專(zhuān)題43 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題（測(cè)）【滿分：110分 時(shí)間：90分鐘】一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 18題只有一項(xiàng)符合題目要求； 912題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分。）1如圖所示，兩個(gè)完全相同的矩形導(dǎo)線框A、B在靠得較近的兩個(gè)豎直平面內(nèi)，線框的對(duì)應(yīng)邊相互平行線框A固定且通有電流I，線框B從圖示位置由靜止釋放，在運(yùn)動(dòng)到A下方的過(guò)程中: （）A穿過(guò)線框B的磁通量先變小后變大B線框B中感應(yīng)電流的方向先順時(shí)針后逆時(shí)針C線框B所受安培力的合力為ingD線框B的機(jī)械能一直減小【答案】D【名師點(diǎn)睛】由右手螺旋定則可知A中磁場(chǎng)分布，則可知B中磁通量的變化，由于電磁感應(yīng)，B產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知B中電流的方向；由可知安培力的變化，由安培力做功情況可知能量的轉(zhuǎn)化情況2如圖所示，在條形磁鐵的中央位置的正上方水平固定一銅質(zhì)圓環(huán)，不計(jì)空氣阻力，以下判斷正確的是: （）A釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流B釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)無(wú)感應(yīng)電流C釋放圓環(huán)，環(huán)下落時(shí)環(huán)的機(jī)械能不守恒D以上說(shuō)法都不正確【答案】B【名師點(diǎn)睛】圓環(huán)豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)圓環(huán)的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電流沒(méi)有安培力做功，只有重力做功，故環(huán)的機(jī)械能守恒；解決本題的關(guān)鍵知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，以及掌握條形磁鐵的磁感線分布。3條光滑的平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌的右端連接一阻值為R的定值電阻，將整個(gè)裝置放在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)將一導(dǎo)體棒置于O點(diǎn)，從某時(shí)刻起，在一外力的作用下由靜止開(kāi)始向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒先后通過(guò)M和N兩點(diǎn)，其中OMMN已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，始終與導(dǎo)軌垂直，且除定值電阻外其余部分電阻均不計(jì)則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是: （）A導(dǎo)體棒在M、N兩點(diǎn)時(shí)，所受安培力的大小之比為1B導(dǎo)體棒在M、N兩點(diǎn)時(shí)，外力F的大小之比為1C導(dǎo)體棒在M、N兩點(diǎn)時(shí)，電路的電功率之比為12D從O到M和從M到N的過(guò)程中流過(guò)電阻R的電荷量之比為11【答案】B【名師點(diǎn)睛】本題需要先抓住導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可以根據(jù)和導(dǎo)出安培力表達(dá)式，再求出安培力之比；通過(guò)功率導(dǎo)出式找到功率與速度關(guān)系，進(jìn)而求出功率之比；根據(jù)電荷量導(dǎo)出關(guān)系，找到電荷量與位移關(guān)系，進(jìn)而求出電荷量之比。4如圖所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若第一次用03s時(shí)間拉出，外力所做的功為，通過(guò)導(dǎo)線截面的電量為；第二次用時(shí)間拉出，外力所做的功為，通過(guò)導(dǎo)線截面的電量為，則: （）A BCD【答案】C【名師點(diǎn)睛】此題主要考查了法拉第電磁感應(yīng)定律；要對(duì)兩種情況下物理量進(jìn)行比較，我們應(yīng)該先把要比較的物理量表示出來(lái)再求解關(guān)鍵要掌握安培力的推導(dǎo)方法和感應(yīng)電荷量的表達(dá)式。5如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)電阻不計(jì)的n匝正方形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，連接的小燈泡的額定功率、額定電壓分別為P、U，線框及小燈泡的總質(zhì)量為m，在線框的下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域?qū)挾葹?，磁感?yīng)強(qiáng)度方向與線框平面垂直，其上、下邊界與線框底邊均水平。線框從圖示位置開(kāi)始靜止下落，穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，小燈泡始終正常發(fā)光，則: （）A有界磁場(chǎng)寬度B磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為C線框勻速穿越磁場(chǎng)，速度恒為D線框穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】B【解析】小燈泡始終正常發(fā)光，說(shuō)明線框進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速運(yùn)動(dòng)，而且進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程都做勻速運(yùn)動(dòng)，則知有界磁場(chǎng)寬度，故A錯(cuò)誤；燈泡正常發(fā)光時(shí)電流為： ，根據(jù)線框勻速運(yùn)動(dòng)受力平衡得：，可得：，故B正確；設(shè)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為，由功能關(guān)系得：，故C錯(cuò)誤；線框穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，由能量守恒定律得燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為，故D錯(cuò)誤?！久麕燑c(diǎn)睛】小燈泡始終正常發(fā)光，說(shuō)明線框進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速運(yùn)動(dòng)，而且進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程都做勻速運(yùn)動(dòng)根據(jù)平衡條件和功率公式求解磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由功能關(guān)系知道燈泡的功率等于線框重力的功率，由求解速度由能量守恒定律求解焦耳熱。