ab边中的电流方向为_____________。

三、计算题

（2018虹口区第20题）两根平行金属导轨相距，固定在水平面内，导轨左端串联一个的电阻。在导轨间长的区域内，存在方向垂直导轨平面下的匀强磁场，磁感应强度。质量的金属棒CD置于导轨上，与导轨接触良好；且与两导轨间的动摩擦因数均为，棒在导轨之间的电阻，绝缘轻绳系于棒的中点。初始时刻，CD棒距磁场左边界，现通过绳用向右的水平恒力作80N拉CD棒，使棒由静止运动，运动过程中始终保持与导轨垂直，当CD棒到达磁场右边界时撤去拉力（不计其他电阻以及绳索的质量）。求：
（1） CD棒进入磁场时速度的大小；
（2）CD棒进入磁场时所受的安培力的大小；
（3）在拉CD棒的过程中，绳的拉力所作的功W和电阻R上产生的焦耳热Q.

（2018宝山区第20题）相距L＝1.2m的足够长金属导轨竖直放置，质量m1＝1kg的金属棒ab和质量m2＝0.54kg的金属棒cd均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图（a）所示，虚线上方匀强磁场方向垂直纸面向外，虚线下方匀强磁场方向竖直向上，两处磁场的磁感应强度大小相同。ab棒光滑，cd棒与导轨间动摩擦因数μ＝0.75，两棒总电阻为1.8Ω，导轨电阻不计。ab棒在方向竖直向上、大小按图（b）所示规律变化的外力F作用下，由静止开始（t=0）沿导轨匀加速运动，同时cd棒也由静止释放。
（1）请说出在两棒的运动过程中ab棒中的电流方向和cd棒所受的磁场力方向；
（2）求ab棒加速度的大小和磁感应强度B的大小；
（3）试问cd棒从运动开始起经过多长时间它的速度达到最大？
（取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力）
F/N
14.6
14
13
12
11
10
t/s
1
2
图（b）
0
B
b
a
d
c
B
图（a）

（2018奉贤区第20题）如图所示，两条足够长的平行的光滑裸导轨c、d所在斜面与水平面间夹角为θ，间距为L，导轨下端与阻值为R的电阻相连，质量为m的金属棒ab垂直导轨水平放置，整个装置处在垂直斜面向上的磁感应强度为B的匀强磁场中。导轨和金属棒的电阻均不计，有一个水平方向的力垂直作用在棒上，棒的初速度为零，则：（重力加速度为g）
（1）若金属棒中能产生从a到b的感应电流，则水平力F需满足什么条件？
（2）当水平力大小为F1，方向向右时，金属棒ab运动的最大速度vm是多少？
（3）当水平力方向向左时，金属棒ab沿轨道运动能达到的最大速度vm最大为多少？此时水平力F的大小为多大？

导体棒P
α
稳压电源E
B
图（a）
（2018黄浦区第20题）如图，两根足够长且平行的金属杆制成光滑金属导轨，导轨平面与水平面成α角，导轨宽为L，电阻忽略不计。空间有一足够大、与导轨所在平面垂直的匀强磁场。开始时导轨顶端接一不计内阻的稳压电源，电动势为E，如图（a）所示。导体棒P垂直于导轨放置并始终与导轨接触良好，P的质量为m、电阻为R。
（1）释放P，它恰能静止在导轨上，求匀强磁场的磁感应强度的大小与方向；
导线
导体棒P
α
B
图（b）
（2）若去掉稳压电源，用一根不计电阻的导线连接两根导轨的顶端，如图（b）。再次由静止释放导体棒P。请通过分析，从速度、加速度的角度描述导体棒的运动；
（3）设导轨顶端接稳压电源时，通过静止导体棒的电流为I1；顶端接导线时，导体棒运动时其中的电流会无限逼近I2。请讨论I1、I2的大小分别由哪些因素决定。

（2018静安区第20题）如图，竖直平面内有两个半径为r、光滑的圆弧形金属环，在M、N处分别与距离为2r、足够长的平行光滑金属导轨ME、NF相接，金属环最高点A处断开不接触。金属导轨ME、NF的最远端EF之间接有电阻为R的小灯泡L。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B，磁场I和II之间的距离为h。现有质量为m的导体棒ab，从金属环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与金属环及轨道接触良好。已知导体棒下落时向下的加速度为a。导体棒进入磁场II后小灯泡亮度始终不变。重力加速度为g。导体棒、轨道、金属环的电阻均不计。求：
（1）导体棒从A处下落时的速度v1大小；
（2）导体棒下落到MN处时的速度v2大小；
（3）将磁场II的CD边界下移一段距离，分析导体棒进入磁场II后小灯泡的亮度变化情况，并说明原因。

× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
B
h
l
l
（2018闵行区第20题）如图，水平方向有界匀强磁场的磁感应强度大小为B，磁场高度为l，一质量为m、电阻为R、边长也为l的正方形导线框位于磁场上方竖直平面内，其上、下两边与磁场边界平行，其下边距磁场上边界的高度为h。线框由静止开始下落，下落过程中空气阻力可忽略不计。
（1）若线框在进入磁场过程中保持匀速直线运动，求高度h；
（2）设（1）中计算的结果为h0，分别就hh0两种情况分析、讨论线框下落全过程的速度、加速度变化情况。

（2018浦东新区第20题）如图所示，两金属杆AB和CD长均为L电阻均为R，质量分别为3m和m。用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧。在图中虚线下方有足够深广的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与回路平面垂直，此时，金属杆CD处于磁场中。现从静止开始释放金属杆AB，经过一段时间，AB尚未到达而即将到达磁场的上边界，其加速度已变为零（金属杆CD尚未离开磁场），这一过程中金属杆AB产生的焦耳热为Q。
（1）判断金属杆CD中的电流方向，并说明判断依据；
（2）金属杆AB刚到达磁场边界时的速度v1多大？
（3）此过程中金属杆CD移动的距离h和通过导线截面的电量q分别是多少？
（4）通过推理分析金属杆AB进入磁场而CD尚未离开磁场可能出现的运动情况（加速度与速度的变化情况，只需文字说明，不需要计算）。

（2018杨浦区第20题）如图甲所示，水平面上足够长的光滑平行金属导轨MN，PQ间距L=0.3m导轨电阻忽略不计，其间连接有阻值R=0.8Ω的固定电阻．开始时，导轨上固定着一质量m=0.01kg，电阻r=0.4Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨面向下．现用一平行金属导轨面的外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动．电压采集器可将其两端的电压U即时采集并输入电脑，获得的电压U随时间t变化的关系图象如图乙所示．求：
（1）在t=4.0s时，通过金属杆的感应电流的大小和方向；
（2）4.0s内金属杆ab位移的大小；
（3）4s末拉力F的瞬时功率．

答案：
（2018虹口区第10题）C
（2018奉贤区第12题）D
（2018闵行区第5题）C
（2018闵行区第7题）B
（2018杨浦区第11题）C
（2018松江区第12题）D
（2018松江区第16题）增大，不变
（2018宝山区第16题）向左，顺时针
（2018黄浦第16题）BS，先b→a后a→b
（2018虹口区第20题）（1）2.4m/s （2）48N （3）21.504J
（2018宝山区第20题）（1）ab棒中的电流方向向右（a→b）
cd棒所受的磁场力方向垂直于纸面向里
（2） a=1m/s2 ； B＝1.5T
（3） 4s
（2018奉贤区第20题）
（1）F>mgtanθ。
（2）若F1较大，金属棒将加速上滑，安培力平行于斜面向下，棒先加速后匀速，匀速时即为最大速度。
F1cosθ=mgsinθ+F安 ，F安 =BIL=
vmax1=
若F1较小，金属棒将加速下滑，安培力平行于斜面向上，棒先加速后匀速，匀速时即为最大速度。
F1cosθ+F安=mgsinθ ，F安 =BIL=
vmax2=
当水平力方向向左时，受力分析如图。
为金属棒ab能沿运动，恰好不脱离轨道，支持力为零，受力分析如图。故有Fsinθ≤mgcosθ
沿轨道向下滑动有最大速度时有
Fcosθ+mgsinθ=F安
F安 =BIL=
当F为最大时，F安就最大，得到v最大，F最大为 F=mgcotθ
得到F安最大为mg/sinθ
所以vmax=
此时水平力F=mgcotθ

