電磁感應(yīng)綜合典型例題

1、電磁感應(yīng)綜合典型例題1.電阻為R的矩形線框abcd，邊長ab=L，ad=h，質(zhì)量為m，自某一高度自由落下，通過一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h，如圖所示，若線框恰好以恒定速度通過磁場，線框中產(chǎn)生的焦耳熱是_（不考慮空氣阻力）2.一個質(zhì)量m=0.016kg、長L=0.5m，寬d=0.1m、電阻R=0.1的矩形線圈，從離勻強(qiáng)磁場上邊緣高h(yuǎn)1=5m處由靜止自由下落進(jìn)入磁場后，由于受到磁場力的作用，線圈恰能做勻速運(yùn)動（設(shè)整個運(yùn)動過程中線框保持平動），測得線圈下邊通過磁場的時間t=0.15s，取g=10m/s2，求：（1）勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度B；（2）磁場區(qū)域的高度h2；（3）通過磁場

2、過程中線框中產(chǎn)生的熱量，并說明其轉(zhuǎn)化過程3.用電阻為18的均勻?qū)Ь€彎成圖1中直徑D=0.80m的封定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。一根每米電阻為1.25的直導(dǎo)線PQ，沿圓環(huán)平面向左以3.0m/s的速度勻速滑行（速度方向與PQ垂直），滑行中直導(dǎo)線與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當(dāng)它通過環(huán)上A、B位置時，求： (l)直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向(2)此時圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率4. 圖1裝置中a、b是兩根平行直導(dǎo)軌，MN和OP是垂直跨在a、b上并可左右滑動的兩根平行直導(dǎo)線，每根長為L導(dǎo)軌上接入阻值分別為R和2R的兩個電阻和一個板長為L

3、'、間距為d的平行板電容器整個裝置放在磁感強(qiáng)度B垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場中當(dāng)用外力使MN以速率2v向右勻速滑動、OP以速率v向左勻速滑動時，兩板間正好能平衡一個質(zhì)量為m的帶電微粒，試問（1）微粒帶何種電荷？電量是多少？ （2）外力的機(jī)械功率和電路中的電功率各是多少？5. 如圖所示，在直線MN右邊的磁場方向垂直紙面向外，磁感強(qiáng)度B=0.3T，左邊是與它方向相反，磁感強(qiáng)度大小相等的磁場。用一根電阻為R=0.4的導(dǎo)線制成一個半徑為r=0.1m，頂角為90°角的兩個角交叉的閉合回路ABCDA?；芈吩诖艌鲋幸訫N上的一點(diǎn)O為軸，以角速度=200rad/s順時針方向轉(zhuǎn)動。求：若以O(shè)A邊恰在

4、OM位置開始計時，回路轉(zhuǎn)過1/4周期的時間內(nèi)，感應(yīng)電流多大？方向如何？6.如右圖所示，線圈由A位置開始下落，在磁場中受到的磁場力如果總小于它的重力，則它在A、B、C、D四個位置(B、D位置恰好線圈有一半在磁場中)時，加速度關(guān)系為：A. aAaBaCaDB. aAaCaBaDC. aAaCaDaBD. aAaCaBaD7.如圖所示，槽中有兩銅棒，左側(cè)液面下有5.6×10-3g Fe，溶液為足量的CuSO4。兩銅棒上分別由兩導(dǎo)線接在導(dǎo)軌ab兩端，導(dǎo)軌足夠長，導(dǎo)軌ac、eg兩段光滑且有垂直向里的大小為2T的磁場。 ce間無磁場但粗糙，長為2m，且0.9。導(dǎo)軌寬1m，導(dǎo)軌上有質(zhì)量為1kg的靜

5、止金屬棒MN，電阻為2。設(shè)開關(guān)閉合時開始反應(yīng)，反應(yīng)時電流恒定，且MN到達(dá)c點(diǎn)時Fe正好反應(yīng)完且此時MN已勻速運(yùn)動一段時間，當(dāng)MN到達(dá)c點(diǎn)時，打開開關(guān)，到ef時又閉合開關(guān)，從ef開始經(jīng)2s MN靜止。 求最后池中右側(cè)銅棒的質(zhì)量增加了多少？ 8.有一種磁性加熱裝置，其關(guān)鍵部分由焊接在兩個等大的金屬圓環(huán)上的n根間距相等的平行金屬條組成，成“鼠籠”狀。如圖所示，每根金屬條的長度為L，電阻為R，金屬環(huán)的直徑為D，電阻不計，圖中虛線所示的空間范圍內(nèi)存在著磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場的寬度恰好等于“鼠籠”金屬條的間距。 當(dāng)金屬環(huán)以角速度繞兩圓環(huán)的圓心的軸OO'旋轉(zhuǎn)時，始終有一根金屬條在垂直切割磁感線

