第41讲 电磁感应的综合应用（专项训练）（上海专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第41讲 电磁感应的综合应用 目录 模拟·基础演练 2 ⏳题型01 有界磁场 2 ⏳题型02 轨道杆滑动 4 ⏳题型03 动量定理的应用 6 ⏳题型04 电磁驱动 8 ⏳题型05 电磁阻尼 10 重难·创新演练 13 真题·实战演练 14 模拟·基础演练 ⏳题型01 有界磁场 1．（25-26高二下·上海浦东新·阶段检测）如图，有一垂直纸面向里的有界匀强磁场。一个边长为L、总阻值为R、匝数为N的正方形导线框以速度匀速进入该磁场区域，当线框中心经过磁场边界时，线框所受的安培力大小为F，则线框中的感应电动势大小________，匀强磁场的磁感应强度大小________。 【答案】 【详解】[1][2]当线框中心经过磁场边界时，有欧姆定律可得 线框所受的安培力大小为 此时只有右侧边切割磁感线，则线框中的感应电动势大小为 联立解得， 2．（24-25高二下·上海·期末）某小组用小车探究电磁阻拦的效果。如图所示（俯视），在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框（线框与水平地面平行）。小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界磁场，不计摩擦，当cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。 （1）线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向（ ） A．均为顺时针 B．均为逆时针 C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针 （2）以下关于小车运动的速度−时间（v−t）图像，正确的是（ ） （3）已知小车初速度v0=5m/s，小车总质量m=0.2kg，金属框宽为0.1m、长为0.2m，电阻R=2Ω，磁场宽度D=0.4m，磁感应强度B=1.2T。求： ①ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小 ； ②ab边刚进入磁场时，线框的加速度大小和方向 ； ③线框进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量q ； ④线框进入磁场和穿出磁场过程的发热量之比E1∶E2 。 【答案】 （1）D （2）B （3）0.3A 0.18m/s2，方向水平向左 0.012C 1∶1 【解析】（1）线框穿过磁场的过程中，线圈磁通量先增加后减少，根据楞次定律可知线圈电流方向先逆时针后顺时针。故选D。 （2）ab边进入磁场后，受到向左的安培力，小车减速，产生的电动势减小，感应电流减小，线框受到的安培力减小，故线框做加速度减小的减速运动，线框全部进入磁场后，线框中没有感应电流，不受安培力作用，线框做匀速直线运动，ab边出磁场后，cd边切割磁感线，线框中有感应电流，cd边受到向左的安培力，线框又做加速度减小的减速运动，因此定性画出小车运动的速度v随时间t变化的关系图像如图B选项所示。故选B。 （3）ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小 ab边刚进入磁场时，线框的加速度大小 左手定则可知ab所受安培力方向水平向左，故加速度方向水平向左。 根据 可知线框进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量 设线框完全进入磁场时速度为v1，规定向右为正方向，小车进磁场过程， 由动量定理有 小车完全出磁场时速度为v2，由动量定理有 联立解得 故线框进入磁场产生的热量 故线框进出磁场产生的热量 联立解得 故 ⏳题型02 轨道杆滑动 （25-26高二下·上海浦东新·期中）我校科技兴趣小组设计了一个模拟电磁弹射和电磁阻尼系统，其简易原理图如图所示。两条间距为的导轨平行置于水平面上，导轨中间有一绝缘区域将左右两边平滑连接且左右两部分导轨均足够长。左侧导轨接一电动势为的电源（内阻不计），右侧有一单刀双掷开关、电容为的电容器和阻值为的电阻。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，不计摩擦，不考虑电流产生的磁场的影响。