12.3 電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 (教師版)

1、第三節(jié)電磁感應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用一、選擇題如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a,總電阻為R（指拉直時(shí)兩端的電阻），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過環(huán)平面，與環(huán)的最高R點(diǎn)A鉸鏈連接的長度為2a、電阻為號的導(dǎo)體棒AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí),B點(diǎn)的線速度為V，則這時(shí)AB兩端的電壓大小為（）BavBavA，丁B6-2BaV_C.3D.Bav解析：選A.擺到豎直位置時(shí)，AB切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢E=B2a（2v）=Bav.由ER1閉合電路歐姆定律，Uab=廠4巧Bav,故選A.24如圖所示，兩根平行光滑導(dǎo)軌豎直放置，相距L=0.1m,處于垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=10

2、T,質(zhì)量m=0.1kg、電阻為_=2Q的金屬桿；廣廠;ab接在兩導(dǎo)軌間，在開關(guān)S斷開時(shí)讓ab自由下落，ab下落過程中、始終保持與；x導(dǎo)軌垂直并與之接觸良好，設(shè)導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)，取g=10m/s2，當(dāng)下落h=0.8m時(shí)，開關(guān)S閉合.若從開關(guān)S閉合時(shí)開始計(jì)時(shí)，則ab下滑的速度v隨時(shí)間t變化的圖象是圖中的（）0if)i0iOfAECD解析：選D.開關(guān)S閉合時(shí)，金屬桿的速度v=j2gh=4m/s.感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv,感應(yīng)電流I=E/_，安培力F=BLI，聯(lián)立解出F=2N.因?yàn)镕mg=1N,故ab桿做減速直線運(yùn)動(dòng),速度減小，安培力也減小，加速度越來越小，最后加速度減為零時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，故D正確.豎直

3、平面內(nèi)有一形狀為拋物線的光滑曲面軌道，如圖所示，拋物線方程是y=x2，軌道下半部分處在一個(gè)水平向外的勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是尸a的直線（圖中虛線所示），一個(gè)小金屬環(huán)從拋物線上y=b（ba）處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長，金屬環(huán)沿拋物線下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是（）mgbBmv2C.mg（ba）D.mg（ba）+gmv2解析：選D.小金屬環(huán)進(jìn)入或離開磁場時(shí)，磁通量會(huì)發(fā)生變化，并產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生焦耳熱；當(dāng)小金屬環(huán)全部進(jìn)入磁場后，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，小金屬環(huán)最終在磁場中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由能量守恒可得產(chǎn)生的焦耳熱等于減少的機(jī)械能，即Q=fmv2+mgb-mga=mg（b-a）+2mv2.如圖所示，

4、用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長分別為L和2L的兩只閉合線框a和b，以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中勻速地拉到磁JxX：場外，則下列說法正確的是（）b；產(chǎn)生的焦耳熱之比為1:4xx!產(chǎn)生的焦耳熱之比為1：1通過銅絲某截面的電量之比為1：2通過銅絲某截面的電量之比為1：4解析：選AC.根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒可知，外力做功等于電能，而電能又全部轉(zhuǎn)化為焦耳.6XXX熱W=Q=aa(BLv)2LRvaWb=Qb=(B2Lv)22LRvb由電阻定律知R=2R，故W:W=1：4,A對B錯(cuò);baab由產(chǎn)生的電量q=R=琴得,Q:Q=1：2,C對D錯(cuò).ab5.（2010年高考全國卷II）如圖，空間某區(qū)域中有一

5、勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向水平，且垂直于紙面向里，磁場上邊界b和下邊界d水平.在豎直面內(nèi)有一矩形金屬線圈，線圈上下邊的距離很短，下邊水.平.線圈從水平面a開始下落.已知磁場上下邊界之間的距離大于水:平面a、b之間的距離.若線圈下邊剛通過水平面b、c（位于磁場中）和:d時(shí)，線圈所受到的磁場力的大小分別為Fb、Fc和Fd，貝l（）:A.FFFB.FFFD.FFAE.本題正確選項(xiàng)為BD.f安kF安kfk10.（2010年高考浙江理綜卷）半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為d,如圖所示.有一變化的磁場垂直于紙

6、面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖所示.擊=0時(shí)刻平板之間中心有一重力不計(jì)，電荷量為q的靜止微粒.則以下說法正確的是（）第2秒內(nèi)上極板為正極第3秒內(nèi)上極板為負(fù)極第2秒末微?；氐搅嗽瓉砦恢玫?秒末兩極板之間的電場強(qiáng)度大小為0.2nr2/d解析：選A.由圖知第2秒內(nèi)，磁場向里并均勻減小，由楞次定律知，環(huán)中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，因而上極板帶正電，A項(xiàng)正確；第3秒內(nèi)磁場向外且均勻增大，由楞次定律知，環(huán)中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，上極板仍帶正電，B項(xiàng)錯(cuò)誤；同理第1秒內(nèi)上極板帶正電，此微粒2秒內(nèi)先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，方向不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律知，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢為E感=兀汽詈=0.1nr2

7、，場強(qiáng)為E=+感=0.1nr2/d，D項(xiàng)錯(cuò)誤、IA-A-口工二、計(jì)算題QM:XXXxBV:XXXX:XXXx!si:XXXX:FNixX:12111.（2011年北京西城區(qū)抽樣）如圖所示，用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь€做成邊長為l的單匝正方形線框MNPQ,線框每一邊的電阻都相等.將線框置于光滑絕緣的水平面上.在線框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場，磁場邊界間的距離為21,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在垂直MN邊的水平拉力作用下,線框以垂直磁場邊界的速度v勻速穿過磁場.在運(yùn)動(dòng)過程中線框平面水平，且MN邊與磁場的邊界平行.求：（1）線框MN邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框中感應(yīng)電流的大??；線框MN邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，M、N兩

8、點(diǎn)間的電壓UMN；（3）在線框從MN邊剛進(jìn)入磁場到PQ邊剛穿出磁場的過程中，水平拉力對線框所做的功W.解析：（1）線框MN邊在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢E=Blv線框中的感應(yīng)電流i=e=BR-.(2)M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN=4e=4BIV.只有MN邊在磁場中時(shí)，線框運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=vB2l3v此過程線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q1=I2Rt=rB2l3v只有PQ邊在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q2=R-2B2l3v根據(jù)能量守恒定律得水平外力做的功W=Q1+Q2=.答案：見解析12.（2010年高考天津理綜卷）如圖所示，質(zhì)量m1=0.1kg，電阻R=0.3Q,長度1=0.4m的導(dǎo)體棒ab橫放在U形金屬框架

9、上.框架質(zhì)量m2=0.2kg，放在絕緣水平面上，與水平面間的動(dòng)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=0.1Q的MN垂直于MM.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(dòng)，始終與MM、NN保持良好接觸.當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)，框架開始運(yùn)動(dòng).設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2.(1)求框架開始運(yùn)動(dòng)時(shí)ab速度v的大?。?2)從ab開始運(yùn)動(dòng)到框架開始運(yùn)動(dòng)的過程中，MN上產(chǎn)生的熱量Q=O.1J，求該過程ab位移s的大小解析：(1)ab對框架的壓力F=m1g框架受水平面的支持力Fn=m2g+F1依題意，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則框架受到最大靜摩擦力f2=mF