专题05 力学三大观点与电磁感应结合的综合问题（湖南专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期末真题分类汇编

专题05 力学三大观点与电磁感应结合的综合问题（原卷版） 【考点分析】 【知识点梳理】电磁感应现象；探究感应电流产生的条件；感应电流方向的判断；法拉第电磁感应定律；动生电动势；感生电动势；法拉第电磁感应定律的应用；线框模型；单杆模型；双杆模型；自感；互感；涡流；电磁阻尼；电磁驱动 【公式梳理】 物理概念、规律 公式 备注 电磁感应 磁通量 为平面S的垂线与B的夹角 感应电动势 后者仅适用于B、L、v两两垂直的情况 力学三大观点与电磁感应结合的综合问题 1．（23-24高二下·湖南岳阳·期末）（多选）电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进武器。如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图。一对足够长的光滑水平金属加速导轨M、N与可控电源相连，导轨电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场。装有“电磁炮”弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上，且始终与导轨接触良好，空气阻力不计。在某次试验发射时（    ） A．若要导体棒向右加速，则电流需从b端流向a端 B．导轨间磁场方向若改为水平向右导体棒仍可加速 C．若电源输出电压恒定，则导体棒可做匀加速直线运动 D．若电源输出电流恒定，则导体棒可做匀加速直线运动 2．（23-24高二下·湖南衡阳·期末）（多选）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜固定，间距，导轨平面与水平面间的夹角，上端MP间接有阻值的电阻，所有导轨电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。一质量、阻值，长度也为L的金属棒从导轨上静止释放，棒运动过程中始终垂直于导轨，释放后1.0s时达到稳定速度，g取，下列说法正确的是（    ） A．金属棒在运动过程中感应电流的方向为由a到b B．匀强磁场的磁感应强度为1T C．金属棒稳定运动时ab间的电压为 D．若0~1.0s内通过电阻R的电荷量是0.4C，则此过程电阻R产生的热量为0.45J 3．（23-24高二下·湖南张家界·期末）（多选）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，导轨间距为，导轨左端接有阻值为的电阻，整个空间处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。质量为、长度为、电阻为的导体棒静止在导轨上。现对导体棒施加一水平向右的恒力，使导体棒由静止开始向右运动，运动距离小于时已经匀速运动，运动距离为时撤去恒力，一段时间后导体棒静止。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。下列判断正确的是（    ） A．导体棒匀速运动时的速度大小为 B．撤去拉力前的过程中，导体棒上产生的焦耳热为 C．撤去拉力后的过程中，通过导体棒的电荷量为 D．撤去拉力后，导体棒运动的距离为 4．（23-24高二下·湖南湘西·期末）如图所示，两间距为L、足够长的光滑平行直导轨固定在绝缘水平地面上，左端固定一阻值为R的定值电阻。空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为m的导体棒紧靠电阻垂直放在导轨上，时刻作用于导体棒的水平恒力F使导体棒由静止开始做加速运动，当导体棒达到最大速度时对应的加速距离为d，此时撤去外力F，同时匀强磁场随时间按照某种规律变化，使得导体棒始终做匀速直线运动，已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，电路中其他电阻均不计。求： （1）导体棒的最大速度v； （2）电阻上产生的热量Q； （3）通过回路中某截面的电荷量q； （4）导体棒匀速运动时匀强磁场的磁感应强度大小。随时间t的变化规律。 5．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图（a），水平面内有两根足够长的光滑平行固定金属导轨，间距为d。导轨所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两导体棒M、N静止放置在足够长的导轨上。已知M的质量为m，阻值为R，导体棒N的质量未知，阻值为，导轨电阻不计。现给M棒一水平向右的初速度，其速度随时间变化关系如图（b）所示，两导体棒运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好，则下列说法正确的是（    ） A．