1、电磁感应综合题目（2022浙江）舰载机电磁弹射是现代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 1 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 vt 图如图 2 所示，在 t1至 t3时
2、间内F（80010v）N，t3时撤去 F。已知起飞速度 v180m/s，t11.5s，线圈匝数 n100匝，每匝周长 l1m，飞机的质量 M10kg，动子和线圈的总质量 m5kg，R09.5，B0.1T，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求（1）恒流源的电流 I；（2）线圈电阻 R；（3）时刻 t3新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群909212193（2021浙江）一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气（Ne）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值 R010的细导线绕制
3、、匝数 N5103的圆环形螺线管，细导线的始末两端 c、d 与阻值 R90的电阻连接螺线管的横截面是半径 a1.0102m 的圆，其中心与长直导线的距离 r0.1m，气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流 I，其 It 图像如图乙所示为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为 B=，其中 k2107Tm/A。（1）求 06.0103s 内通过长直导线横截面的电荷量 Q；（2）求 3.0103s 时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量；（3）若规定 cRd 为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，在答题纸上画出通过电阻 R 的 iRt 图像；（4）若规定 cRd 为电流的正
4、方向，考虑线圈自感，在答题纸上定性画出通过电阻 R的 iRt 图像。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群909212193（2021浙江）嫦娥五号成功实现月球着陆和返回，鼓舞人心。小明知道月球上没有空气，无法靠降落伞减速降落，于是设计了一种新型着陆装置。如图所示，该装置由船舱、间距为 l 的平行导轨、产生垂直船舱导轨平面的磁感应强度大小为 B 的匀强磁场的磁体和“”型刚性线框组成，“”型线框 ab 边可沿导轨滑动并接触良好。船舱、导轨和磁体固定在一起，总质量为 m1。整个装置竖直着陆到月球表面前瞬间的速度大小为 v0，接触月球表面后线框速度立即变为零。经过减速，在导轨下
5、方缓冲弹簧接触月球表面前船舱已可视为匀速。已知船舱电阻为 3r；“”型线框的质量为 m2，其 7 条边的边长均为 l，电阻均为 r；月球表面的重力加速度为6。整个运动过程中只有 ab 边在磁场中，线框与月球表面绝缘，不计导轨电阻和摩擦阻力。（1）求着陆装置接触到月球表面后瞬间线框 ab 边产生的电动势 E0；（2）通过画等效电路图，求着陆装置接触到月球表面后瞬间流过 ab 型线框的电流 I0；（3）求船舱匀速运动时的速度大小 v；（4）同桌小张认为在磁场上方、两导轨之间连接一个电容为 C 的电容器，在着陆减速过程中还可以回收部分能量，在其他条件均不变的情况下，求船舱匀速运动时的速度大小v和此时
6、电容器所带电荷量 q。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群909212193如图 1 所示，刚性导体线框由长为 L、质量均为 m 的两根竖杆，与长为2l的两轻质横杆组成，且2Ll。线框通有恒定电流0I，可以绕其中心竖直轴转动。以线框中心 O 为原点、转轴为 z 轴建立直角坐标系，在 y 轴上距离 O 为 a 处，固定放置一半径远小于 a，面积为 S、电阻为 R 的小圆环，其平面垂直于 y 轴。在外力作用下，通电线框绕转轴以角速度匀速转动，当线框平面与xOz平面重合时为计时零点，圆环处的磁感应强度的 y 分量yB与时间的近似关系如图 2 所示，图中0B已知。（1）求 0
7、到时间内，流过圆环横截面的电荷量 q；（2）沿 y 轴正方向看以逆时针为电流正方向，在20 3时间内，求圆环中的电流与时间的关系；（3）求圆环中电流的有效值；（4）当撤去外力，线框将缓慢减速，经时间角速度减小量为1，设线框与圆环的能量转换效率为 k，求的值（当01x，有2(1)12xx）。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群909212193.某兴趣小组设计了一种火箭落停装置，简化原理如图所示，它由两根竖直导轨、承载火箭装置（简化为与火箭绝缘的导电杆 MN）和装置 A 组成，并形成闭合回路。装置 A 能自动调节其输出电压确保回路电流 I 恒定，方向如图所示。导轨长度远大