6如圖（a）所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量為1 kg的單匝均勻正方形銅線框，在1位置以速度v0=3 m/s進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)t=0，此時(shí)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 V，在t=3 s時(shí)刻線框到達(dá)2位置開(kāi)始離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)此過(guò)程中vt圖象如圖（b）所示，那么: （）A線框右側(cè)邊兩端MN間的電壓為0.25 VB恒力F的大小為0.5 NC線框完全離開(kāi)磁場(chǎng)的瞬間位置3的速度大小為3 m/sD線框完全離開(kāi)磁場(chǎng)的瞬間位置3的速度大小為1m/s【答案】B【名師點(diǎn)睛】本題要抓住速度-時(shí)間圖象的斜率表示加速度根據(jù)加速度的變化判斷物體的受力情況還注意分析線框出磁場(chǎng)與進(jìn)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)情況的關(guān)系，就能正確解答。7在光滑水平面上，有一個(gè)粗細(xì)均勻的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的單匝正方形閉合線框abcd，在水平外力的作用下，從靜止開(kāi)始沿垂直磁場(chǎng)邊界方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖甲所示，測(cè)得線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小和運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示: （）A線框受到的水平外力一定是恒定的B線框邊長(zhǎng)與磁場(chǎng)寬度的比值為C出磁場(chǎng)的時(shí)間是進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的一半D出磁場(chǎng)的過(guò)程中外力做的功與進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中外力做的功相等【答案】B【名師點(diǎn)睛】此題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)知識(shí)的綜合，根據(jù)圖象上獲取的信息，結(jié)合分析線框的運(yùn)動(dòng)情況是解題的關(guān)鍵，要熟練運(yùn)用力學(xué)規(guī)律，如運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓第二定律和動(dòng)能定理解決電磁感應(yīng)的問(wèn)題8如圖所示，相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正方形線圈abcd邊長(zhǎng)為L(zhǎng)（L<d），質(zhì)量為m、電阻為R，將線圈在磁場(chǎng)上方h高處由靜止釋放，cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v0，cd邊剛離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度也為v0，則線圈穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中（從cd邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)起一直到ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)為止），則不正確的是: （）A感應(yīng)電流所做的功為mgdB感應(yīng)電流所做的功為2mgdC線圈的最小速度可能為mgR/B2L2D線圈的最小速度一定是【答案】A【解析】【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵根據(jù)根據(jù)線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場(chǎng)和剛穿出磁場(chǎng)時(shí)刻的速度都是，且全部進(jìn)入磁場(chǎng)將做加速運(yùn)動(dòng)，判斷出線圈進(jìn)磁場(chǎng)后先做變減速運(yùn)動(dòng)，也得出全部進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度是穿越磁場(chǎng)過(guò)程中的最小速度。9如圖所示，豎直光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻R，C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場(chǎng)區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向都垂直于導(dǎo)軌平面向外，區(qū)域C1中磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度隨時(shí)間按B1=b+kt（k>0）變化，C2中磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度恒為B2，一質(zhì)量為m、電阻為r、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬桿AB穿過(guò)區(qū)域C2的圓心C2垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，并恰能保持靜止。（軌道電阻不計(jì)，重力加速度大小為g。）則: （）A通過(guò)金屬桿的電流方向?yàn)閺腁到BB通過(guò)金屬桿的電流大小為C定值電阻的阻值為D整個(gè)電路中產(chǎn)生的熱功率【答案】BD【名師點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合，掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律和平衡條件的應(yīng)用，要注意產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效面積等于圓面積，不是整個(gè)矩形面積。10如圖所示，MN和PQ是電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌彎曲部分與平直部分平滑連接，頂端接一個(gè)阻值為R的定值電阻，平直導(dǎo)軌左端，有寬度為d，方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一電阻為r，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒從導(dǎo)軌處由靜止釋放，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)右邊界繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)并從桌邊水平飛出，已知離桌面高度為h，桌面離地高度為H，金屬棒落地點(diǎn)的水平位移為s，重力加速度為g，由此可求出金屬棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中: （）A流過(guò)金屬棒的最小電流B通過(guò)金屬棒的電荷量C金屬棒克服安培力所做的功D金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱【答案】AB【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵要熟練推導(dǎo)出感應(yīng)電荷量的表達(dá)式，這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)常用到，要在理解的基礎(chǔ)上記住。