电磁感应专题练习

【四川省成都外国语学校2019-2020学年高二（下）5月物理试题】 如图所示，竖直平面内有一半径为r、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与距离为2r、电阻不计的平行光滑金属导轨ME、NF相接，E、F之间接有电阻R2，已知R1=12R，R2=4R。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。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，设平行导轨足够长。已知导体棒下落时的速度大小为v1，下落到MN处时的速度大小为v2。

(1)求导体棒ab从A处下落 时的加速度大小a；

(2)若导体棒ab进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变，求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离h；

(3)当ab棒通过MN以后将半圆形金属环断开，同时将磁场Ⅱ的CD边界略微上移，导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时的速度大小为v3，设导体棒ab在磁场Ⅱ下落高度H刚好达到匀速，则导体棒ab在磁场Ⅱ下落高度H的过程中电路所产生的热量是多少？

【安徽省舒城中学2019－2020学年高二(下)第三次月考物理试题】 如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，面积为S0，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中两根金属棒MN和PQ均处于垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。MN、PQ的质量都为m，金属导轨足够长，电阻忽略不计。

(1)闭合S，若使MN、PQ保持静止，需在其上各加多大的水平恒力F，并指出其方向；

(2)断开S，去除MN上的恒力，PQ在上述恒力F作用下，经时间t，PQ的加速度为a，求此时MN、PQ棒的速度各为多少；

(3)断开S，固定MN，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中安培力做的功为W，求流过PQ的电荷量q。

【重庆市主城区七校2019－2020学年高二(下)期末联考物理试题】 如图所示，两条固定的光滑平行金属导轨，导轨宽度为L＝1m，所在平面与水平面夹角为θ＝30°，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直其间距为l＝1.6m，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场B＝2T。将两根质量均为m＝1kg电阻均为R＝2Ω的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，其时间间隔为Δt＝0.1s。两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为0。当MN到达虚线ab处时PQ仍在磁场区域内。求：

(1)导体棒PQ到达虚线ab处的速度v；

(2)当导体棒PQ到达虚线cd的过程中导体棒MN上产生的热量Q；

(3)当导体棒PQ刚离开虚线cd的瞬间，导体棒PQ两端的电势差UPQ。

【2019届云南省红河哈尼族彝族自治州高三（下）复习统一检测理科综合物理试题】 如图所示，两根光滑平行金属导轨(电阻不计)由半径为r的圆弧部分与无限长的水平部分组成，间距为L，水平导轨部分存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为2m的金属棒ab静置于水平导轨上，电阻为2R。另一质量为m、电阻为R的金属棒PQ从圆弧M点处由静止释放，下滑至N处后进入水平导轨部分。M到N的竖直高度为h，重力加速度为g，若金属棒PQ与金属棒ab始终垂直于金属导轨并接触良好，且两棒相距足够远，求：

（1）金属棒PQ滑到N处时，金属导轨对金属棒PQ的支持力为多大；

（2）从释放金属棒PQ到金属棒ab达到最大速度的过程中，金属棒ab产生的内能；

（3）若在金属棒ab达到最大速度时给金属棒ab施加一水平向右的恒力F(F为已知)，则在此恒力作用下整个回路的最大电功率为多少。

【2012届浙江省普通高等学校高三招生适应性考试理科综合物理试卷】 足够长的光滑平行金属导轨cd和ef水平放置，在其左端连接为θ＝37°的光滑金属导轨ge、hc，导轨相距均为L＝1m,在水平导轨和倾斜导轨上，各放一根与导轨垂直的金属杆，金属杆与导轨接触良好．金属杆a、b质量均为m＝0.1kg，电阻Ra＝2Ω、Rb＝3Ω，其余电阻不计．在水平导轨和斜面导轨区域分别有竖直向上和竖直向下的匀强磁场B1、B2，且B1＝B2＝0.5T．已知t＝0时起，杆a在外力F1作用下由静止开始水平向右运动，杆在水平向右的F2作用下始终保持静止状态，且F2＝0.75＋0.2t (N)．(g取10m/s2)

