電磁感應(yīng)力學(xué)綜合

電磁感應(yīng)力學(xué)綜合第1頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【例2】如圖所示，在一個(gè)光滑金屬框架上垂直放置一根長(zhǎng)l=0.4m的金屬棒ab，其電阻r=0.1Ω．框架左端的電阻R=0.4Ω．垂直框面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B=0.1T．當(dāng)用外力使棒ab以速度v=5m/s右移時(shí)，ab棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=____，通過(guò)ab棒的電流I=____．a(chǎn)b棒兩端的電勢(shì)差Uab=

，在電阻R上消耗的功率PR=______，在ab棒上消耗的發(fā)熱功率PR=____

，切割運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的電功率P=____

．

ab棒克服安培力做功的功率P=____

．

0.2v0.4A0.16v0.064W0.016W0.08W0.08W第2頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【例3】如圖所示，質(zhì)量為m的單桿ab以一定的初速度v0在光滑的水平軌道上運(yùn)動(dòng)，在安培力的作用下最終靜止，這個(gè)過(guò)程中安培力做了多少功？ab桿減少的的動(dòng)能去了哪里？回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？第3頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

【例4】如圖，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計(jì)，在M和P之間接有阻值為R＝3.0Ω的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)＝0.5m，其電阻為r＝1.0Ω

，與導(dǎo)軌接觸良好.整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B＝0.4T?，F(xiàn)使ab以v＝10m／s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。（1）ab中的電流多大?ab兩點(diǎn)間的電壓多大？（2）維持ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大？（3）ab向右運(yùn)動(dòng)1m的過(guò)程中，外力做的功是多少？電路中產(chǎn)生的熱量是多少？

RBrPMNaQbv（1）0.5A1.5V（2）0.1N（3）0.1J0.1J第4頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【例5】電阻為R的矩形線圈abcd，邊長(zhǎng)ab=L，ad=h，質(zhì)量為m，自某一高度自由下落，通過(guò)一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為h，如圖，如果線圈恰好以恒定速度通過(guò)磁場(chǎng)，問(wèn)線圈中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？2mgh第5頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二BabF【例6】如圖所示勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，質(zhì)量為m的單桿ab在外力F的作用下沿光滑的水平軌道上從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)距離s達(dá)到恒定的速度v，求回路中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？第6頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

【例7】一矩形線圈位于一隨時(shí)間t變化的磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直線圈所在的平面(紙面)向里，如下圖甲所示．磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨t的變化規(guī)律如圖乙所示．以I表示線圈中的感應(yīng)電流，以圖甲中線圈上箭頭所示方向的電流為正，則以下的I－t圖中正確的是()第7頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【例8】矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直．規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律如下圖所示．若規(guī)定順時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，下列i－t圖中正確的是()第9頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第10頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【例9】勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T，磁場(chǎng)寬度L=3m，一正方形金屬框邊長(zhǎng)ab=1m，每邊電阻r=0.2Ω，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖所示，求：（1）畫出金屬框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)的過(guò)程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I-t圖線（2）畫出ab兩端電壓的U-t圖線第11頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【例10】如圖所示，空間存在兩個(gè)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO′為其對(duì)稱軸。一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度υ0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO′對(duì)稱的位置時(shí)A．穿過(guò)回路的磁通量為零B．回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2Blυ0C．回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駾．回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同第12頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【例11】?jī)筛銐蜷L(zhǎng)的光滑導(dǎo)軌豎直放置，間距為L(zhǎng),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)軌所在平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，如圖所示。除電阻R外其余電阻不計(jì)?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧原長(zhǎng)位置由靜止釋放，則A.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(dòng)時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閍→bC.金屬棒的速度為v時(shí)，所受的按培力大小為F=D.電阻R上產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢(shì)能的減少第13頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第14頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【例5】如圖：把矩形線框abcd從勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出，是快拉還是慢拉做功多？第15頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(16分)(2010年寧波模擬)如下圖所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面與水平面夾角α＝30°，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為R.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡的電阻RL＝4R，定值電阻R1＝2R，電阻箱電阻調(diào)到使R2＝12R，重力加速度為g，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，試求：第16頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(1)金屬棒下滑的最大速度為多大？(2)當(dāng)金屬棒下滑距離為s0時(shí)速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開始下滑2s0的過(guò)程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱．第17頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【思維通道】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)金屬棒在F安＝mgsinθ時(shí)，速度最大．(2)金屬棒在下滑過(guò)程中能量守恒．第18頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第19頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第20頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1．(2009年高考天津理綜)如右圖所示，豎直放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直并良好接觸且無(wú)摩擦，棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時(shí)間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()第21頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二A．棒的機(jī)械能增加量B．棒的動(dòng)能增加量C．棒的重力勢(shì)能增加量

D．電阻R上放出的熱量【解析】棒受重力G、拉力F和安培力F安的作用．由動(dòng)能定理：WF－mgh＋W安＝ΔEk得WF＋W安＝ΔEk＋mgh即力F做的功與安培力做功的代數(shù)和等于機(jī)械能的增加量．選A.【答案】A第22頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2．如右圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m，由距磁場(chǎng)H高處自由下落，其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，線圈開始做減速運(yùn)動(dòng)，直到其上邊cd剛剛穿出磁場(chǎng)時(shí)，速度減為ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的一半，磁場(chǎng)的寬度也為L(zhǎng)，則線框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中發(fā)出的焦耳熱為()第23頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第24頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二【答案】

C第25頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3．用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2m，正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如右圖所示．當(dāng)磁場(chǎng)以10T/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是()第26頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二A．Uab＝0.1VB．Uab＝－0.1VC．Uab＝0.2VD．Uab＝－0.2V【答案】B第27頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1．如圖：兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌平面于水平面的夾角為α=30°，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，燈泡的電阻RL=4R，定值電阻R1=2R,，R2=12R，重力加速度為g，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，試求：（1）金屬棒下滑的最大速度是多少？（2）當(dāng)金屬棒下滑距離為s0時(shí)速度恰好達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開始下滑2s0

的過(guò)程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱。練習(xí)強(qiáng)化第28頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3．如圖：電動(dòng)機(jī)牽引一根原來(lái)靜止的、長(zhǎng)L為1m，質(zhì)量m為0.1kg的導(dǎo)體棒MN，其電阻R為1Ω，導(dǎo)體棒架在處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T,豎直放置的框架上。當(dāng)導(dǎo)體棒上升h為3.8m時(shí)獲得穩(wěn)定的速度，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量為2J，電動(dòng)機(jī)牽引棒時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別為7V和1A，電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻r為1Ω，不計(jì)框架電阻及一切摩擦。求：（1）棒能達(dá)到的穩(wěn)定速度；（2）棒從靜止到達(dá)到穩(wěn)定速度所需要的時(shí)間（g=10m/s2）

練習(xí)強(qiáng)化第29頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1．如圖：y軸右方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)半徑為r的直角扇形金屬框架，總電阻為R，不計(jì)重力及阻力，以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求從圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)1/4圓周過(guò)程中，外力做的功為多少？第30頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2．位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導(dǎo)線框abcd，ab邊長(zhǎng)L1=1m，bd長(zhǎng)L2=0.5m，線框的質(zhì)量m=0.2kg，電阻R=2Ω。其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，它的上、下邊界PP,，和QQ,均與ab