导体棒N的质量为 B．导体棒N的最终的速度为 C．在内导体棒M产生的热量为 D．在内通过导体棒M的电荷量为 6．（23-24高二下·安徽六安·期末）（多选）如图所示，两根竖直放置的平行光滑金属导轨，上端接阻值的定值电阻，水平虚线A1、A2间有与导轨平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为。导体棒a的质量，电阻； 导体棒b的质量，电阻，它们分别从图中P、Q处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场。设重力加速度为，不计a、b之间的作用，整个过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好，导轨电阻忽略不计。则（　　） A．在整个过程中，安培力对a棒做的功是0.5J B．a、b棒进入磁场的速度大小之比为 C．b棒在磁场中的运动时间是 0.1s D．P 点和Q点的高度差是0.45m 7．（23-24高二下·湖南·期末）如图所示，间距为L的平行导轨、均由倾斜和水平两部分组成，导轨的电阻不计。虚线pq为两部分的连接处，x为沿水平导轨向右的位置坐标，并规定虚线pq处的x坐标值为0，虚线pq左侧无磁场，右侧存在着磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。用质量为2m、电阻为5R的均匀金属丝制成一个长为L、宽为的单匝长方形线圈，水平放置在两直导轨上，其中心到两直导轨的距离相等。现将质量为m、长为L、电阻为R的金属棒ef从导轨上距水平部分高度为h处由静止释放，设金属棒ef经过虚线pq时没有机械能损失，不计一切摩擦，金属棒、金属线圈均与导轨始终接触良好，重力加速度为g。求： （1）金属棒ef刚通过虚线pq时产生的感应电动势大小； （2）金属线圈运动过程中的最大加速度和最大速度； （3）为使金属棒ef在整个运动过程中不与金属线圈碰撞﹐金属线圈中心初始位置的坐标的最小值。 8．（23-24高二下·湖南娄底·期末）如图1（俯视图）所示，水平面内固定放置面积为，电阻为1Ω的单匝线圈，线圈内充满垂直水平面向下的匀强磁场，其磁感应强度随时间t变化关系如图2所示，线圈两端点M、N与相距1.5m的粗糙平行金属导轨相连，导轨置于垂直水平面向上的磁感应强度大小的匀强磁场中。一根总长为1.5m，质量为2kg，阻值为9Ω的金属杆PQ置于导轨上，且与导轨始终接触良好。一根劲度系数为100N/m的轻弹簧右端连接在固定挡板上，左端与金属杆相连，金属杆与金属导轨间动摩擦因数为μ，金属杆静止时弹簧伸长量为6cm。在时刻闭合开关S，金属杆在0~6s内始终保持静止，g取，忽略平行导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则 （1）求0~3s内通过金属杆电荷量 （2）金属杆与金属导轨间动摩擦因数至少为多大？ （3）求0~6s内整个回路产生焦耳热。 9．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图甲所示，倾角为37°足够长的光滑绝缘斜面，虚线MN、PQ间存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，MN、PQ均与斜面顶边（顶边水平）平行。一单匝正方形金属线框abcd通过一轻质绝缘细线连接静止在斜面上，且线框一半位于磁场中，ab边平行MN。已知线框质量、边长、电阻，重力加速度g取，，。 （1）求时线框中的感应电流大小及时细线的拉力大小； （2）在0.25s后剪断细线，金属线框由静止沿斜面下滑，ab边进磁场前瞬间，线框加速度为0，当cd边刚出磁场时，线框加速度大小为，整个下滑过程cd边始终与PQ平行。求MN、PQ间距s及线框进入磁场的过程中产生的焦耳热Q。（计算结果保留两位有效数字） 实验 10．（23-24高二下·湖南长沙·期末）某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 (1)通过实验得知：当磁体向上运动时，电流计指针向右偏转，此时线圈中磁通量在 （选填“增加”或“减少”）。 (2)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图b的电路。若图b电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 （选填“左”或“右”）端。 (3)若图b电路连接正确，开关闭合后，将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。 11．（23-24高二下·湖北武汉·阶段练习）在探究影响感应电流方向的因素的实验中，用到了图甲中的实验仪器。 (1)请将下面实物图甲中所缺的导线补接完整 。 (2)实验前，先判断电流方向与灵敏电流计指针的偏转关系。