11如圖甲所示，光滑的平行豎直金屬導(dǎo)軌AB、CD相距L，在A、C之間接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間abcd矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向外、長(zhǎng)為5d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m、電阻為r、長(zhǎng)度也剛好為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒放在磁場(chǎng)下邊界ab上（與ab邊重合），現(xiàn)用一個(gè)豎直向上的力F拉導(dǎo)體棒，使它由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒剛要離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終垂直且保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，F(xiàn)隨導(dǎo)體棒與初始位置的距離x變化的情況如圖乙所示，已知重力加速度為g，下列判斷正確的是: （）A導(dǎo)體棒離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度大小為B導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量為C離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體棒兩端電壓為D導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生焦耳熱為【答案】ACD【名師點(diǎn)睛】本題考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)和功能關(guān)系的結(jié)合，對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題一定要正確分析安培力的大小和方向然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出牛頓第二定律方程或者平衡方程求解，注意金屬棒通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程通過(guò)R上的電量12如圖1所示，光滑的平行豎直金屬導(dǎo)軌AB、CD相距L，在A、C之間接一個(gè)阻值為R的電阻，在兩導(dǎo)軌間abcd矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導(dǎo)軌平面向外、高度為5d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m、電阻為r、長(zhǎng)度也剛好為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒放在磁場(chǎng)下邊界ab上（與ab邊重合）現(xiàn)用一個(gè)豎直向上的力F拉導(dǎo)體棒，使它由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終垂直且保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，F(xiàn)隨導(dǎo)體棒與初始位置的距離x變化的情況如圖2所示，下列判斷正確的是: （）A導(dǎo)體棒離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度大小為B導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電荷量為C離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)體棒兩端電壓為D導(dǎo)體棒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生焦耳熱為【答案】CD【名師點(diǎn)睛】本題考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)和功能關(guān)系的結(jié)合，對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題一定要正確分析安培力的大小和方向然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出牛頓第二定律方程或者平衡方程求解，注意金屬棒通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程通過(guò)R上的電量二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分）13（10分）如圖所示，兩條平行導(dǎo)軌MN、PQ的間距為L(zhǎng)，粗糙的水平軌道的左側(cè)為半徑為的光滑圓軌道，其最低點(diǎn)與右側(cè)水平直導(dǎo)軌相切，水平導(dǎo)軌的右端連接一阻值為R的定值電阻；同時(shí)，在水平導(dǎo)軌左邊寬度為的區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)將一金屬桿從圓軌道的最高點(diǎn)PM處由靜止釋放，金屬桿滑到磁場(chǎng)右邊界時(shí)恰好停止。已知金屬桿的質(zhì)量為、接入電路部分的電阻為R，且與水平導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，金屬桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，重力加速度大小為，求：（1）金屬桿剛到達(dá)水平軌道時(shí)對(duì)導(dǎo)軌的壓力大小N；（2）整個(gè)過(guò)程中通過(guò)金屬桿橫截面的電荷量；（3）整個(gè)過(guò)程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（2）設(shè)金屬桿在水平直導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，則這段時(shí)間內(nèi)金屬桿中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，其中磁通量的變化這段時(shí)間內(nèi)金屬桿上通過(guò)的平均電流為：通過(guò)金屬桿橫截面的電荷量為解得：。（3）在金屬桿運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，由能量守恒定律有：解得：?！