在左侧导轨放一电阻为、质量为的导体棒： 3．导体棒上的电流方向为______________（选择“A、从上向下”或“B、从下向上”）。 4．导体棒在左侧时能够达到的最大速度是_________，在左侧运动期间通过导体棒最大的电荷量是_______。 5．导体棒进入右侧前，若开关接1（电阻），则导体棒在右侧运动过程中，电阻上产生的焦耳热为（     ） A． B． C． D． 6．导体棒进入右侧前，若开关接1（电阻），导体棒在右侧最大位移为（     ） A． B． C． D． 7．导体棒进入右侧前，若开关接2（电容），求导体棒在右侧稳定的速度。 【答案】3．A 4． 5．D 6．D 7． 【详解】3．电源正极在上，负极在下，电流从电源正极流出，沿上导轨向右，经过导体棒流向下导轨， 回到负极，因此导体棒上的电流方向为从上向下，故A正确。故选A。 4．[1]导体棒在安培力作用下加速运动，当感应电动势等于电源电动势时，电流为零，加速度为零， 速度达到最大。由 得最大速度 [2]对导体棒动量定理有，即 解得 5．由能量守恒，回路产生的总焦耳热等于动能减少量 由于两电阻串联且阻值相等，电阻R上产生的热量，故ABC错误、D正确。 故选D。 6．导体棒以进入右侧，回路总电阻为，导体棒受安培力减速至停止。 由动量定理，即 又 联立解得，故ABC错误、D正确。 故选D。 7．导体棒进入右侧后切割磁感线给电容充电，同时受安培力减速。当电路稳定时，电流为零，电容电压等于感应电动势，即 充电电荷量 对导体棒应用动量定理，即 联立解得 8．（25-26高二下·上海浦东新·期中）（计算）如图所示，与水平面成30°角的光滑平行倾斜导轨，下端接阻值为3Ω的电阻。导轨中间虚线框部分为边长1m的正方形。时刻，质量为0.2kg、阻值为6Ω的导体棒垂直导轨放置，从距离上端虚线0.1m的位置由静止释放，同时虚线框内匀强磁场磁感应强度由0开始随时间均匀增加，方向垂直导轨平面向上。当导体棒刚进入磁场时，磁感应强度停止变化，且导体棒恰能匀速下滑。不计导轨电阻，重力加速度为。求： （1）导体棒刚进磁场时磁感应强度的大小； （2）导体棒进入磁场前流过电阻的电流； （3）导体棒从开始运动到出磁场的过程中回路产生的焦耳热。 【答案】 （1）3T；（2）；（3）。 【详解】（1）导体棒进入磁场前做匀加速直线运动，加速度 由 得进入磁场时的速度 导体棒刚进入磁场时匀速下滑，受力平衡，有 又， 联立解得 代入数据解得 （2）导体棒进入磁场前运动时间 此过程中磁感应强度由0均匀增加到，变化率 回路中产生的感生电动势 流过电阻的电流 （3）进入磁场前回路产生的焦耳热 导体棒在磁场中匀速运动，重力势能的减少量全部转化为焦耳热 总焦耳热 ⏳题型03 动量定理的应用 9．（25-26高二下·上海长宁·阶段检测）某同学设计了一个减震器。在振子速度较大时用安培力减震，速度较小时用弹簧减震，其简化的原理如图所示。匀强磁场宽度为L=0.2m，磁感应强度B=1T，方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂直于磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，二者的总质量为m=1kg，一宽为L，足够长的单匝矩形硬金属线框abcd固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车右端平齐劲度系数为，线框电阻为R=0.01Ω。使小车带着线框以v0​=1m/s的速度沿光滑水平面，垂直磁场边界正对弹簧向右运动，ab 边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内。求： （1）线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小； （2）线框ab边穿过磁场时的速度v； （3）小车向右运动过程中线框中产生的焦耳热； （4）弹簧的最大压缩量。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【详解】（1）线框刚进入磁场，边切割磁感线， 感应电动势为 感应电流 为 安培力为 代入数据 得 由牛顿第二定律 （2）对从进入到穿出磁场的过程，由动量定理 其中通过线框的总电量 代入得 （3）解得 穿过磁场过程线框中产生的焦耳热等于动能减少量，为 （4）压缩弹簧过程水平面光滑，动能全部转化为弹簧弹性势能，则 代入 得 ⏳题型04 电磁驱动 （25-26高二下·上海宝山·阶段检测）我国是世界上仅有的几个拥有航母舰载机电磁弹射技术的国家之一。 