正确连接实验电路后，灵敏电流计的指针在表盘中央，在原线圈插入副线圈后，将开关闭合，此时灵敏电流计的指针向左偏转，接着进行下列实验： ①在原线圈插入副线圈后，将两者一起上下移动，则灵敏电流计的指针 （选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。 ②在原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，则灵敏电流计的指针 （选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。 ③将原线圈从副线圈中迅速拔出时，灵敏电流计的指针将 （选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。 ④原线圈插入副线圈后，闭合开关，将滑动变阻器触头从最左端拉到最右端，第一次快拉，第二次较慢拉，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1 E2。 8 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 力学三大观点与电磁感应结合的综合问题（解析版） 【考点分析】 【知识点梳理】电磁感应现象；探究感应电流产生的条件；感应电流方向的判断；法拉第电磁感应定律；动生电动势；感生电动势；法拉第电磁感应定律的应用；线框模型；单杆模型；双杆模型；自感；互感；涡流；电磁阻尼；电磁驱动 【公式梳理】 物理概念、规律 公式 备注 电磁感应 磁通量 为平面S的垂线与B的夹角 感应电动势 后者仅适用于B、L、v两两垂直的情况 力学三大观点与电磁感应结合的综合问题 1．（23-24高二下·湖南岳阳·期末）（多选）电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进武器。如图所示是导轨式电磁炮的原理结构示意图。一对足够长的光滑水平金属加速导轨M、N与可控电源相连，导轨电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场。装有“电磁炮”弹体的导体棒ab垂直放在导轨M、N上，且始终与导轨接触良好，空气阻力不计。在某次试验发射时（    ） A．若要导体棒向右加速，则电流需从b端流向a端 B．导轨间磁场方向若改为水平向右导体棒仍可加速 C．若电源输出电压恒定，则导体棒可做匀加速直线运动 D．若电源输出电流恒定，则导体棒可做匀加速直线运动 【答案】AD 【详解】A．由左手定则知，若要导体棒向右加速，则电流需从b端流向a端，A正确； B．由左手定则知，导轨间磁场方向若改为水平向右，若电流方向b端流向a端，则电流产生安培力向下，若电流方向a端流向b端，则电流产生安培力向上，两种情况都不会使导体棒加速，B错误； C．若电源输出电压恒定，随着导体棒运动的速度增加，导体棒产生的反向电动势增加，从而回路电流强度减小，使棒受到的安培力减小，导体棒不会做匀加速直线运动，C错误； D．若电源为恒流源，导体棒所受安培力为 回路电流强度不变，使棒受到的安培力恒定，导体棒做匀加速直线运动，D正确。 故选AD。 2．（23-24高二下·湖南衡阳·期末）（多选）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ倾斜固定，间距，导轨平面与水平面间的夹角，上端MP间接有阻值的电阻，所有导轨电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。一质量、阻值，长度也为L的金属棒从导轨上静止释放，棒运动过程中始终垂直于导轨，释放后1.0s时达到稳定速度，g取，下列说法正确的是（    ） A．金属棒在运动过程中感应电流的方向为由a到b B．匀强磁场的磁感应强度为1T C．金属棒稳定运动时ab间的电压为 D．若0~1.0s内通过电阻R的电荷量是0.4C，则此过程电阻R产生的热量为0.45J 【答案】BCD 【详解】A．由右手定则判断可知，金属棒在运动过程中感应电流的方向为由b到a，故A错误； B．金属棒达到稳定时，根据法拉第电磁感应定律有，根据闭合电路欧姆定律有，根据平衡条件有，联立解得，匀强磁场的磁感应强度为，故B正确； C．金属棒稳定运动时，金属棒的感应电动势为，则感应电流为，则金属棒稳定运动时ab间的电压为，故C正确； D．通过电阻R的电荷量为，解得，金属棒在0~1.0s内通过的位移为，则根据能量守恒有，又，电阻R产生的热量为，联立解得，故D正确。 故选BCD。 3．（23-24高二下·湖南张家界·期末）（多选）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平桌面上，导轨间距为，导轨左端接有阻值为的电阻，整个空间处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。质量为、长度为、电阻为的导体棒静止在导轨上。