6、?！笆蠡\”的轉(zhuǎn)動由一臺電動機(jī)帶動，這套設(shè)備的效率為，求電動機(jī)輸出的機(jī)械功率。9.對楞次定律的理解下面說法中不正確的是：A.應(yīng)用楞次定律本身只能確定感應(yīng)電流的磁場方向B.應(yīng)用楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向后，再由安培定則確定感應(yīng)電流的方向C.楞次定律所說的“阻礙”是指阻礙原磁場的變化，因而感應(yīng)電流的磁場方向也可能與原磁場方向相同D.楞次定律中“阻礙”二字的含義是指感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反10.如圖所示，固定在勻強(qiáng)磁場中的正方形導(dǎo)線框abcd，各邊長為l，其中ab是一段電阻為R的均勻電阻絲，其余三邊均為電阻可忽略的銅線。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里。現(xiàn)有一與ab段的材料、粗細(xì)、長

7、度都相同的電阻絲PQ架在導(dǎo)體框上，如圖所示，PQ以恒定速度從ad滑向bc，當(dāng)滑過l的距離時，通過aP段電阻絲的電流多大？方向如何？11.如圖所示，豎直放置的長直導(dǎo)線通以恒定電流，有一矩形線框與導(dǎo)線在同一平面。 在下列情況中線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的是：A.導(dǎo)線中電流變大B.線框向右平動C.線框向下平動D.線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動E.線框以直導(dǎo)線為軸轉(zhuǎn)動12.如圖所示，R1R2R3R410，E12V，內(nèi)阻不計。 ab是一根裸導(dǎo)線，兩端套在兩根延伸在勻強(qiáng)磁場中的裸導(dǎo)線上。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，ab長L0.5 m，電阻不計，可以自由滑動。 (1)當(dāng)S斷開時，求電流表和電壓表示數(shù)。 (2)當(dāng)S閉合的瞬間，

8、ab被卡住不動，求電流表和電壓表的示數(shù)，以及ab所受的磁場力。 (3)當(dāng)ab自由滑動后，它將向什么方向運(yùn)動？電流表和電壓表的示數(shù)如何變化？ 請做定性說明。 (4)當(dāng)電壓表示數(shù)逐漸接近12 V時，電流表的示數(shù)將怎樣？ab的速度最 后將趨向多大？(5)限制ab的速度在16 m/s，求電壓表和電流表的示數(shù)。 13.關(guān)于閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，以下說法中正確的是：A.跟穿過這一閉合電路的磁通量成正比 B.跟穿過這一閉合電路的磁感強(qiáng)度成正比C.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比 D.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比14.關(guān)于磁通量的概念，以下說法正確的是：A.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，穿過閉合回

9、路的磁通量也越大B.磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，線圈面積越大，穿過閉合回路的磁通量也越大C.穿過線圈的磁通量為零時，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零D.磁通量發(fā)生變化時，磁通密度也一定發(fā)生變化15.如圖所示，a、b是兩個相同的小燈泡。 燈泡電阻為r，rR。L是一個自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，它的電阻跟R相等。由于自感現(xiàn)象，開關(guān)S接通和斷開時，下列說法中正確的是：A.開關(guān)接通時，看到a先亮，b后亮B.開關(guān)接通時，IaIbC.開關(guān)斷開時，看到b先暗，a先亮一下再暗D.開關(guān)斷開時，IaIb1.【分析】線框通過磁場的過程中，動能不變。根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒，重力對線框所做的功全部轉(zhuǎn)化為線框中感應(yīng)電流的電能，最后又全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱所以，

10、線框通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=WG=mg2h=2mgh【解答】2mgh。2.【分析】線圈進(jìn)入磁場后受到向上的磁場力，恰作勻速運(yùn)動時必滿足條件：磁場力=重力由此可算出B并由運(yùn)動學(xué)公式可算出h2。由于通過磁場時動能不變，線圈重力勢能的減少完全轉(zhuǎn)化為電能，最后以焦耳熱形式放出【解答】線圈自由下落將進(jìn)入磁場時的速度（l）線圈的下邊進(jìn)入磁場后切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向從左至右，使線圈受到向上的磁場力勻速運(yùn)動時應(yīng)滿足條件（2）從線圈的下邊進(jìn)入磁場起至整個線圈進(jìn)入磁場做勻速運(yùn)動的時間以后線圈改做a=g的勻加速運(yùn)動，歷時所對應(yīng)的位移所以磁場區(qū)域的高度（3）因?yàn)閮H當(dāng)線圈的下邊在磁場中、線圈做勻速運(yùn)動過

11、程時線圈內(nèi)才有感應(yīng)電流，此時線圈的動能不變，由線圈下落過程中重力勢能的減少轉(zhuǎn)化為電能，最后以焦耳熱的形式釋放出來，所以線圈中產(chǎn)生的熱量【說明】這是力、熱、電磁綜合題，解題過程要分析清楚每個物理過程及該過程遵守的物理規(guī)律，列方程求解。3.【分析】直導(dǎo)線在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的這部分電路是電源。這部分電路端點(diǎn)的電壓為路端電壓。根據(jù)電磁感應(yīng)的規(guī)律可以確定感應(yīng)電動勢的大小和方向。直導(dǎo)線與圓環(huán)組成閉合回路，其等效電路為圖。由幾何關(guān)系，確定AB的長及R1、R2電阻的大小。圓環(huán)上發(fā)熱損耗的功率即電源輸出功率或外電阻上消耗的功率?！窘獯稹?1)設(shè)直導(dǎo)線AB段的長度為l,圓環(huán)

12、的直徑為D，直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E，則：根據(jù)題設(shè)幾何關(guān)系，l=D/2=0.40m。所以，電動勢 運(yùn)用右手定則可判定，直導(dǎo)線AB段中感應(yīng)電流的方向由A向B，B端電勢高于A端AB段直導(dǎo)線電阻為電源內(nèi)電阻r，r=1.25×0.40=0.50中電流之和）應(yīng)為設(shè)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率為P，則P=I2總R外=0.202×2.5=0.10W【說明】電磁感應(yīng)現(xiàn)象常與其他現(xiàn)象一起出現(xiàn)，就形成許多綜合題。這些綜合題常涉及到安培力、歐姆定律、電功率、牛頓定律、動量定理、動能定理、熱和功等。一道綜合題出現(xiàn)許多物理現(xiàn)象，這些物理現(xiàn)象或者一先一后出現(xiàn)或者同時出現(xiàn)，互相制約。解綜合題時，在弄清

13、題意后重要的是分析題目由哪些基本物理現(xiàn)象組成，再選用相應(yīng)的規(guī)律，分析物理過程，建立解題方程求解。4.分析】 兩導(dǎo)線向左、右移動時，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)兩個順向串聯(lián)的電池，使得電容器兩板分配到一定的電壓，從而使其中的微粒懸浮?！窘獯稹?(1)MN右滑時，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢1=2Blv，方向由N指向M。OP左滑時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢2=Blv，方向由O指向P。兩者同時滑動時，MN和OP可以看成兩個順向串聯(lián)的電源，電路中總的電動勢。=1+2=3Blv，方向沿NMOPN。由全電路歐姆定律得電路中的電流強(qiáng)度電容器兩端的電壓相當(dāng)于把電阻R看作電源NM的內(nèi)電阻時的路端電壓，即由于上板電勢比下

14、板高，故在兩板間形成的勻強(qiáng)電場方向豎直向下，可見懸浮于兩板間的微粒必帶負(fù)電設(shè)微粒的電量為q，由平衡條件（2）NM和OP兩導(dǎo)線所受安培力均為其方向都與它們的運(yùn)動方向相反勻速滑動時所加外力應(yīng)滿足條件因此，外力做功的機(jī)械功率電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流總的電功率可見，P外=P電，這正是能的轉(zhuǎn)化和守恒的必然結(jié)果。【說明】 這是電場、電路、磁場、電磁感應(yīng)和力學(xué)知識的綜合題，要學(xué)會綜合運(yùn)用知識去了解分析問題和解決問題，通過練習(xí)提高綜合運(yùn)用知識的能力。【分析】 本題閉合導(dǎo)線構(gòu)成相互垂直的兩個直角扇形，在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，由于MN兩側(cè)磁場方向相反，旋轉(zhuǎn)過程中，穿過回路所圍面積的磁通量要發(fā)生變化，因此產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，可用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求解，也可用=Blv和右手定則求解?！窘?/p>