【2020届浙江省浙江大学附属中学高三(下)全真模拟考试物理试题】 如图所示，倾角为θ＝30°的足够长的光滑绝缘斜面上存在宽度均为L＝0.2m的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向平行斜面向上，磁场方向垂直斜面向下，磁感应强度大小B＝0.5T。电场的下边界与磁场的上边界相距也为L。电荷量q＝2.5×10-4C的带正电小球(视为质点)通过长度为3.5L的绝缘轻杆与边长为L、电阻R＝0.02Ω的正方形线框相连，形成质量m＝0.10kg的“”型装置，开始时，线框下边与磁场的上边界重合，现将该装置由静止释放，当线框下边刚离开磁场时恰好做匀速运动；当小球刚要运动到电场的下边界时恰好返回。装置在运动过程中空气阻力不计，求：

(1)线框下边刚离开磁场时做匀速运动的速度大小；

(2)线框从静止释放到线框上边离开磁场所需要的时间；

(3)匀强电场的电场强度大小；

(4)从静止释放经足够长时间后，线框内产生的总热量。

【【全国市级联考】广西壮族自治区钦州市2018届高三第三次质量检测试卷理科综合物理试题】 如图甲所示，两根间距L=1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平放置，一端与阻值R=2.0Ω的电阻相连，质量m=0.2kg的导体棒ef在恒定外力F作用下由静止开始运动，已知导体棒与两根导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为f=1.0N，导体棒电阻为r=1.0Ω，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中，导体棒运动过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示（取g=10m/s2），求：

（1）拉力F的大小；

（2）磁场的磁感应强度B大小；

（3）若ef棒由开始运动6.9m时，速度达到3m/s，求此过程中电路产生的焦耳热. 

【广东省广州市2018-2019学年高三6月月考物理试题】 如图，两根光滑的金属平行导轨MN 和PQ 放在水平面上，左端圆弧轨道半径为r，导轨间距为L，电阻不计。水平段导轨所处空间存在两个有界匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，两磁场区域足够大且交界线为EF。磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感应强度大小为B，方向竖直向上；磁场Ⅱ的磁感应强度大小为 2B，方向竖直向下。质量为m、电阻为2R的金属棒b 置于磁场Ⅱ的右边界CD 处。现将质量为3m，电阻为R的金属棒a 从高度h处由静止释放，使其进入磁场Ⅰ，恰好在EF处与b棒发生碰撞，且碰撞过程中不引起a、b棒内能变化，之后两棒一起进入磁场Ⅱ并最终共速。已知金属棒始终与导轨垂直且接触良好，当碰撞前两棒在磁场中运动产生的感应电动势大小相等时，回路中电流就为零。（重力加速度为g）求：

(1)a棒刚进入磁场Ⅰ时，b棒的加速度；

(2)从a棒静止下落到a、b棒共速的过程中，b棒产生的焦耳热. 

【北京房山2017－－2018学年高三一模试题】 如图所示，在光滑水平面上有一长为L＝0.5m的单匝正方形闭合导体线框abcd，处于磁感应强度为B＝0.4T的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的边界重合。线框由同种粗细均匀、电阻为R＝2Ω的导线制成。现用垂直于线框ab边的水平拉力，将线框以速度v＝5m/s向右沿水平方向匀速拉出磁场，此过程中保持线框平面与磁感线垂直，且ab边与磁场边界平行。求线框被拉出磁场的过程中：

(1)通过线框的电流大小及方向；

(2)线框中c、d两点间的电压大小；

(3) 水平拉力的功率。 

【2020届北京市密云区高三下学期第一次阶段性测试物理试题】 如图所示，空间内有一磁感应强度B＝0.8T的水平匀强磁场，其上下水平边界的间距为H，磁场的正上方有一长方形导线框，其长和宽分别为L＝2m、d＝0.8m(d＜H)，质量m＝0.4kg，电阻R＝3.2Ω。将线框从距磁场高h＝0.8m处由静止释放，线框平面始终与磁场方向垂直，线框上下边始终保持水平，重力加速度取g＝10 m/s2。求：

(1)线框下边缘刚进入磁场时加速度的大小；

(2)若在线框上边缘进入磁场之前，线框已经开始匀速运动。求线框进入磁场过程中产生的焦耳热Q；

(3)请画出从线框由静止开始下落到线框上边缘进入磁场的过程中，线框速度v随t变化的图像(定性画出)。

【2020届北京市朝阳区高三(下)第三次模拟考试物理试题】 在物理学中，变化量、变化率在描述各种变化过程时起着非常重要的作用。

(1)伽利略在研究自由落体运动时，考虑了两种可能的速度变化：一种是速度随时间均匀变化，另一种是速度随位移均匀变化。如图1所示，小球做自由落体运动，A、B是运动过程中的两个位置。从A到B的运动时间为Δt，位移为Δx，速度变化为Δv。类比加速度的定义式a＝，写出速度随位移的变化率ax的表达式。判断在自由落体运动中ax是增大的还是减小的，并说明理由；

