20与实际相关的电磁感应-2024年高考物理考前30天计算题模拟精练

考前30天最新模拟题计算题满分精练 专题20 与实际相关的电磁感应问题 1. （2024广东惠州第三次调研）为了确保载人飞船返回舱安全着陆，设计师在返回舱的底部安装了4台完全相同的电磁缓冲装置，如图（a）所示，图（b）为其中一台电磁缓冲装置的结构简图。舱体沿竖直方向固定着两光滑绝缘导轨MN、PQ，导轨内侧安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K内部用绝缘材料填充，外侧绕有n匝闭合矩形线圈abcd，其总电阻为R，ab边长为L。着陆时电磁缓冲装置以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后在线圈与轨道的磁场作用下使舱体减速，从而实现缓冲。导轨MN、PQ及线圈的ad和bc边足够长，返回舱质量为m（缓冲滑块K质量忽略不计），取重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。求： （1）缓冲滑块K刚停止运动时，舱体的加速度大小； （2）舱体着陆时（即导轨MN、PQ刚触地前瞬时）的速度v的大小； （3）若舱体的速度大小从v0减到v的过程中，舱体下落的高度为h，则该过程中每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。 2. （2024河北张家口期末）商场里某款热销小型跑步机如图甲所示，其测速原理简化为图乙所示。该跑步机底面固定有间距，长度的平行金属板电极。电极间存在磁感应强度大小、方向垂直底面向下的匀强磁场区域，绝缘橡胶带上镀有间距也为的平行细金属条，每根金属条的电阻。当健身者在跑步机上跑步时，位于电极区的这根金属条就会单独和外电阻构成闭合回路，已知外电阻，与外电阻并联的理想电压表量程为4V，求： （1）该跑步机可测量的橡胶带运动的最大速率； （2）当电压表的示数为2V时，金属条克服安培力做功的功率； （3）每根金属条从进入磁场到出磁场区域，所受安培力的冲量大小。 3.(16分）（2024广东深圳一模）中国第一台高能同步辐射光源（HEPS）将在2024年辐射出第一束最强“中国光”.HEPS工作原理可简化为先后用直线加速器与电子!感应加速器对电子加速,如图甲所示，直线加速器由多个金属圆简（分别标有奇偶序号）依次排列，圆筒分别和电压为U0的交变电源两极相连，电子在金属圆简内作匀速直线运动．一个质量为m,电荷量为e的电子在直线加速器О极处静止释放，经n次加速后注入图乙所示的电子感应加速器的真空室中.图乙中磁极在半径为R的圆形区域内产生磁感应强度大小为B1=kt(k>0)的变化磁场，该变化磁场在环形的真空室中激发环形感生电场，使电子再次加速，真空室内存在另一个变化的磁场B“约束电子在真空室内做半径近似为R的圆周运动,已知感生电场大小(不考虑电子的重力和相对论效应,忽略电子通过圆筒狭缝的时间)．求 (1)电子经第一次加速后射入1号圆筒的速率; (2)电子在感应加速器中加速第一周过程中动能的增加量，并计算电子运动第一周所用的时间; (3)真空室内磁场的磁感应强度B随时间的变化表达式（从电子刚射入感应加速器时开始计时). 4. （2024山东德州期末）高温超导磁悬浮列车技术在我国已有相关研究。其原理如图所示﹐金属框放置于足够长的水平固定平行直导轨PQ和MN上，导轨间有竖直方向等间距的匀强磁场和，二者大小相等、方向相反。金属框的ad边宽度与每个磁场宽度相等，当匀强磁场和同时以恒定速度沿导轨方向向右运动时，金属框在磁场力作用下沿导轨运动。已知金属框总电阻为R，金属框的质量为m，垂直导轨的ab边长为L，匀强磁场，磁场运动的恒定速度为，金属框运动时受到恒定的阻力为f。不考虑磁场运动时产生的其它影响。 （1）当金属框的速度为零时，求金属框受到的磁场力F的大小和方向﹔ （2）求金属框的最大速率； （3）金属框以最大速度做匀速运动时，为维持金属框运动，求外界需提供的总功率Р。 【参考答案】（1），方向水平向右；（2）；（3） 【名师解析】 （1）当线框速度为零时，线框中产生感应电动势，有 根据闭合电路欧姆定律 安培力 解得 根据楞次定律可判断磁场力方向水平向右。 （2）实验车最大速率为时 解得 （3）线框以最大速度做匀速运动时，克服阻力功率为 金属框中的热功率为 总功率 解得 5. (2024年4月天津河西区模拟)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示，两根平行金属导轨相距l＝0.50 m，倾角θ＝53°，导轨上端串接一个R＝0.05 Ω的电阻．在导轨间长d＝0.56 m的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0 T．质量m＝4.0 kg的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连．CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s＝0.24 m．一位健身者用恒力F＝80 N拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直．当CD棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回