（2018黄浦区第20题）（1）根据闭合电路欧姆定律有： I=
P静止在光滑的导轨上，受到重力、斜面弹力和安培力作用，其中安培力与重力沿斜面方向的分力为一对平衡力。有： mgsinα=F安=BIL
由以上二式可得： B
根据左手定则，可以判定匀强磁场的磁感应强度的方向为垂直于斜面向下。
（2）用导线替换电源，静止释放P的瞬间，P仅受到重力和垂直斜面的弹力作用，从静止开始沿斜面向下做加速运动，初始加速度a0= gsinα。
运动后导体棒内产生感应电动势： E感= BIv
感应电流： I==
因此P受到安培力FA=BIL。根据牛顿第二定律有：
ma= mgsinα- BIL
可得P的加速度
a=gsinα-
随着速度增大，加速度逐渐减小最后趋近于零，速度趋近于
所以，导体棒做加速度减小的加速度运动；加速度的大小从gsinα开始减小，最后趋近于零；速度的大小从0开始逐渐增大，最后趋近于
（3）I1是由稳恒电源在闭合回路中产生的电流，I1=，所以它的大小由稳恒电源的电动势E和电路中的总电阻R决定。
导体棒切割磁感线产生感应电动势在闭合回路中产生的电流，I==
当速度v趋近于时，导体棒中的电流趋近于I2=，所以I2的大小由导体棒的质量m、斜面倾角α、磁感应强度B和轨道宽度L共同决定。

（2018静安区第20题）
（1）导体棒从A处下落时，导体棒切割磁感线的有效长度为，
导体棒内产生的感应电动势：，
回路中产生的感应电流：，
根据牛顿第二定律：，
得：v1=，
（2）导体棒进入磁场II后小灯泡亮度始终不变，说明导体棒受力平衡，匀速下落，
设此时导体棒的速度为v3：
，
，
从MN下落到CD，导体棒下落过程只受重力作用：，
v2=；
（3）CD边界下移一段距离，导体棒ab进入磁场II时速度大于v3，mg＜F安，导体棒做加速度逐渐减小的减速运动，速度减小，感应电动势减小，感应电流减小，电功率减小，亮度减小，最后mg=F安，导体棒做匀速运动，亮度不变。F/N
F/N
（2）
0

ω/rad·s -1
F/N
F/N
（2）
0

ω/rad·s -1

（2018闵行区第20题）解：
（1）线框进入磁场做匀速运动，有 mg = F安 ，
设速度为v， 得：
进磁场前线框自由落体： 得：
（2）设上述结果 ，
① 当h < h0时，线框下边进入磁场时v < v0，F安 < mg ，做加速运动，所以F安增大，加速度a减小，所以线框穿越磁场过程做加速度减小的加速运动；
当线框穿出后，只受重力作用，所以做加速度为g 的匀加速运动。

② 当h > h0时，线框下边进入磁场时v > v0，F安 > mg ，做减速运动，所以F安减小，加速度a减小，所以线框穿越磁场过程做加速度减小的减速运动；
当线框穿出后，只受重力作用，所以做加速度为g 的匀加速运动。
（2018浦东新区第20题）（1）由D→C，依据楞次定律或右手定则。
（2）AB棒达到磁场边界时，加速度为零，系统处于平衡状态，
对AB棒
对CD棒
又
解得 v1=
（3）对于两金属杆AB和CD构成的系统，由总的能量守恒，两杆中产生的总热量即整个系统机械能的损失，有

h==
q==
（4）AB杆以速度v1进入磁场后，系统受到的安培力（阻力）突然增加，系统做加速度不断减小、速度不断减小的减速运动

（2018杨浦区第20题）20（16分）
解：（1）由题图乙可得，当t=4s时，U=0.6V
此时通过金属杆的电流为：

由右手定则判断出，通过金属杆的电流方向：由b指向a
（2）由题图乙得：……①
金属杆切割磁感线产生的电动势为：……②
由电路分析得：……③
联立①②③式得：
则知v与t成正比，即金属杆沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度
金属杆在4.0s内的位移为：

（3）t=4s时金属杆速度为
金属杆所受的安培力为F安 =BIL……④
由牛顿第二定律，对金属杆有：……⑤
联立④⑤式得：所以t=4s时拉力F的瞬时功率
答：（1）t=4s时通过金属杆的感应电流大小是0.75A，方向由b指向a；
（2）4.0s内ab位移大小是12m；
（3）4s末拉力的F的瞬时功率是0.765W。