(2)空间存在有一圆柱形的匀强磁场区域，其横截面如图2所示，磁感应强度随时间按照图3所示的规律均匀变化。图中B0和t0为已知量。

a．用电阻为R的细导线做成半径为r的圆环(图中未画出)，圆环平面垂直于该磁场，圆环的中心与磁场中心重合。圆环半径小于该磁场的横截面半径。求t＝t0时磁感应强度随时间的变化率的，以及圆环中的电流。

b．上述导体圆环中产生的电流，实际是导体中的自由电荷在感生电场力的作用下做定向运动，而且自由电荷受到感生电场力的大小可以根据电动势的定义和法拉第电磁感应定律推导出来。现将导体圆环替换成一个用绝缘细管做成的半径为r的封闭圆形管道，且圆形管道的中心与磁场区域的中心重合(图中未画出)。管道内有一小球，小球质量为m，带电量为＋q。忽略小球的重力和一切阻力。t＝0时小球静止。求t＝t0时小球的速度大小及管道对小球的弹力大小。

【广西岑溪市2019－2020学年高二(下)期中物理试题】 如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d＝2m，电阻不计，右端通过导线与阻值RL＝4Ω的小灯泡L连接。在CDFE矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l＝2m，有一阻值r＝2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处(恰好不在磁场中)、CDFE区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示。在t＝0至t＝4s内，金属棒PQ保持静止，在t＝4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动，已知从t＝0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的功率相同。求：

(1)小灯泡的电功率；

(2)金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小。

【2020届浙江省教育绿色评价联盟高三(下)6月适应性考试物理试题】 如图所示，在光滑的水平面上有边长l＝0.8m的正方形均匀导线框abcd，其质量m＝100g，自感系数L＝10-3 V·s/A ，当导线框中的电流变化时线框自身也会产生自感电动势E＝L来阻碍自身电流的变化，线框电阻可忽略不计。该导线框的cd边在t＝0时，从x＝0处以初速度v0＝4m/s进入磁感应强度为B＝0.5T的有界匀强磁场区域，磁场区域宽度S＝0.2m，B的方向与导线框平面垂直(垂直指向纸内)，忽略空气阻力。求：

(1)导线框从x＝0处向右运动的最大距离A(提示1：可以用F—x图象下的“面积”代表力F做的功；提示2：质点做匀速圆周运动时，它在任一直径方向上的分运动就是简谐运动)

(2)t＝s时刻导线框cd边的位置；

(3)若初速度改取为v0，求t＝s时刻导线框cd边的位置。

【2020届浙江省临海市、乐清市、新昌县高三(下)选考模拟考试物理试题】 相距2m的两平行金属导轨MN、PQ固定在水平面上，两导轨左端连接阻值为3Ω的电阻R。导轨所在处的空间分布一系列磁场区域，如图甲所示，每个磁场区的宽度和相邻磁场区的间距均为1.5m，每个磁场区内的磁场均为匀强磁场，磁场方向垂直轨道平面，磁感应强度从左到右依次记为B1、B2、B3、…、Bn，B1随时间变化的图像如图乙所示，其它磁场保持不变，规定磁场方向竖直向下为正方向。一质量为0.5kg、阻值为3Ω的导体棒垂直放置于导轨左端，在垂直于导体棒的水平恒定拉力作用下，从静止开始向右运动，经过时间0.2s离开B1磁场，离开时速度为10m/s，此时撤去拉力，导体棒继续向右运动。已知在无磁场区导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.5，有磁场区导轨光滑，导体棒在磁场区内的运动均为匀速运动(B1磁场区除外)，最终穿过Bn磁场区后停下。不计导轨电阻，求：