10．航空母舰的电磁弹射系统的一种设计可简化为乙图所示，图中MN、PQ是足够长的光滑平行金属直导轨（电阻忽略不计），AB是电磁弹射车，回路PBAM中电流恒定，该电流产生的磁场与电流强度成正比并对弹射车施加力的作用，从而带动舰载机由静止开始向右加速起飞，不计空气阻力，关于该系统： （1）下列说法正确的是____________。 A．间的磁场是匀强磁场 B．弹射车在轨道上匀加速运动 C．弹射车所受的安培力与电流的大小成正比 D．如果回路PBAM中电流方向改变，弹射车不能正常加速 （2）下列与题中电磁弹射有相同工作原理的是___________。 A．微波炉        B．发电机        C．电磁炉        D．电动机 11．如图为小李同学制作的一个弹射装置。甲图中该线圈通过开关S与电源（上方为正极）连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的水平发射导管内。闭合开关S后，在时间内驱动线圈的电流随时间的变化如图乙。这段时间内，下列说法正确的是___________。 A．驱动线圈产生的磁场方向水平向左 B．发射线圈产生的感应磁场方向水平向右 C．时发射线圈的感应电流最大 D．发射线圈所受的安培力变大 12．如图为小明同学制作的弹射装置，电源电动势为，内阻为。被弹射的部分近似认为是阻值为R的导体杆，放置在阻力为的水平金属轨道上，轨道足够长，电阻不计，轨道间距为。轨道之间有垂直纸面向里的大小为的匀强磁场，导体杆在磁场中运动时被加速。（不考虑轨道电流产生的磁场），求： （1）被加速到速度为时，导体杆产生的电动势大小和杆中电流的大小； （2）导体杆所能达到的最大速度； 【答案】10．B D 11．C 12．（1），（2），方向水平向右 【详解】10．[1]AB．根据右手螺旋定则可知，MN、PQ间有竖直向上的磁场，但通电直导线产生的磁场为环形磁场，离导线越远磁场越弱，故不是匀强磁场。沿导轨方向磁场不变，且PBAM中电流恒定，导轨间距不变，由F=BIL可知安培力大小不变，由牛顿第二定律F=ma可知加速度不变，弹射车在轨道上匀加速运动，故A错误、B正确； C．安培力F=BIL，当电流增大时，磁感应强度也增大，故弹射车所受的安培力与电流的大小不是正比关系，故C错误。 D．当电流方向沿MABP时，根据右手螺旋定则可知导轨之间产生竖直向下的磁场，结合左手定则可知电磁弹射车所受安培力方向依然向右，故电流的方向不改变电磁弹射车所受安培力的方向，即电磁弹射系统能够正常工作，故D错误。 故选B。 [2]A．微波炉加热食物的核心原理是利用微波的高频振荡，故A不符合题意； B．发电机的工作原理是线圈切割磁感线产生感应电动势和感应电流，故B不符合题意； C．电磁炉的核心加热原理是电磁感应产生涡流发热，故C不符合题意； D．电动机的原理是通电导线在磁场中受安培力，与电磁弹射有相同工作原理，故D符合题意。 故选D。 11．AB．根据安培定则可知，驱动线圈内的磁场方向水平向右，结合题图乙可知，驱动线圈的电流增大，通过发射线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，发射线圈内部的感应磁场方向水平向左，故AB错误； C．时电流随时间t的变化图像的斜率最大，可知发射线圈的感应电动势最大，感应电流最大，故C正确； D．电流随时间t的变化图像斜率越来越小，可知发射线圈的感应电流越来越小，但是发射线圈处的磁场在变大，安培力是否变大无法判断，故D错误。 故选C。 12．（1）被加速到速度为时，导体杆产生的电动势大小为 杆中的总电动势为 可得电流为 （2）加速度为零时，速度达到最大，有 电流 可得最大速度为，方向水平向右。 ⏳题型05 电磁阻尼 13．（25-26高三上·上海宝山·期中）如图，列车行驶的水平轨道处于竖直向上的匀强磁场中，在列车底部固定一根与导轨垂直放置的导体棒ab，在列车匀减速进站的过程中。 （1）导体棒a、b两端的电势、（     ） A． B． C． （2）（多选）列车动能随运动时间t、运动距离s变化的关系可能为（       ） A． B． C． D． E． F． 