8、于导轨间距，不论导电杆运动到什么位置，电流 I 在导电杆以上空间产生的磁场近似为零，在导电杆所在处产生的磁场近似为匀强磁场，大小1BkI（其中 k 为常量），方向垂直导轨平面向里；在导电杆以下的两导轨间产生的磁场近似为匀强磁场，大小22BkI，方向与 B1相同。火箭无动力下降到导轨顶端时与导电杆粘接，以速度 v0进入导轨，到达绝缘停靠平台时速度恰好为零，完成火箭落停。已知火箭与导电杆的总质量为 M，导轨间距23MgdkI，导电杆电阻为 R。导电杆与导轨保持良好接触滑行，不计空气阻力和摩擦力，不计导轨电阻和装置 A 的内阻。在火箭落停过程中，（1）求导电杆所受安培力的大小 F 和运动的距离 L；
9、（2）求回路感应电动势 E 与运动时间 t 的关系；（3）求装置 A 输出电压 U 与运动时间 t 的关系和输出的能量 W；（4）若 R 的阻值视为 0，装置 A 用于回收能量，给出装置 A 可回收能量的来源和大小。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群909212193（2022温州二模）如图所示，间距 L0.2m 的两平行金属导轨由倾斜部分与水平部分平滑连接而成。倾斜部分 MN、MN粗糙，与水平面夹角30；水平部分 NP、NP光滑。PP间接有电容器和二极管，电容器电容 C=18F，二极管正向电阻为零，反向电阻无穷大。虚线区域、内有垂直于导轨平面的匀强磁场，方向如图所示
10、，磁感应强度大小均为B1T。区域、沿导轨长度均为 d0.5m，区域下边界与 NN齐平。区域沿导轨长度足够长。现有两根完全相同的导体棒 ab、cd，每根导体棒质量 m0.01kg，电阻 R1，长度 L0.2m，始终与导轨垂直且接触良好。开始时，cd 棒静止在区域左侧的水平导轨上，让ab棒从区域上边界上方某处无初速度释放。已知ab棒与倾斜导轨动摩擦因数=35，ab 棒从释放到抵达 NN的时间 t2s。ab 棒与 cd 棒碰撞后立即粘在一起继续运动。导轨电阻不计。求：（1）ab 棒在倾斜轨道上运动过程中，通过 cd 棒的电荷量 q；（2）两棒碰撞后瞬间的速度 v 的大小；（3）若电容器储存的电能满足
11、 E=12CU2（U 为电容器两极板间电压），进入水平导轨后ab 棒产生的焦耳热 Qab。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群90921219320（2022宁波二模）如图所示，弯折成 90角的两根足够长金属导轨平行竖直放置，形成左右两个斜导轨平面，左导轨平面与水平面成 37角，右导轨平面与水平面成 53角，两导轨间距 L2m，电阻不计。同种材料、粗细均匀的正方形金属框 abcd 边长也为 L，a、d 两点通过金属铰链与导轨连接。在外力作用下，使金属框 abcd 以 ad 边为转轴逆时针匀速转动，转动角速度1rad/s。t0 时刻，ab 边、cd 边分别与导轨 NG、N
12、G 重合，此时水平放置的金属杆 ef 在 NNMM 导轨上由静止释放。已知杆 ef 与 NNMM导轨之间的动摩擦因数0.5（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。金属框 abcd 各边电阻均为 2；杆 ef 质量=114，电阻为 2，空间存在平行于导轨 NNMM 且斜向上的匀强磁场，磁感应强度 B0.5T，不计 ef、ad 与导轨间的接触电阻。（sin370.6，cos370.8）（1）金属框 abcd 从 t0 时刻转至 90时，请比较 b点与 c点的电势高低，并求出 bc边产生的电动势；（2）金属框 abcd 从 t0 时刻转过 180的过程中，求金属框 abcd 产生的焦耳热；（3）金属框 ab
13、cd 从 t0 时刻转过 90时，求杆 ef 的瞬时速度大小。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群909212193（2023 届浙江省台州市高三下学期第二次教学质量评估物理试题）如图所示，在一个匝数为 N、横截面积为 S、阻值为0R的圆形螺线管内充满方向与线圈平面垂直、大小随时间均匀变化的匀强磁场1B，其变化率为 k。螺线管右侧连接有“T”形金属轨道装置，整个装置处于大小为2B、方向竖直向下的匀强磁场中，该装置由位于同一水平面的光滑平行导轨 AP、A P 和粗糙竖直导轨 SW、S W构成，导轨间距均为 l。开始时，导体棒 a、b 分别静置在水平轨道上SS左右两侧适当位
14、置，b 棒用一绝缘且不可伸长的轻绳通过光滑转弯装置 O 与 c 棒相连，与 b、c 棒相连的轻绳分别与导轨 SP、SW 平行，三根导体棒的长度均为 l 且始终与导轨垂直接触。刚开始锁定 b 棒，闭合开关 K 后，a 棒由静止开始运动，与 b 棒碰前瞬间，a棒的速度为0v，此时解除 b 棒的锁定，同时断开开关 K，碰后两棒粘在一起运动，此后导体棒减速为零的过程中 c 棒产生的焦耳热为 Q。已知三根导体棒的质量均为 m，电阻均为0R，c 棒与竖直轨道间的动摩擦因数为，a、b 棒碰撞时间极短，不计其他电阻及阻力，重力加速度为 g。求（1）开关 K 刚闭合时，通过 a 棒的电流大小；（2）a 棒从静止
