《電磁感應規(guī)律的綜合應用》

1、電磁感應規(guī)律的綜合應用1用均勻導線做成的正方形線框邊長為0.2 m，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強磁場中，如圖1所示當磁場以10 T/s的變化率增強時，線框中a、b兩點間的電勢差是() 圖1AUab0.1 V BUab0.1 V CUab0.2 V DUab0.2 V2兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻將質量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導軌接觸良好，導軌所在平面與磁應強度為B的勻強磁場垂直，如圖2所示除電阻R外其余電阻不計現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則 ()圖2A釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gB金屬棒向下運動時，流過電阻R的電

2、流方向為abC金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為FD電阻R上產生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少3如圖3所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻可不計的水平放置的導體棒，質量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個裝置放在與框架 圖3垂直的勻強磁場中，當導體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時間后閉合開關S，則S閉合后()A導體棒ef的加速度一定大于g B導體棒ef的加速度一定小于gC導體棒ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不同D導體棒ef的機械能與回路內產生的電能之和一定守恒4如圖4所示，固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻，但表面粗糙，導軌左端連接一個電阻

3、R，質量為m的金屬棒ab(電阻也不計)放在導軌上，并與導軌垂直，整個裝置放在勻強磁場中，磁場 圖4方向與導軌平面垂直，用水平恒力F把ab棒從靜止起向右拉動的過程中 ()A恒力F做的功等于電路產生的電能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能C克服安培力做的功等于電路中產生的電能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產生的電能和棒獲得的動能之和5如圖10所示是磁懸浮列車運行原理模型兩根平行直導軌間距為L，磁場磁感應強度B1B2，方向相反，同時以速度v沿直導軌向右勻速運動導軌上金屬框電阻為R，運動時受到的阻力為Ff.則金屬框運動的最大速度表達式為 ()圖5Avm BvmCvm Dvm6如圖

4、7甲所示，光滑導軌水平放置在與水平方向夾角60斜向下的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應強度B隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導體棒ab垂直導軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計，導體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止狀態(tài)規(guī)定ab的方向為電流的正方向，水平向右的方向為外力的正方向，則在0t時間內，圖8中能正確反映流過導體棒ab的電流i和導體棒ab所受水平外力F隨時間t變化的圖象是 ()圖7圖87、如圖9甲所示，在PQ，QR區(qū)域中存在著磁感應強度大小相等、方向相反的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面一導線框abcdefa位于紙面內，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界P重合導線框與磁

5、場區(qū)域的尺寸如圖所示從t0時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域以abcdef為線框中的電動勢E的正方向，如圖乙所示四個Et關系示意圖中正確的是() 圖98、均勻導線制成的單位正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質量為m。將其置于磁感強度為B的水平勻強磁場上方h處，如圖10所示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當cd邊剛進入磁場時，（1）求線框中產生的感應電動勢大小; 圖10（2）求cd兩點間的電勢差大小;（3）若此時線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h所應滿足的條件。9如圖11所示，兩根豎直的平行光滑導軌MN、PQ，相距為L.在M與

6、P之間接有定值電阻R.金屬棒ab的質量為m，水平搭在導軌上，且與導軌接觸良好整個裝置放在水平勻強磁場中，磁感應強度為B.金屬棒和導軌電阻不計， 圖11導軌足夠長若開始就給ab豎直向下的拉力F，使其由靜止開始向下做加速度為a(ag)的勻加速運動，試求出拉力F與時間t的關系式10如圖12(a)所示，面積S0.2 m2的線圈，匝數(shù)n630匝，總電阻r1.0 ，線圈處在變化的磁場中，磁感應強度B隨時間t按圖(b)所示規(guī)律變化，方向垂直線圈平面圖(a)中的傳感器可看成一個純電阻R，并標有“3 V,0.9 W”，滑動變阻器R0上標有“10 ，1 A”試回答下列問題：圖12(1)設磁場垂直于紙面向外為正方向

7、，試判斷通過電流表的電流方向；(2)為了保證電路的安全，求電路中允許通過的最大電流；(3)若滑動變阻器觸頭置于最左端，為了保證電路的安全，圖(b)中的t0最小值是多少？11如圖13甲所示，足夠長的金屬導軌MN和PQ與一阻值為R的電阻相連，平行地放在水平桌面上，質量為m的金屬桿ab可以無摩擦地沿導軌運動導軌與ab桿的電阻不計，導軌寬度為L.磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過整個導軌平面現(xiàn)給金屬桿ab一個初速度v0，使ab桿向右滑行回答下列問題：圖13(1)簡述金屬桿ab的運動狀態(tài)，并在圖乙中大致作出金屬桿的vt圖象；(2)求出回路的最大電流值Im并指出金屬桿中電流流向；(3)當滑行過程中金屬桿ab

8、的速度變?yōu)関時，求桿ab的加速度a；(4)電阻R上產生的最大熱量Qm.12、 如圖14所示，質量m1=0.1kg，電阻R1=0.3，長度l=0.4m的導體棒ab橫放在U型金屬框架上。框架質量m2=0.2kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動摩擦因數(shù)=0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，電阻不計且足夠長。電阻R2=0.1的MN垂直于MM。 圖14整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab從靜止開始無摩擦地運動，始終與MM、NN保持良好接觸，當ab運動到某處時，框架開始運動。設框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2.(