【答案】（1）B （2）CD 【详解】（1）根据左手定则，导体棒中的正电荷所受洛伦兹力沿导体棒由指向，正电荷在端积聚，负电荷在端积聚，因此端电势高于端电势。故选B。 （2）设列车质量为，初速度为，匀减速运动的加速度大小为， 经过时间时列车速度为 列车的动能为 展开可得 因此图像是开口向上的抛物线的一部分，且列车停止时图线与轴相切。 A．图像为倾斜直线，不符合动能随时间的二次函数关系，故A错误； B．图像向下弯曲，不符合实际图像开口向上的特点，故B错误； C．图像向上弯曲，且列车停止时图线斜率逐渐减小到零，故C正确； 列车做匀减速直线运动，根据速度与位移关系有 代入动能公式可得 因此随位移均匀减小，图像为倾斜直线。 D．图像表示动能随位移均匀减小，符合上述关系，故D正确； E．图像向下弯曲，不符合动能与位移的一次函数关系，故E错误； F．图像向上弯曲，不符合动能与位移的一次函数关系，故F错误。 故选CD。 14．（25-26高二下·上海·阶段检测）新能源汽车。在城市街头，我们时常看到新能源汽车在路上行驶。某兴趣小组尝试设计新能源汽车的电磁缓冲装置——利用电磁阻尼对汽车碰撞进行保护的安全装置。 （1）某新能源汽车质量为，额定功率为，运动时所受阻力大小与运动速度大小成正比，比例系数为。该汽车在平直道路上行驶的最大速度为______。以最大速度行驶时，若该汽车突然关闭发动机，则其滑行距离为______。 （2）兴趣小组设计新能源汽车的电磁缓冲装置，简化结构俯视图如图所示。无动力装置的模型车上固定两条绝缘滑轨、，滑轨与车身总质量为，滑轨之间有竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场（磁场始终与车保持相对静止）。嵌在滑轨上的轻质矩形线框abcd绕有匝导线，可沿滑轨滑动，总电阻为，边长度为。车与线框一起以速度沿水平地面运动时，撞到静止于地面上、质量为的障碍物，线框与障碍物接触后始终与障碍物保持相对静止，当点滑到间某一点时，障碍物、线框与车恰好速度相同。（不计一切摩擦），求： ①边切割磁感线过程中感应电流的方向； ②求边开始切割磁感线的瞬间，线框所受安培力的大小； ③求线框相对滑轨滑动过程中所产生的焦耳热。 【答案】（1） （2）①由c向b；②；③ 【详解】（1）[1] 当汽车速度为最大时设为，则满足 解得 [2]设汽车滑行时间为，平均速度为，滑行距离为，取初速度方向为正方向， 由动量定理可得 由速度的定义式有 又因为 联立解得 （2）①车向左运动，相当于导线向右切割磁感线，则由右手定则可知边切割磁感线过程中感应电流的方向为从流到。 ②由法拉第电磁感应定律可知，边开始切割磁感线的瞬间产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律有 根据安培力的公式可知，此时线框所受安培力的大小为 联立解得 ③最终障碍物、线框与车速度相同，设为，产生的焦耳热为， 根据系统动量守恒有 根据能量守恒定律有 联立解得 重难·创新演练 1．（25-26高二上·上海青浦·期末）如图甲所示，间距为L的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的左端连接一阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m、长度为L、电阻为r的导体棒cd放在导轨上。导体棒运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻可忽略不计。 （1）若对导体棒cd施加一水平向右的恒力，使其以速度v向右做匀速直线运动，求此力的大小。 （2）若对导体棒cd施加一水平向右的瞬时冲量，使其以速度开始运动，并最终停在导轨上。 ①求整个过程中，电阻R产生的热量； ②求整个过程中，通过电阻R的电荷量q； ③在图乙中定性画出导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像。 