解答题-压轴题专题四电磁感应-【小尚同学】2024版高考物理真题分类全刷

! " # $ %7 专题四 　 电 磁 感 应 P83 1. [2023·新课标卷,26T,20 分,★★★☆☆] 一边长为 L、质量为 m 的正方形金属细框,每边电阻为 R0,置于光滑的绝缘水平桌面(纸面) 上。 宽度为 2L 的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为 B,两虚线为磁场边界, 如图甲所示。 　 　 　 　 (1) 使金属框以一定的初速度向右运动,进入磁场。 运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场 边界平行,金属框完全穿过磁场区域后,速度大小降为它初速度的一半,求金属框的初速度 大小。 (2) 在桌面上固定两条光滑长直金属导轨,导轨与磁场边界垂直,左端连接电阻 R1 = 2R0,导轨电 阻可忽略,金属框置于导轨上,如图乙所示。 让金属框以与(1) 中相同的初速度向右运动,进 入磁场。 运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。 求在金属框整个运动 过程中,电阻 R1 产生的热量。 74 !"#$%& '( )* 2. [2023·全国卷甲,25T,20 分,★★★☆☆] 如图,水平桌面上固定一光滑 U 形金属导轨,其平行部分的间距为 l,导轨的最右端与桌子右边缘 对齐,导轨的电阻忽略不计。 导轨所在区域有方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为 B。 一质量为 m、电阻为 R、长度也为 l 的金属棒 P 静止在导轨上。 导轨上质量为 3m 的绝缘棒 Q 位于 P 的左侧,以大小为 v0 的速度向 P运动并与 P发生弹性碰撞,碰撞时间很短。 碰撞一次后,P和 Q 先后从导轨的最右端滑出导轨,并落在地面上同一地点。 P 在导轨上运动时,两端与导轨接触良 好,P 与 Q 始终平行。 不计空气阻力。 求: (1) 金属棒 P 滑出导轨时的速度大小; (2) 金属体 P 在导轨上运动过程中产生的热量; (3) 与 P 碰撞后,绝缘棒 Q 在导轨上运动的时间。 84 ! " # $ %7 3. [2022·浙江卷,21T,10 分,★★★★☆] 舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术,我国在这一领域已达到世界先进水平。 某兴趣 小组开展电磁弹射系统的设计研究,如图甲所示,用于推动模型飞机的动子(图中未画出) 与线圈 绝缘并固定,线圈带动动子,可在水平导轨上无摩擦滑动。 线圈位于导轨间的辐向磁场中,其所 在处的磁感应强度大小均为B。 开关 S与1接通,恒流源与线圈连接,动子从静止开始推动飞机加 速,飞机达到起飞速度时与动子脱离;此时 S掷向2接通定值电阻R0,同时施加回撤力F,在F和磁 场力作用下,动子恰好返回初始位置停下。 若动子从静止开始至返回过程的 v - t 图如图乙所示, 在 t1 至 t3 时间内 F = (800 - 10v) N,t3 时撤去 F。 已知起飞速度 v1 = 80 m / s,t1 = 1. 5 s,线圈匝数 n = 100 匝,每匝周长 l =1 m,飞机的质量M = 10 kg,动子和线圈的总质量m = 5 kg,R0 = 9. 5 Ω,B = 0. 1 T,不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响,求: 甲 乙 (1) 恒流源的电流 I; (2) 线圈电阻 R; (3) 时刻 t3。 94 !"#$%& '( )* 4. [2021·全国卷乙,25T,20 分,★★★★☆] 如图,一倾角为 α 的光滑固定斜面的顶端放有质量M = 0. 06 kg 的 U 形导体框,导体框的电阻忽略 不计;一电阻 R = 3 Ω 的金属棒 CD 的两端置于导体框上,与导体框构成矩形回路 CDEF;EF 与斜 面底边平行,长度 L = 0. 6 m。 初始时 CD 与 EF相距 s0 = 0. 4 m,金属棒与导体框同时由静止开始 下滑,金属棒下滑距离 s1 = 3 16 m 后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域,磁场边界(图中虚 线) 与斜面底边平行;金属棒在磁场中做匀速运动,直至离开磁场区域。 当金属棒离开磁场的瞬 间,导体框的 EF 边正好进入磁场,并在匀速运动一段距离后开始加速。 已知金属棒与导体框之 间始终接触良好,磁场的磁感应强度大小B = 1 T,重力加速度 g 取 10 m / s2,sin α = 0. 6。 求: (1) 金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小; (2) 金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数; (3) 导体框匀速运动的距离。 05 ! " # $ %7 5. [2019·浙江 4 月,22T,10 分,★★★ ☆] 如图所示,倾角 θ = 37°、间距 l = 0. 1 m 且足够长的金属导轨底端接有阻值 R = 0. 1 Ω 的电阻,