電磁感應解答題專題

1、電磁感應解答題專題1.如圖所示，間距I = 0.3 m的平行金屬導軌 aibici和a2b2C2分別固定在兩個豎直面內，在水平面aibib2a2區(qū)域內和傾角 0= 37的斜面Cibib2C2區(qū)域內分別有磁感應強度Bi = 0.4 T、方向豎直向上和B2= i T、方向垂直于斜面向上的勻強磁場。電阻R= 0.3 Q質量mi= 0.i kg、長為I的相同導體桿 K、S、Q分別放置在導軌上，S桿的兩端固定在bi、b2點，K、Q桿可沿導軌無摩擦滑動且始終接觸良好。一端系于K桿中點的輕繩平行于導軌繞過輕質定滑輪自然下垂，繩上穿有質量m2= 0.05 kg的小環(huán)。已知小環(huán)以 a= 6 m/s2的加速度沿繩

2、下滑，K桿保持靜止，Q桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力F作用下勻速運動。不計導軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長。取g= 10 m/s2, sin 37 = 0.6, cos 37 = 0.8。求：(1) 小環(huán)所受摩擦力的大小。(2) Q桿所受拉力的瞬時功率。2.如圖所示，水平的平行虛線間距為d，其間有磁感應強度為 B的勻強磁場。一個長方形線圈的邊長分別為Li、L2,且L2V2，列車相對磁場以 V1 V2 的速度向后移動切割磁感線，金屬框中會產生感應電流，該電流受到向前的安培力即為列車向前行駛的驅 動力。如圖所示，設金屬框電阻為R,長PQ= L,寬NP = d，求：(1) 如圖為列車勻速行駛時的某一時

3、刻，MN、PQ均處于磁感應強度最大值處，此時金屬框內感應電流的大小和方向。(2) 列車勻速行駛s距離的過程中，矩形金屬線框產生的焦耳熱。10. 如圖所示，線圈 abed的面積是0.05 m2,共100匝，線圈電阻為 1場的磁感應強度為 B = n T,當線圈以300 r/min的轉速勻速轉動時，求：(1) 轉動中感應電動勢的最大值和有效值.(2 )電路中交流電壓表和電流表的示數(shù).(3) 線圈從圖示位置轉過90。的過程中通過電阻 R的電量.(4) 線圈從圖示位置轉過90。的過程中通電阻 R產生的熱量.1 0,外接電阻R= 9 0,勻強磁X X i X X11. 一個電阻為r、邊長為L的正方形線圈

4、abcd共N匝，線圈在磁感應強度為 直于磁感線的軸 OO以如圖所示的角速度3勻速轉動，外電路電阻為 R.(1) 在圖中標出此刻線圈感應電流的方向.(2) 線圈轉動過程中感應電動勢的最大值有多大？(3) 線圈平面與磁感線夾角為 60。時的感應電動勢為多大？設發(fā)電機由柴油機帶動，其他能量損失不計，線圈轉一周，柴油機做多少功？(5) 從圖示位置開始，線圈轉過60。的過程中通過 R的電量是多少？廿1h* tCR = 2 .2b + 2(x b)+ 2br = (2 _ 2b+ at2)rB -2b atI2= =2abBt4ab2B2tF2= ma+ :2眾b + at2 r答案：(1) BV B v

5、b (3)見解析 p2+ 1 r v2+ 1 r38解析：(1)回路中的總電阻為：R總=qR當導體棒ab以速度v勻速下滑時棒中的感應電動勢為：E = BLv此時棒中的感應電流為：1 =上-R總此時回路的總電功率為：P電=I2R總此時重力的功率為：P重=mgvsin 03據題給條件有：p電=3P重解得:mgvsin 0V 2R ，B=2LRsi n2vf，根據能的轉化和守恒定律可知:(2)設導體棒ab與導軌間的滑動摩擦力大小為1 mgvsi n =fv1解得：f = *mgsin 0導體棒ab減少的重力勢能等于增加的動能、回路中產生的焦耳熱以及克服摩擦力做功的和:1 2mgs in 0=mv2+