9、1)求框架開始運動時ab速度v的大小；（2）從ab開始運動到框架開始運動的過程中，MN上產生的熱量Q=0.1J，求該過程ab位移x的大小。13、如圖15所示，兩條平行的光滑金屬導軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導軌上端連接一個定值電阻導體棒a和b放在導軌上，與導軌垂直并良好接觸斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內，存在著垂直穿過斜面向上的勻強磁場現(xiàn)對a棒施以平行導軌斜向上的拉力，使它沿導軌勻速向上運動，此時放在導軌下端的b棒恰好靜止當a棒運動到磁場的上邊界PQ處時，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導軌向上運動一小段距離后再向下滑動，此時b棒已滑離導軌當a棒再次滑回到磁場上邊界PQ處時，又恰能沿導軌勻速向下運動已知a

10、棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質量為m，重力加速度為g，導軌電阻不計求： 圖15(1)a棒在磁場中沿導軌向上運動的過程中，a棒中的電流強度Ia與定值電阻R中的電流強度IR之比；(2)a棒質量ma；(3)a棒在磁場中沿導軌向上運動時所受的拉力F. 電磁感應規(guī)律的綜合應用答案：1、解析：題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產生感應電動勢，從而在線框中有感應電流產生，把左半部分線框看成電源，其電動勢為E，內電阻為，畫出等效電路如圖所示則a、b兩點間的電勢差即為電源的路端電壓，設l是邊長，且依題意知10 T/s.由E得E10 V0.2 V所以UIRR V0.1 V，由于a點電勢低于b點電勢，故

11、Uab0.1 V，即B選項正確答案：B2、 解析：金屬棒剛釋放時，彈簧處于原長，此時彈力為零，又因此時速度為零，因此也不受安培力作用，金屬棒只受到重力作用，其加速度應等于重力加速度，故A 對；金屬棒向下運動時，由右手定則可知，在金屬棒上電流方向向右，則電阻等效為外電路，其電流方向為ba，故B錯；金屬棒速度為v時，安培力大小為FBIL，I，由以上兩式得：F，故C對；金屬棒下落過程中，由能量守恒定律知，金屬棒減少的重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能、金屬棒速度不為零時的動能以及電阻R上產生的熱量，因此D錯答案：AC3、解析：開關閉合前，導體棒只受重力而加速下滑閉合開關時有一定的初速度v0，若此時F安mg

12、，則F安mgma.若F安mg，則mgF安ma，F(xiàn)安不確定，A、B錯誤；無論閉合開關時初速度多大，導體棒最終的安培力和重力平衡，故C錯誤根據(jù)能量守恒定律可知D正確答案：D 4、解析：在此運動過程中做功的力有拉力、摩擦力和安培力，三力做功之和為棒ab動能的增加量，其中安培力做功將機械能轉化為電能，故選項C、D是正確答案：CD 5、解析：當金屬棒受到的安培力和阻力平衡時速度最大，根據(jù)EBL(vvm)，I，F(xiàn)安BIL,2F安Ff，解得vm，故C正確答案：C6、解析：由楞次定律可判定回路中的電流始終為ba，由法拉第電磁感應定律可判定回路電流大小恒定，故A錯B對；由F安BIL可得F安隨B的變化而變化，在0

13、t0時間內，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負值；在t0t時間內，F(xiàn)安方向改變，故外力F方向也改變?yōu)檎稻C上所述，D項正確答案：BD7、解析：由右手定則分別判斷bc，de，af三邊切割磁感線產生感應電動勢的大小和方向情況開始只有bc切割磁感線，EBLv，且方向與規(guī)定正方向相反；de邊進入磁場后，bc、de均切割磁感線，且各自產生的感應電動勢大小相等，方向相反，使得線框中的總電動勢為零bc邊離開磁場后，de與af兩條邊切割磁感線，產生的感應電動勢大小為EBLvB2Lv3BLv，且方向為正方向，de邊離開磁場后，只有af切割磁感線，產生的感應電動勢大小為EB2Lv2BLv，且方向為

14、負方向，綜合來看，C正確，故正確答案為C.8、解析：（1）cd邊剛進入磁場時，線框速度v=線框中產生的感應電動勢E=BLvBL(2)此時線框中電流 I=cd兩點間的電勢差U=I()=(3)安培力 F=BIL= 根據(jù)牛頓第二定律mg-F=ma,由a=0解得下落高度滿足 h=9、解析：經(jīng)過時間t，ab的速度為vat t時刻的安培力F安BILBLt由牛頓第二定律得：FmgF安ma 解之得Fm(ag)t答案：Fm(ag)t10、解析：(1)由楞次定律得，通過電流表的感應電流的方向向右(2)傳感器正常工作時的電阻R10 ，工作電流I0.3 A，由于滑動變阻器工作電流是1 A，所以電路允許通過的最大電流為

15、I0.3 A.(3)滑動變阻器觸頭位于最左端時外電路的電阻為R外20 ，故電源電動勢的最大值EI(R外r)6.3 V.由法拉第電磁感應定律E，解得t040 s.答案：(1)向右(2)0.3 A(3)40 s11、解析：(1)做加速度減小的減速運動直到停止運動圖象如圖所示(2)金屬桿在導軌上做減速運動，剛開始時速度最大，感應電動勢也最大，有EmBLv0所以回路的最大電流Im，金屬桿上的電流方向從a到b.(3)EBLv，F(xiàn)BIL由閉合電路歐姆定律得I，由牛頓第二定律得Fma，解得a.(4)由能量守恒定律有：Qmmv.答案：(1)見解析(2)，ab(3) (4)mv12、解析：（1）對框架的壓力框架受水平面的支持力來源:高&考%資(源#網(wǎng)依題意，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力中的感應電動勢中電流受到的安培力F框架開始運動時由上述各式代入數(shù)據(jù)解得（2）閉合回路中產生的總熱量由能量守恒定律，得代入數(shù)據(jù)解得13、答案：(1)2：1(2)m(3)mgsin解析：(1)a棒沿導軌向上運動時，a棒、b棒及電阻R中的電流分