现对导体棒施加一水平向右的恒力，使导体棒由静止开始向右运动，运动距离小于时已经匀速运动，运动距离为时撤去恒力，一段时间后导体棒静止。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。下列判断正确的是（    ） A．导体棒匀速运动时的速度大小为 B．撤去拉力前的过程中，导体棒上产生的焦耳热为 C．撤去拉力后的过程中，通过导体棒的电荷量为 D．撤去拉力后，导体棒运动的距离为 【答案】AC 【详解】A．导体棒匀速运动时，有，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为，感应电流为，解得导体棒匀速运动时的速度大小为，故A正确； B．根据能量守恒，撤去拉力前的过程中，产生的焦耳热为，导体棒上产生的焦耳热为，故B错误； C．撤去拉力后的过程中，根据动量定理，通过导体棒的电荷量为，解得，故C正确； D．通过导体棒的电荷量为，解得撤去拉力后，导体棒运动的距离为，故D错误。 故选AC。 4．（23-24高二下·湖南湘西·期末）如图所示，两间距为L、足够长的光滑平行直导轨固定在绝缘水平地面上，左端固定一阻值为R的定值电阻。空间存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为m的导体棒紧靠电阻垂直放在导轨上，时刻作用于导体棒的水平恒力F使导体棒由静止开始做加速运动，当导体棒达到最大速度时对应的加速距离为d，此时撤去外力F，同时匀强磁场随时间按照某种规律变化，使得导体棒始终做匀速直线运动，已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，电路中其他电阻均不计。求： （1）导体棒的最大速度v； （2）电阻上产生的热量Q； （3）通过回路中某截面的电荷量q； （4）导体棒匀速运动时匀强磁场的磁感应强度大小。随时间t的变化规律。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【详解】（1）导体棒达到最大速度时，安培力大小等于F，设导体棒达到最大速度时产生的电动势为E，则有 感应电流为 根据平衡条件有 解得 （2）根据动能定理有 根据功能关系可知，电阻上产生的热量Q等于导体棒克服安培力做的功，即有 解得 （3）设导体棒的加速时间为，加速过程中的平均速度为，对应的平均电动势为，平均电流为，则有，， 解得 （4）撤去外力F后导体棒做匀速直线运动，说明穿过闭合回路的磁通量保持不变，导体棒达到最大速度时穿过闭合回路的磁通量为BLd，导体棒达到最大速度后在t时刻的磁感应强度大小为，则有 对导体棒进行分析，根据动量定理有 对上式两边求和得 解得 5．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图（a），水平面内有两根足够长的光滑平行固定金属导轨，间距为d。导轨所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两导体棒M、N静止放置在足够长的导轨上。已知M的质量为m，阻值为R，导体棒N的质量未知，阻值为，导轨电阻不计。现给M棒一水平向右的初速度，其速度随时间变化关系如图（b）所示，两导体棒运动过程中，始终与导轨垂直且接触良好，则下列说法正确的是（    ） A．导体棒N的质量为 B．导体棒N的最终的速度为 C．在内导体棒M产生的热量为 D．在内通过导体棒M的电荷量为 【答案】D 【详解】A．导体棒M、N受到的安培力大小相等，方向相反，所以两导体棒组成的系统动量守恒，取向右为正方向，且两导体棒最终速度大小相等，有，解得，故A错误； B．根据题意可知，两棒组成回路，电流大小相同，M棒受安培阻力做变减速直线运动，N棒受安培动力做变加速直线运动，当两者的速度相等时，电流等于零，两棒不再受安培力，则达到共同速度做匀速直线运动，导体棒N的最终的速度为，故B错误； C．在0～t1内回路产生的总热量为，所以导体棒M产生的焦耳热为，解得，故C错误； D．取向右为正方向，由动量定理可知，在0～t1内导体棒N有，通过导体棒M的电荷量，解得，故D正确。 故选D。 6．（23-24高二下·安徽六安·期末）（多选）如图所示，两根竖直放置的平行光滑金属导轨，上端接阻值的定值电阻，水平虚线A1、A2间有与导轨平面垂直的匀强磁场B，磁场区域的高度为。导体棒a的质量，电阻； 导体棒b的质量，电阻，它们分别从图中P、Q处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场。设重力加速度为，不计a、b之间的作用，整个过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好，导轨电阻忽略不计。则（　　） A．在整个过程中，安培力对a棒做的功是0.5J B．a、b棒进入磁场的速度大小之比为 C．b棒在磁场中的运动时间是 0.1s D．P 点和Q点的高度差是0.45m 【答案】BC 【详解】A．