6、 Q+ fx3 1解得： Q = mgsin 0 Xmv2S斷開后，回路中的總電阻為：R總=2R流為I，導體棒ab下滑的距離為s,則: BLsE =At AtE = BLsR總 2RAt得:q= I AtBLs2R解得：s=夢，mg- 9MN、答案：見解析9解析：(1)磁場沿Ox方向運動，V1V2，等效金屬框相對磁場向 x軸負方向運動。由于此時刻PQ邊所在處的磁感應強度大小均為Bo且方向相反。金屬框產生的感應電動勢E = 2BoL(vi V2)感應電流I =ER2BoL vi V2R電流的方向根據右手定則可知為設經過時間t，金屬框MN、PQ所在處磁感應強度大小均為B，貝U B= Bocos c

7、oto=2dV1 V2得:o=n V1 V22BL V1 V2B0Li = R = 2 (v 1 V2)cos ot得到電流瞬時值的表達式為i= 2B0L(V1 V2)cosnV1 V2其最大值為2B0L V1 V2Im =交流電有效值為Im經歷的時間為t=Vs；矩形金屬線框的發(fā)熱功率為Q = I2Rt答案：2 2 22B0L V1 V22B0LSV1 V2(1)萬向為 NtMtQtPtN (2)-RV2(3)0.16 C得 Q=2Bo2l2svi-V22。10. (1)50 V 35.4 V (2)31.86 V 3.54 A 解析(1)E m= nBSw1300=100X X 0.05 X

8、 2 nX V = 50 V n60EmlE=一= 25 ：2 辱 35.4 V：2(2)電流表示數(shù)EI =3.54 AR+ r電壓表示數(shù)：U= IR3.54 X 9 V = 31.86 V(3 )從圖示位置轉過90的過程中，E = n,At_ E_又因為丨=RT7，所以q = I A t，1O 0.16 C.100 X X 0.05 nA nBASn解得：q =解得：qR+ rR+ r9+111.答案：(1)電流方向沿 dcba (2)Em= NBo2 1 2L (3)e = NBqL(4)W =nN%24(5)q =臥就R+ r2 R+ rNBwL2n%l2r(6)I = U=yJ2 R+

9、 ryj2 R+ r解析：(1)由右手定則可判定電流的方向沿dcba.E m= NBSj = NBwL 2(3)線圈平面與B成60角時的瞬時感應電動勢o 1 2e= Em cos60 = NBwL .電動勢的有效值e=q2電流的有效值i =總，柴油機做的功轉化為電能，線圈轉一周柴油機做的功W EItE2市t =NBwL 2德2nR+ r32 2 T 4 nN B wLR+ r、，E平均因為I平均=r十rN At R+ r故電量q = I平均 t =NBS sin60R+ r3NbE2 R+ r2NBwLII = 2 = .2 R+ r2NBwL RU= IR = . 2 R+ r(6)電流表顯

10、示干路電流的有效值，則讀數(shù)為 電壓表顯示路端電壓的有效值，則讀數(shù)為12. ( 1)第一個0.1s內電流為0.2A,第二個0.1s內電流為0.2A,依次類推(2) F=0.5N(3) P=0.32W13. (1)5 424 W (2)250 V (3)97%(4)減少大于一半解析由于發(fā)電機至升壓變壓器、降壓變壓器至學校距離較短，不必考慮這兩部分輸電導線上的功率損耗，發(fā)電機的電動勢E, 部分降在電源內阻上，另一部分為發(fā)電機的路端電壓Ui,升壓變壓器副線圈電壓U2的一部分降在輸電線上，其余的就是降壓變壓器原線圈電壓U3,而U4應為燈的額定電壓 U額.(1)對降壓變壓器：P3= P4= U4|4=門卩

11、燈=22 X 6X 40 W = 5 280 W4而 U3 = 1U4 = 880 V所以I3 =nP燈U35 280880對升壓變壓器：U1|1= U2|2= I線R+ U3|3= I3R + P3= 62X 4 W + 5 280 W = 5 424 W所以，發(fā)電機的輸出功率P出=5 424 W因為 U2= U3+ I 線 R= U3+ I3R = 880 V + 6X 4 V = 904 V11所以山=-U2 =一X 904 V = 226 V4 4又 U1I1 = U2I2U2I2所以 h= 412= 4I3= 24 AU1故 E= U1+ I1r = 226 V + 24X 1 V = 250