【答案】（1） （2）①；②；③见解析 【详解】（1）导体棒做匀速直线运动时切割磁感线产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律，可得感应电流为 安培力为 根据平衡条件有 解得 （2）①根据能量守恒定律可得，整个过程中电路中产生的总热量 电阻R与r串联，产生的热量与电阻成正比，则电阻R产生的热量为 ②对导体棒cd，全过程根据动量定理有 又电量 联立解得 ③导体棒cd以速度运动时切割磁感线产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律，可得感应电流为 则导体棒cd两端的电势差 根据，，， 联立得 设向右为正方向，根据动量定理有 联立解得 故导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像，如图所示 真题·实战演练 （25-26高二下·上海静安·期末）上海光源是我国研制的第三代同步辐射装置。电子经直线加速器加速后注入储存环，在环内磁场控制下沿闭合轨道运动。 1．在直线加速器中，电子沿直线路径通过一系列漂移管（如图中管状导体）。电子在漂移管中做匀速运动，在漂移管间隙处被加速。 （1）要使电子持续被加速，接在漂移管上的必须是_______。 A．直流电压    B．交流电压    C．稳恒电压 （2）如果将经过直线加速器加速后的电子，以速度射入足够大的匀强磁场。①如图所示，电子垂直射入磁场，且将增大为原来的两倍，电子在磁场中的运动周期将_______。 A．不变     B．变为原来两倍     C．变为原来一半 ②若速度方向与磁场方向夹角为（且），电子的运动轨迹是_______。 A．抛物线    B．椭圆     C．等间距螺旋线     D．半径渐增螺旋线 2．储存环处于方向垂直纸面向里、磁感应强度随时间均匀增大的磁场中（如图），该磁场会在储存环内产生电场。 （1）这个电场_______。 A．是辐射状向外的    B．是辐射状向内的    C．是顺时针闭合的 D．是逆时针闭合的    E．能继续产生磁场    F．不能继续产生磁场 （2）若电子仅在该电场的作用下加速，电子的动量大小随时间_______。 A．保持不变    B．均匀变化    C．非均匀变化 3．如图（a）所示，质量为的小滑块在半径为的光滑圆筒内表面上，在距底面高处，以初速度沿水平切线方向释放，俯视图如图（b），滑块沿筒壁下滑的运动轨迹与某些电子运动轨迹类似。（重力加速度为） （1）小滑块滑落到圆筒底面时，重力的功率_______。 （2）小滑块下落时，恰经过点正下方（未到底面）。 ①此时筒壁对它的弹力大小_______；滑块在内的动量变化_______。 ②论证小滑块在下滑过程中，速度方向和水平方向的夹角的正切值随时间变化的图像如图： 【答案】1．B C C 2．DF B 3． ，方向竖直向下 见解析。 【详解】1．[1]电子每次到达漂移管间隙时都需要电场加速，相邻漂移管的极性需要周期性改变，才能保证每次电子经过间隙都被加速，因此必须接交流电压。故选B。 [2]带电粒子在匀强磁场中运动周期满足， 与成反比，加倍后周期变为原来的一半。 故选C。 [3]将速度分解为平行磁场、垂直磁场的分量：平行分量不受洛伦兹力，做匀速直线运动； 垂直分量做匀速圆周运动，合运动为等间距螺旋线。故选C。 2．[1]原磁场垂直纸面向里均匀增大，根据楞次定律+右手螺旋定则，感应涡旋电场为逆时针闭合电场； 原磁场均匀变化，产生的感应电场是恒定电场，根据麦克斯韦理论，恒定电场不能继续产生磁场。 因此选DF。 [2]原磁场均匀变化，感应电场大小恒定，电子受到的电场力恒定，由动量定理，可知动量大小随时间均匀变化。故选B。 3．[1]下落时，竖直分速度满足 ，重力的瞬时功率 [2]水平切线方向速度大小恒为，弹力提供圆周运动向心力，因此 [3]水平方向动量不变，动量变化仅来自竖直方向，合外力冲量为 因此动量变化大小为，方向竖直向下。 [4]竖直分速度，水平分速度不变 因此 ，即t与成正比，对应过原点的倾斜直线。 4．（25-26高二上·上海杨浦·期末）如图所示是新一代航母阻拦系统采用电磁阻拦技术的原理图。图中飞机着舰通过阻拦索钩住金属棒ab，关闭动力系统后，与金属棒ab以共同初速度在磁场中运动，导轨间宽度为d，飞机质量为M，金属棒质量为m，MP、CD间电阻和金属棒ab接入电阻均为R，不计其它电阻。飞机阻拦索由绝缘材料做成且不计质量。在整个阻拦过程中飞机和金属棒组成的整体除安培力以外受到其它的阻力大小恒为f。轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B。 （1）金属棒在磁场中速度为时，求ab棒所受安培力大小； （2）若金属棒的速度减为零时滑过的距离为x，求整个阻拦过程中流过MP的电荷量q； （3）若金属棒的速度减为零时滑过的距离为x，求整个阻拦过程中金属棒滑行的时间t； 【答案】（1） （2） （3） 【详解】（1）金属棒在磁场中速度为时， 感应电动势 感应电流 ab棒所受安培力大小 解得 （2）金属棒的速度减为零过程，感应电动势的平均值 感应电流的平均值 根据电流定义式有 整个阻拦过程中流过MP的电荷量 解得 （3）金属棒的速度减为零过程，对金属棒与飞机整体进行分析， 根据动量定理有 其中 结合上述解得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第41讲 电磁感应的综合应用 目录 模拟·基础演练 2 ⏳题型01 有界磁场 2 ⏳题型02 轨道杆滑动 3 ⏳题型03 动量定理的应用 4 ⏳题型04 电磁驱动 5 ⏳题型05 电磁阻尼 6 重难·创新演练 7 真题·实战演练 8 模拟·基础演练 ⏳题型01 有界磁场 1．（25-26高二下·上海浦东新·阶段检测）如图，有一垂直纸面向里的有界匀强磁场。一个边长为L、总阻值为R、匝数为N的正方形导线框以速度匀速进入该磁场区域，当线框中心经过磁场边界时，线框所受的安培力大小为F，则线框中的感应电动势大小________，匀强磁场的磁感应强度大小________。 2．（24-25高二下·上海·期末）某小组用小车探究电磁阻拦的效果。如图所示（俯视），在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框（线框与水平地面平行）。小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界磁场，不计摩擦，当cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。 （1）线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向（ ） A．均为顺时针 B．均为逆时针 C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针 （2）以下关于小车运动的速度−时间（v−t）图像，正确的是（ ） （3）已知小车初速度v0=5m/s，小车总质量m=0.2kg，金属框宽为0.1m、长为0.2m，电阻R=2Ω，磁场宽度D=0.4m，磁感应强度B=1.2T。求： ①ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小 ； ②ab边刚进入磁场时，线框的加速度大小和方向 ； ③线框进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量q ； ④线框进入磁场和穿出磁场过程的发热量之比E1∶E2 。 ⏳题型02 轨道杆滑动 （25-26高二下·上海浦东新·期中）我校科技兴趣小组设计了一个模拟电磁弹射和电磁阻尼系统，其简易原理图如图所示。两条间距为的导轨平行置于水平面上，导轨中间有一绝缘区域将左右两边平滑连接且左右两部分导轨均足够长。左侧导轨接一电动势为的电源（内阻不计），右侧有一单刀双掷开关、电容为的电容器和阻值为的电阻。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，不计摩擦，不考虑电流产生的磁场的影响。在左侧导轨放一电阻为、质量为的导体棒： 3．导体棒上的电流方向为______________（选择“A、从上向下”或“B、从下向上”）。 4．导体棒在左侧时能够达到的最大速度是_________，在左侧运动期间通过导体棒最大的电荷量是_______。 5．导体棒进入右侧前，若开关接1（电阻），则导体棒在右侧运动过程中，电阻上产生的焦耳热为（     ） A． B． C． D． 6．导体棒进入右侧前，若开关接1（电阻），导体棒在右侧最大位移为（     ） A． B． C． D． 7．导体棒进入右侧前，若开关接2（电容），求导体棒在右侧稳定的速度。 8．（25-26高二下·上海浦东新·期中）（计算）如图所示，与水平面成30°角的光滑平行倾斜导轨，下端接阻值为3Ω的电阻。导轨中间虚线框部分为边长1m的正方形。时刻，质量为0.2kg、阻值为6Ω的导体棒垂直导轨放置，从距离上端虚线0.1m的位置由静止释放，同时虚线框内匀强磁场磁感应强度由0开始随时间均匀增加，方向垂直导轨平面向上。当导体棒刚进入磁场时，磁感应强度停止变化，且导体棒恰能匀速下滑。