(1)导体棒在B1磁场区运动过程中受到的拉力大小；

(2)最后穿过的磁场区Bn的n值及其磁感应强度大小；

(3)导体棒在整个运动过程中电阻R产生的焦耳热Q。

【2020年江苏省高考物理试题】 如图所示，电阻为0.1Ω的正方形单匝线圈abcd的边长为0.2m，bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5T拉力作用下，线圈以8m/s右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：

(1)感应电动势的大小E；

(2)所受拉力的大小F；

(3)感应电流产生的热量Q。

【2020届江苏省如皋中学高三（下）三模模拟物理试题】 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.30m。导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R=0.40Ω导轨上停放一质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。用一外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R两端的电压U即时采集并输入电脑，获得电压U随时间t变化的关系如图乙所示。

（1）试证明金属杆做匀加速直线运动，并计算加速度的大小；

（2）求第2s末外力F的瞬时功率；

（3）如果水平外力从静止开始拉动杆2s所做的功W=0.35J，求金属杆上产生的焦耳热。

【高中物理选修3-2章末检测-电磁感应】 如图所示，一面积为S的单匝圆形金属线圈与阻值为R的电阻连接成闭合电路，不计圆形金属线圈及导线的电阻．线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度大小均匀增加且变化率为k的磁场B.电阻R两端并联一对平行金属板M、N，两板间距为d，N板右侧xOy坐标系(坐标原点O在N板的下端)的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界OA和y轴的夹角∠AOy＝45°，AOx区域为无场区．在靠近M板处的P点由静止释放一质量为m、带电荷量为＋q的粒子(不计重力)，经过N板的小孔，从点Q(0，l)垂直y轴进入第一象限，经OA上某点离开磁场，最后垂直x轴离开第一象限．求：

【2019年安徽省安庆一中高三（下）质检物理试题】 如图所示，水平面上有两条相互平行的光滑金属导轨PQ和MN间距为d，左侧P与M之间通过一电阻R连接，两条倾角为θ的光滑导轨与水平导轨在N、Q处平滑连接，水平导轨的FDNQ区域有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场区域长度为x。P，M两处有套在导轨上的两根完全相同的绝缘轻质弹簧，其原长为PF，现用某约束装量将两弹簧压缩到图中虚线处，只要有微小扰动，约束装置就解除压缩。长度为d，质量为m，电阻为R的导体棒，从AC处由静止释放，出磁场区域后向左运动触发弹簧。由于弹簧的作用，导体棒向右运动，当导体棒进入磁场后，约束装置重新起作用，将弹簧压缩到原位置.

（1）若导体棒从高水平导轨高h的位置释放，经过一段时间后重新滑上斜面，恰好能返回原来的位置，求导体棒第一次出磁场时的速率

（2）在（1）条件下，求每根弹簧被约束装置压缩后所具有的弹性势能。

（3）要使导体棒最终能在水平导轨与倾斜导轨间来回运动，则导体神初始高度H及每根弹簧储存的弹性势能需要满足什么条件？ 

【江苏省苏州市2018－2019学年高二下学期学业质量阳光指标调研物理试题】 如图所示，间距L＝1.0m的固定平行光滑金属导轨平面与水平面成θ＝37°角，导轨上端接有阻值为R＝1.0Ω的电阻，整个装置处在磁感应强度大小为B＝1.0T，方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。质量为m＝1.0kg，电阻为r＝1.0Ω的导体棒ab与导轨垂直放置且刚好接触。与导轨平行的轻质弹簧下端固定，上端与ab的中点连接。开始时弹簧伸长量为x1＝6.0cm并使导体棒具有沿轨道向下的初速度v0＝1.0m/s.已知弹簧的劲度系数k＝1.0×102 N/m，其余电阻可忽略不计，g取10cm/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：

(1)开始时通过电阻R的电流大小和导体棒的加速度大小；

(2)从开始到弹簧第一次恢复原长过程中流过电阻R的电荷量q；

(3)导体棒从开始位置到最终停止运动的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q. 

【江西省赣州市十五县(市)2019－2020学年高二(下)期中联考物理试题】 如图甲所示，一个匝数n＝200匝，面积S1＝0.6m2，电阻r＝4Ω的圆形线圈与阻值R＝6Ω的电阻连成闭合回路。在线圈中存在面积S2＝0.4m2垂直线圈平面指向纸外的匀强磁场区域，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。问：

(1)感应电流的方向是顺时针还是逆时针？

(2)a、b哪点的电势高？

(3)ab间的电压是多大？