久麕燑c(diǎn)睛】本題綜合考查了機(jī)械能守恒定律、動(dòng)能定理、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律等，關(guān)鍵要能運(yùn)用圖象法分析桿變減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，綜合性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生能力要求較高，需加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練，提高解題能力。14（10分）如圖所示，一光滑金屬直角形導(dǎo)軌豎直放置，邊水平。導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻為，電阻可忽略不計(jì)的金屬桿搭在導(dǎo)軌上，接觸點(diǎn)為、。時(shí)，B為一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外。（磁場(chǎng)范圍足夠大，桿與導(dǎo)軌始終接觸良好，不計(jì)接觸電阻）（1）若使金屬桿以速率勻速運(yùn)動(dòng)，且速度始終垂直于桿向下，求金屬桿所受到的安培力隨時(shí)間變化的表達(dá)式；（2）若保證金屬桿接觸點(diǎn)M不動(dòng)，N以速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，求電路中電流隨時(shí)間的表達(dá)式；（3）在（1）問(wèn)的基礎(chǔ)上，已知桿的質(zhì)量為，重力加速度，則求時(shí)刻外力F的瞬時(shí)功率?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】（1）根據(jù)安培力公式：，根據(jù)閉合電路歐姆定律公式：由于導(dǎo)線切割導(dǎo)線，則電動(dòng)勢(shì)為：，根據(jù)幾何關(guān)系則：則：，解得：。（3）根據(jù)能量守恒：，則根據(jù)功率公式：則：，可以得到：?！久麕燑c(diǎn)睛】本題綜合考查了機(jī)械能守恒定律、牛頓第二定律、閉合電路歐姆定律，關(guān)鍵理清過(guò)程，知道金屬桿勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的重力與安培力平衡。15（15分）如圖所示，虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊 K和質(zhì)量為m的“U”框型緩沖車(chē)廂。在車(chē)廂的底板上固定著兩個(gè)光滑水平絕緣導(dǎo)軌PQ、MN，緩沖車(chē)的底部固定有電磁鐵（圖中未畫(huà)出），能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面并隨車(chē)廂一起運(yùn)動(dòng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，設(shè)導(dǎo)軌右端QN是磁場(chǎng)的右邊界。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長(zhǎng)為L(zhǎng)。假設(shè)緩沖車(chē)以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下（碰前車(chē)廂與滑塊相對(duì)靜止），此后線圈與軌道磁場(chǎng)的作用使車(chē)廂減速運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)緩沖。 不計(jì)一切摩擦阻力。 （1）求滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Em的大??；（2）若緩沖車(chē)廂向前移動(dòng)距離L后速度為零（導(dǎo)軌未碰到障礙物），則此過(guò)程線圈abcd中通過(guò)的電荷量q和產(chǎn)生的焦耳熱Q各是多少？（3）若緩沖車(chē)以某一速度v0（未知）與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，緩沖車(chē)廂所受的最大水平磁場(chǎng)力為Fm。緩沖車(chē)在滑塊K停下后，其速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足：v= v0- x 。要使導(dǎo)軌右端不碰到障礙物，則緩沖車(chē)與障礙物C碰撞前，導(dǎo)軌右端與滑塊K的cd邊距離至少多大？BvK側(cè)視圖avdcbPQNMK俯視圖【答案】（1）nBLv0（2）（3）【解析】（3）若緩沖車(chē)以某一速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，滑塊相對(duì)磁場(chǎng)的速度大小為v0，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=nBL v0 線圈中感應(yīng)電流為 線圈ab邊受到的安培力F=nBIL 依題意有F=Fm 聯(lián)立得：由題意知：當(dāng)v=0時(shí)，解得：【名師點(diǎn)睛】本題是力、電、磁及能量綜合題，考查學(xué)生分析和理解科技成果的能力，運(yùn)用電磁感應(yīng)、電路及力學(xué)的基本規(guī)律進(jìn)行分析和解答，有一定的難度，考查學(xué)生綜合運(yùn)用物理知識(shí)解題的能力。16（15分）如圖，ab和cd為質(zhì)量m=0.1kg、長(zhǎng)度L=0.5m、電阻R=0.3的兩相同金屬棒，ab放在半徑分別為r1=0.5m和r2=1m的水平同心圓環(huán)導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中；cd跨放在間距也為L(zhǎng)=0.5m、傾角為的光滑平行導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B=0.2T方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。四條導(dǎo)軌由導(dǎo)線連接并與兩導(dǎo)體棒組成閉合電路，除導(dǎo)體棒電阻外其余電阻均不計(jì)。ab在外力作用下沿圓環(huán)導(dǎo)軌勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使cd在傾斜導(dǎo)軌上保持靜止。ab與兩圓環(huán)導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5，重力加速度為g=10m/s2。求：（1）從上向下看ab應(yīng)沿順時(shí)針還是逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)？（2）ab轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大??；（3）作用在ab上的外力的功率?！敬鸢浮浚?）順時(shí)針（2）40 rad/s（3）30W【解析】所以E=BL代入數(shù)據(jù)可得:E=所以：= 40 rad/s【名師點(diǎn)睛】此題是對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律以及能量守恒定律的考查，解題時(shí)要掌握旋轉(zhuǎn)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式，搞清電路的結(jié)構(gòu)以及整個(gè)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化的情況；此題是中等題，意在考查學(xué)生的綜合能力.