15、加速到0v的过程中，流过 a 棒的电荷量；（3）a、b 棒碰后瞬间，a 棒的速度大小；（4）c 棒上升的最大高度。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群9092121937（2023 届浙江省绍兴市高三下学期选考科目适应性考试（二模）物理试题）如图甲所示，某国货车频繁脱轨、侧翻的重要原因是铁路轨道不平整。我国的高铁对轨道平整度有着极高的要求，为了检测高铁轨道可能存在的微小不平整，某科学兴趣小组设计了如图乙所示的方案：M 为水平待测轨道，其上有一可沿轨道无摩擦运动的小车，车上固定竖直放置的 n 匝线圈 ABCD，总阻值为 R，小车与线圈总质量为 m，线圈中连有微电流传感器，
16、可显示 ABCD 中非常微弱的电流信号，AB 为电流正方向；N 为标准水平平整轨道（轨道 N 与轨道 M 平行正对放置），其上有一可沿轨道运动的小车，小车上安装了车速控制系统，且车上固定磁场发射装置 EFGH，该装置可在 EFGH 范围内激发垂直并指向 ABCD的匀强磁场，磁感应强度大小为0B，1ABDCEFHGL，2BCADFGEHL。现先将小车、平行正对放置，调节 ABCD 的高度，使之略高于 EFGH，其高度差远小于2L但大于待测轨道凹凸不平引起的高度差，然后给小车大小为0v的初速度，同时控制小车以相同的速度向前匀速行驶。（不考虑磁场的边缘效应，忽略轨道不平整对小车沿轨道方向速度的影响）
17、（1）若在21tt时间内，微电流传感器显示出如图丙所示的电流信号，问这段时间内经过的待测轨道是凸起还是凹陷？试简要说明理由。（2）若小车在行驶过程中突然停止，求小车继续前进并离开的过程中，线圈上产生的总热量 Q。（3）现控制小车做匀减速直线运动，为确保微电流传感器不损坏，线圈中电流不能超过mI，求小车做匀减速直线运动时加速度的最大值。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群90921219320新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群90921219323 届浙江省嘉兴市高三下学期二模物理试题如图所示，两根竖直放置的足够长金属导轨 MN、PQ 间距为 l
18、，底部是“”型刚性导电支架，导轨区域布满了垂直于平面 MNQP 的磁感应强度为 B 的匀强磁场。长为 l 的金属棒 ab 垂直导轨放置，与导轨接触良好。半径为 r 的轻质圆盘与导轨在同一竖直平面内，可绕通过圆盘中心的固定转轴 O 匀速转动。圆盘与导轨间有一 T 型架，T 型架下端与金属棒 ab 固定连接，在约束槽制约下只能上下运动。固定在圆盘边缘的小圆柱体嵌入在 T 型架的中空横梁中。当圆盘转动时，小圆柱体带动 T 型架进而驱动金属棒 ab 上下运动。已知 ab 质量为 m，电阻为R。“”型导电支架共六条边，每条边的电阻均为 R。MN、PQ 电阻不计且不考虑所有接触电阻，圆盘、T 型架质量不计
19、。圆盘以角速度沿逆时针方向匀速转动，以中空横梁处于图中虚线位置处为初始时刻，求：（1）初始时刻 ab 所受的安培力；（2）圆盘从初始时刻开始转过 90的过程中，通过 ab 的电荷量；（3）圆盘从初始时刻开始转过 90的过程中，T 型架对 ab 的冲量 I；（4）圆盘从初始时刻开始转过 90的过程中，T 型架对 ab 做的功。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群909212193（2023 届浙江省温州市普通高中高三下学期第二次适应性考试物理试题）如图所示，间距为 d、折成直角的QFG和PEH金属导轨水平部分 QF、PE 足够长，竖直部分 FG、EH 底端接有电动势为 E
20、 的电源和开关 K，M、N 两点间接有电容为 C 的电容器。倾角为的倾斜金属轨道 TD、SC，间距也为 d，S、T 两点间接有自感系数为 L 的电感线圈。水平轨道和倾斜轨道用长度为 l 的水平粗糙绝缘材料平滑连接。整个空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为 B。闭合开关 K，电容器充电完毕后断开开关，并将质量为 m、长度为 d 的金属杆 ab 从倾斜轨道上某一位置由静止释放，下滑过程中流过 ab 杆的电流大小为cosBdIxL（x 为杆沿斜轨道下滑的距离）。ab 杆到达倾斜轨道底端 CD 处时加速度恰好为 0，通过粗糙绝缘材料到达 PQ 处时速度为0v。已知0.3kgm、0.5md、30、1.0VE、1.2FC、0.1HL、1.0TB、01.0m/sv、0.6ml。不计除绝缘材料外的一切摩擦与空气阻力，不计电感线圈、金属杆 ab 及导轨的电阻。ab 杆始终与导轨垂直且接触良好。求：（提示：力 F 与位移 x 共线时，可以用Fx图像下的“面积”代表力 F 所做的功）（1）电容器充电完毕所带的电荷量 Q；（2）ab 杆释放处距水平轨道的高度 h；（3）ab 杆从 EF 处飞出时的速度 v；（4）ab 杆与粗糙绝缘材料的动摩擦因数。新高考资料全科总群732599440；高考物理高中物理资料群909212193