不计导轨电阻，重力加速度为。求： （1）导体棒刚进磁场时磁感应强度的大小； （2）导体棒进入磁场前流过电阻的电流； （3）导体棒从开始运动到出磁场的过程中回路产生的焦耳热。 ⏳题型03 动量定理的应用 9．（25-26高二下·上海长宁·阶段检测）某同学设计了一个减震器。在振子速度较大时用安培力减震，速度较小时用弹簧减震，其简化的原理如图所示。匀强磁场宽度为L=0.2m，磁感应强度B=1T，方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂直于磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，二者的总质量为m=1kg，一宽为L，足够长的单匝矩形硬金属线框abcd固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车右端平齐劲度系数为，线框电阻为R=0.01Ω。使小车带着线框以v0​=1m/s的速度沿光滑水平面，垂直磁场边界正对弹簧向右运动，ab 边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内。求： （1）线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小； （2）线框ab边穿过磁场时的速度v； （3）小车向右运动过程中线框中产生的焦耳热； （4）弹簧的最大压缩量。 ⏳题型04 电磁驱动 （25-26高二下·上海宝山·阶段检测）我国是世界上仅有的几个拥有航母舰载机电磁弹射技术的国家之一。 10．航空母舰的电磁弹射系统的一种设计可简化为乙图所示，图中MN、PQ是足够长的光滑平行金属直导轨（电阻忽略不计），AB是电磁弹射车，回路PBAM中电流恒定，该电流产生的磁场与电流强度成正比并对弹射车施加力的作用，从而带动舰载机由静止开始向右加速起飞，不计空气阻力，关于该系统： （1）下列说法正确的是____________。 A．间的磁场是匀强磁场 B．弹射车在轨道上匀加速运动 C．弹射车所受的安培力与电流的大小成正比 D．如果回路PBAM中电流方向改变，弹射车不能正常加速 （2）下列与题中电磁弹射有相同工作原理的是___________。 A．微波炉        B．发电机        C．电磁炉        D．电动机 11．如图为小李同学制作的一个弹射装置。甲图中该线圈通过开关S与电源（上方为正极）连接，发射线圈放在绝缘且内壁光滑的水平发射导管内。闭合开关S后，在时间内驱动线圈的电流随时间的变化如图乙。这段时间内，下列说法正确的是___________。 A．驱动线圈产生的磁场方向水平向左 B．发射线圈产生的感应磁场方向水平向右 C．时发射线圈的感应电流最大 D．发射线圈所受的安培力变大 12．如图为小明同学制作的弹射装置，电源电动势为，内阻为。被弹射的部分近似认为是阻值为R的导体杆，放置在阻力为的水平金属轨道上，轨道足够长，电阻不计，轨道间距为。轨道之间有垂直纸面向里的大小为的匀强磁场，导体杆在磁场中运动时被加速。（不考虑轨道电流产生的磁场），求： （1）被加速到速度为时，导体杆产生的电动势大小和杆中电流的大小； （2）导体杆所能达到的最大速度。 ⏳题型05 电磁阻尼 13．（25-26高三上·上海宝山·期中）如图，列车行驶的水平轨道处于竖直向上的匀强磁场中，在列车底部固定一根与导轨垂直放置的导体棒ab，在列车匀减速进站的过程中。 （1）导体棒a、b两端的电势、（     ） A． B． C． （2）（多选）列车动能随运动时间t、运动距离s变化的关系可能为（       ） A． B． C． D． E． F． 14．（25-26高二下·上海·阶段检测）新能源汽车。在城市街头，我们时常看到新能源汽车在路上行驶。某兴趣小组尝试设计新能源汽车的电磁缓冲装置——利用电磁阻尼对汽车碰撞进行保护的安全装置。 （1）某新能源汽车质量为，额定功率为，运动时所受阻力大小与运动速度大小成正比，比例系数为。该汽车在平直道路上行驶的最大速度为______。以最大速度行驶时，若该汽车突然关闭发动机，则其滑行距离为______。 （2）兴趣小组设计新能源汽车的电磁缓冲装置，简化结构俯视图如图所示。无动力装置的模型车上固定两条绝缘滑轨、，滑轨与车身总质量为，滑轨之间有竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场（磁场始终与车保持相对静止）。嵌在滑轨上的轻质矩形线框abcd绕有匝导线，可沿滑轨滑动，总电阻为，边长度为。车与线框一起以速度沿水平地面运动时，撞到静止于地面上、质量为的障碍物，线框与障碍物接触后始终与障碍物保持相对静止，当点滑到间某一点时，障碍物、线框与车恰好速度相同。（不计一切摩擦），求： ①边切割磁感线过程中感应电流的方向； ②求边开始切割磁感线的瞬间，线框所受安培力的大小； ③求线框相对滑轨滑动过程中所产生的焦耳热。 重难·创新演练 1．（25-26高二上·上海青浦·期末）如图甲所示，间距为L的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的左端连接一阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m、长度为L、电阻为r的导体棒cd放在导轨上。导体棒运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻可忽略不计。 （1）若对导体棒cd施加一水平向右的恒力，使其以速度v向右做匀速直线运动，求此力的大小。 （2）若对导体棒cd施加一水平向右的瞬时冲量，使其以速度开始运动，并最终停在导轨上。 ①求整个过程中，电阻R产生的热量； ②求整个过程中，通过电阻R的电荷量q； ③在图乙中定性画出导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像。 真题·实战演练 （25-26高二下·上海静安·期末）上海光源是我国研制的第三代同步辐射装置。电子经直线加速器加速后注入储存环，在环内磁场控制下沿闭合轨道运动。 1．在直线加速器中，电子沿直线路径通过一系列漂移管（如图中管状导体）。电子在漂移管中做匀速运动，在漂移管间隙处被加速。 （1）要使电子持续被加速，接在漂移管上的必须是_______。 A．直流电压    B．交流电压    C．稳恒电压 （2）如果将经过直线加速器加速后的电子，以速度射入足够大的匀强磁场。①如图所示，电子垂直射入磁场，且将增大为原来的两倍，电子在磁场中的运动周期将_______。 A．不变     B．变为原来两倍     C．变为原来一半 ②若速度方向与磁场方向夹角为（且），电子的运动轨迹是_______。 A．抛物线    B．椭圆     C．等间距螺旋线     D．半径渐增螺旋线 2．储存环处于方向垂直纸面向里、磁感应强度随时间均匀增大的磁场中（如图），该磁场会在储存环内产生电场。 （1）这个电场_______。 A．是辐射状向外的    B．是辐射状向内的    C．是顺时针闭合的 D．是逆时针闭合的    E．能继续产生磁场    F．不能继续产生磁场 （2）若电子仅在该电场的作用下加速，电子的动量大小随时间_______。 A．保持不变    B．均匀变化    C．非均匀变化 3．如图（a）所示，质量为的小滑块在半径为的光滑圆筒内表面上，在距底面高处，以初速度沿水平切线方向释放，俯视图如图（b），滑块沿筒壁下滑的运动轨迹与某些电子运动轨迹类似。（重力加速度为） （1）小滑块滑落到圆筒底面时，重力的功率_______。 （2）小滑块下落时，恰经过点正下方（未到底面）。 ①此时筒壁对它的弹力大小_______；滑块在内的动量变化_______。 ②论证小滑块在下滑过程中，速度方向和水平方向的夹角的正切值随时间变化的图像如图： 4．（25-26高二上·上海杨浦·期末）如图所示是新一代航母阻拦系统采用电磁阻拦技术的原理图。图中飞机着舰通过阻拦索钩住金属棒ab，关闭动力系统后，与金属棒ab以共同初速度在磁场中运动，导轨间宽度为d，飞机质量为M，金属棒质量为m，MP、CD间电阻和金属棒ab接入电阻均为R，不计其它电阻。飞机阻拦索由绝缘材料做成且不计质量。在整个阻拦过程中飞机和金属棒组成的整体除安培力以外受到其它的阻力大小恒为f。轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B。 （1）金属棒在磁场中速度为时，求ab棒所受安培力大小； （2）若金属棒的速度减为零时滑过的距离为x，求整个阻拦过程中流过MP的电荷量q； （3）若金属棒的速度减为零时滑过的距离为x，求整个阻拦过程中金属棒滑行的时间t。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $