《電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用》

1、電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用1用均勻?qū)Ь€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(qiáng)磁場中，如圖1所示當(dāng)磁場以10 T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)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(dǎo)軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個(gè)固定的輕彈簧下端，金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌所在平面與磁應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，如圖2所示除電阻R外其余電阻不計(jì)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(yùn)動時(shí)，流過電阻R的電

2、流方向?yàn)閍bC金屬棒的速度為v時(shí)，所受的安培力大小為FD電阻R上產(chǎn)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(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)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(gè)裝置放在與框架 圖3垂直的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef從靜止下滑經(jīng)一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，則S閉合后()A導(dǎo)體棒ef的加速度一定大于g B導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于gC導(dǎo)體棒ef最終速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同D導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)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(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一個(gè)電阻

3、R，質(zhì)量為m的金屬棒ab(電阻也不計(jì))放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場 圖4方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力F把a(bǔ)b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(chǎn)生的電能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能C克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)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(yùn)行原理模型兩根平行直導(dǎo)軌間距為L，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B1B2，方向相反，同時(shí)以速度v沿直導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動導(dǎo)軌上金屬框電阻為R，運(yùn)動時(shí)受到的阻力為Ff.則金屬框運(yùn)動的最大速度表達(dá)式為 ()圖5Avm BvmCvm Dvm6如圖

4、7甲所示，光滑導(dǎo)軌水平放置在與水平方向夾角60斜向下的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定斜向下為正方向)，導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，除電阻R的阻值外，其余電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒ab在水平外力作用下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)規(guī)定ab的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，水平向右的方向?yàn)橥饬Φ恼较颍瑒t在0t時(shí)間內(nèi)，圖8中能正確反映流過導(dǎo)體棒ab的電流i和導(dǎo)體棒ab所受水平外力F隨時(shí)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(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面一導(dǎo)線框abcdefa位于紙面內(nèi)，框的鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界P重合導(dǎo)線框與磁

5、場區(qū)域的尺寸如圖所示從t0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個(gè)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(gè)Et關(guān)系示意圖中正確的是() 圖98、均勻?qū)Ь€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(zhì)量為m。將其置于磁感強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)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(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，（1）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小; 圖10（2）求cd兩點(diǎn)間的電勢差大小;（3）若此時(shí)線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件。9如圖11所示，兩根豎直的平行光滑導(dǎo)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(zhì)量為m，水平搭在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好整個(gè)裝置放在水平勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.金屬棒和導(dǎo)軌電阻不計(jì)， 圖11導(dǎo)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(yùn)動，試求出拉力F與時(shí)間t的關(guān)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(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)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(gè)純電阻R，并標(biāo)有“3 V,0.9 W”，滑動變阻器R0上標(biāo)有“10 ，1 A”試回答下列問題：圖12(1)設(shè)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(dǎo)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(zhì)量為m的金屬桿ab可以無摩擦地沿導(dǎo)軌運(yùn)動導(dǎo)軌與ab桿的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌寬度為L.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過整個(gè)導(dǎo)軌平面現(xiàn)給金屬桿ab一個(gè)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(yùn)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(dāng)滑行過程中金屬桿ab

8、的速度變?yōu)関時(shí)，求桿ab的加速度a；(4)電阻R上產(chǎn)生的最大熱量Qm.12、 如圖14所示，質(zhì)量m1=0.1kg，電阻R1=0.3，長度l=0.4m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上。框架質(zhì)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(jì)且足夠長。電阻R2=0.1的MN垂直于MM。 圖14整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動，始終與MM、NN保持良好接觸，當(dāng)ab運(yùn)動到某處時(shí)，框架開始運(yùn)動。設(shè)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(yùn)動時(shí)ab速度v的大??；（2）從ab開始運(yùn)動到框架開始運(yùn)動的過程中，MN上產(chǎn)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(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個(gè)定值電阻導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強(qiáng)磁場現(xiàn)對a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動，此時(shí)放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止當(dāng)a棒運(yùn)動到磁場的上邊界PQ處時(shí)，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動一小段距離后再向下滑動，此時(shí)b棒已滑離導(dǎo)軌當(dāng)a棒再次滑回到磁場上邊界PQ處時(shí)，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動已知a

10、棒、b棒和定值電阻的阻值均為R，b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計(jì)求： 圖15(1)a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動的過程中，a棒中的電流強(qiáng)度Ia與定值電阻R中的電流強(qiáng)度IR之比；(2)a棒質(zhì)量ma；(3)a棒在磁場中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動時(shí)所受的拉力F. 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)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(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，把左半部分線框看成電源，其電動勢為E，內(nèi)電阻為，畫出等效電路如圖所示則a、b兩點(diǎn)間的電勢差即為電源的路端電壓，設(shè)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(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢，故

11、Uab0.1 V，即B選項(xiàng)正確答案：B2、 解析：金屬棒剛釋放時(shí)，彈簧處于原長，此時(shí)彈力為零，又因此時(shí)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(yīng)等于重力加速度，故A 對；金屬棒向下運(yùn)動時(shí)，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?yàn)閎a，故B錯；金屬棒速度為v時(shí)，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(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能、金屬棒速度不為零時(shí)的動能以及電阻R上產(chǎn)生的熱量，因此D錯答案：AC3、解析：開關(guān)閉合前，導(dǎo)體棒只受重力而加速下滑閉合開關(guān)時(shí)有一定的初速度v0，若此時(shí)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(guān)時(shí)初速度多大，導(dǎo)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(yùn)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(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故選項(xiàng)C、D是正確答案：CD 5、解析：當(dāng)金屬棒受到的安培力和阻力平衡時(shí)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(yīng)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(shí)間內(nèi)，F(xiàn)安方向向右，故外力F與F安等值反向，方向向左為負(fù)值；在t0t時(shí)間內(nèi)，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(xiàng)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(chǎn)生感應(yīng)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(jìn)入磁場后，bc、de均切割磁感線，且各自產(chǎn)生的感應(yīng)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(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為EBLvB2Lv3BLv，且方向?yàn)檎较?，de邊離開磁場后，只有af切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為EB2Lv2BLv，且方向?yàn)?/p>

14、負(fù)方向，綜合來看，C正確，故正確答案為C.8、解析：（1）cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框速度v=線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLvBL(2)此時(shí)線框中電流 I=cd兩點(diǎn)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(shí)間t，ab的速度為vat t時(shí)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(yīng)電流的方向向右(2)傳感器正常工作時(shí)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(shí)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(yīng)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(yùn)動直到停止運(yùn)動圖象如圖所示(2)金屬桿在導(dǎo)軌上做減速運(yùn)動，剛開始時(shí)速度最大，感應(yīng)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(yīng)電動勢中電流受到的安培力F框架開始運(yùn)動時(shí)由上述各式代入數(shù)據(jù)解得（2）閉合回路中產(chǎn)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(dǎo)軌向上運(yùn)動時(shí)，a棒、b棒及電阻R中的電流分