导体棒只有通过磁场时才受到安培力，因两棒均匀速通过磁场，由能量关系知，克服安培力做的功与重力的功相等，有，，所以安培力对a做的功为-0.6J，故A错误； B．设b棒在磁场中匀速运动的速度为，此时b棒相当于电源，棒与电阻R并联，此时整个电路的总电阻为，b棒中的电流为，根据平衡条件有，设a棒在磁场中匀速运动时速度为，此时a棒相当于电源，b棒与电阻R并联，此时整个电路的总电阻为，a棒中的电流为，根据平衡条件有，解得，故B正确； C．设b棒在磁场中运动的时间为t，有，因b刚穿出磁场时正好进入磁场，则，解得，，所以，故C正确； D．设P点和Q点距的高度分别为、，两棒在进入磁场前均做自由落体运动，有，，解得，，故可以P点和Q点的高度差是，故D错误。 故选BC。 7．（23-24高二下·湖南·期末）如图所示，间距为L的平行导轨、均由倾斜和水平两部分组成，导轨的电阻不计。虚线pq为两部分的连接处，x为沿水平导轨向右的位置坐标，并规定虚线pq处的x坐标值为0，虚线pq左侧无磁场，右侧存在着磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。用质量为2m、电阻为5R的均匀金属丝制成一个长为L、宽为的单匝长方形线圈，水平放置在两直导轨上，其中心到两直导轨的距离相等。现将质量为m、长为L、电阻为R的金属棒ef从导轨上距水平部分高度为h处由静止释放，设金属棒ef经过虚线pq时没有机械能损失，不计一切摩擦，金属棒、金属线圈均与导轨始终接触良好，重力加速度为g。求： （1）金属棒ef刚通过虚线pq时产生的感应电动势大小； （2）金属线圈运动过程中的最大加速度和最大速度； （3）为使金属棒ef在整个运动过程中不与金属线圈碰撞﹐金属线圈中心初始位置的坐标的最小值。 【答案】（1）；（2），；（3） 【详解】（1）根据题意可知，对金属棒ef由静止释放到刚通过虚线pq的过程，由动能定理有 解得 则金属棒ef刚通过虚线pq时产生的感应电动势大小为 （2）根据题意可知，金属线圈在导轨间两段直导线并联接入电路中，超出导轨区域部分的导线被短路，由几何关系可得，在导轨间的一段直导线电阻为 可知整个回路的总电阻为 金属棒ef刚通过虚线pq时，通过金属棒ef的感应电流为 对金属线圈，刚开始运动时加速度最大，由牛顿第二定律有 解得 根据题意，结合上述分析可知，金属线圈和金属棒ef所受的安培力等大反向，则系统的动量守恒﹐由于金属线圈做加速运动，金属棒ef做减速运动，金属线圈达到最大速度时与金属棒ef共速，由动量守恒定律有 解得 （3）为使金属棒ef在整个运动过程中不与金属线圈碰撞，则有当金属棒ef和金属线圈速度相等时，金属棒ef恰好追上金属线圈，此时速度为v，对金属棒ef，由动量定理有 则有 设金属棒运动距离为，金属线圈运动的距离为，则有 联立解得 则金属线圈中心初始位置的坐标的最小值 8．（23-24高二下·湖南娄底·期末）如图1（俯视图）所示，水平面内固定放置面积为，电阻为1Ω的单匝线圈，线圈内充满垂直水平面向下的匀强磁场，其磁感应强度随时间t变化关系如图2所示，线圈两端点M、N与相距1.5m的粗糙平行金属导轨相连，导轨置于垂直水平面向上的磁感应强度大小的匀强磁场中。一根总长为1.5m，质量为2kg，阻值为9Ω的金属杆PQ置于导轨上，且与导轨始终接触良好。一根劲度系数为100N/m的轻弹簧右端连接在固定挡板上，左端与金属杆相连，金属杆与金属导轨间动摩擦因数为μ，金属杆静止时弹簧伸长量为6cm。在时刻闭合开关S，金属杆在0~6s内始终保持静止，g取，忽略平行导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则 （1）求0~3s内通过金属杆电荷量 （2）金属杆与金属导轨间动摩擦因数至少为多大？ （3）求0~6s内整个回路产生焦耳热。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）0~3s内感应电动势大小为 根据闭合电路欧姆定律，感应电流大小为 0-3s内通过金属杆的电荷为 （2）金属杆受到的弹力大小为 金属杆受到的安培力大小为 在0~3s内穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，回路中的电流方向为逆时针，根据左手定则可知金属杆受到的安培力的方向向右，此时PQ受到的摩擦力最大，即为 所以动摩擦因数至少为 （3）在0~3s内和在3~6s内回路电流大小相等，均为；根据焦耳定律，可得0~6s内整个回路产生焦耳热为 9．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图甲所示，倾角为37°足够长的光滑绝缘斜面，虚线MN、PQ间存在垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，MN、PQ均与斜面顶边（顶边水平）平行。一单匝正方形金属线框abcd通过一轻质绝缘细线连接静止在斜面上，且线框一半位于磁场中，ab边平行MN。已知线框质量、边长、电阻，重力加速度g取，，。 （1）求时线框中的感应电流大小及时细线的拉力大小； （2）在0.25s后剪断细线，金属线框由静止沿斜面下滑，ab边进磁场前瞬间，线框加速度为0，当cd边刚出磁场时，线框加速度大小为，整个下滑过程cd边始终与PQ平行。求MN、PQ间距s及线框进入磁场的过程中产生的焦耳热Q。（计算结果保留两位有效数字） 【答案】（1）6.0A，24N；（2）0.65m，0.75J 【详解】（1）由法拉第电磁感应定律可得0.1s的感应电动势大小为 又由图可知磁感应强度的变化率为 解得 由闭合电路欧姆定律解得电路的感应电流大小为 对线框受力分析，可得平衡方程 此时的磁感应强度 解得0.25s时细线上的拉力 （2）当ab边刚进磁场时，线框加速度为0，设线框此时速度为，有 由导体棒切割磁感线产生感应电动势及闭合电路欧姆定律可得 联立解得 当cd边刚出磁场时，线框加速度大小为，设线框此时速度为，有 解得当cd边刚出磁场时线框的速度大小为 从边进入磁场到cd边刚出磁场过程，由动能定理可得 解得MN、PQ间距 线框进磁场的过程由功能关系得: 解得线框进入磁场的过程中产生的焦耳热 实验 10．（23-24高二下·湖南长沙·期末）某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 (1)通过实验得知：当磁体向上运动时，电流计指针向右偏转，此时线圈中磁通量在 （选填“增加”或“减少”）。 (2)为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图b的电路。若图b电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 （选填“左”或“右”）端。 (3)若图b电路连接正确，开关闭合后，将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针 （选填“偏转”或“不偏转”）。 【答案】(1)减少 (2)左 (3)偏转 【详解】（1）当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁场为竖直向下，磁通量减少。 （2）闭合开关瞬间，电路中电流增大，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁通量增加，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端，即最大阻值处。 （3）将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，会产生感应电流，则观察到电流计指针偏转。 11．（23-24高二下·湖北武汉·阶段练习）在探究影响感应电流方向的因素的实验中，用到了图甲中的实验仪器。 (1)请将下面实物图甲中所缺的导线补接完整 。 (2)实验前，先判断电流方向与灵敏电流计指针的偏转关系。正确连接实验电路后，灵敏电流计的指针在表盘中央，在原线圈插入副线圈后，将开关闭合，此时灵敏电流计的指针向左偏转，接着进行下列实验： ①在原线圈插入副线圈后，将两者一起上下移动，则灵敏电流计的指针 （选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。 ②在原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，则灵敏电流计的指针 （选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。 ③将原线圈从副线圈中迅速拔出时，灵敏电流计的指针将 （选填“向左”、“向右”或“不”）偏转。 ④原线圈插入副线圈后，闭合开关，将滑动变阻器触头从最左端拉到最右端，第一次快拉，第二次较慢拉，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1 E2。 【答案】(1)见解析 (2) 不 向左 向右 大于 【详解】（1） 连接完整的电路图如下图所示 （2） ①[1]在原线圈插入副线圈后，将两者一起上下移动，则穿过副线圈的磁通量不变，所以不会产生感应电流，灵敏电流计的指针不偏转。 ②[2]在闭合开关时，原线圈中的电流增大，则穿过副线圈的磁通量增大，观察到灵敏电流计的指针向左偏转。如果将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，则原线圈中的电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，所以灵敏电流计的指针应该向左偏转。 ③[3]将原线圈从副线圈中迅速拔出时，穿过副线圈的磁通量快速减小，则灵敏电流计的指针应该向右偏转。 ④[4]第一次快拉，用的时间短，磁通量变化快，所以这种情况下产生感应电动势的大小大于第二次慢拉产生感应电动势的大小。 12 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $$