高考物理电磁感应专题复习学案及答案

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高考物理电磁感应专题复习学案及答案

‎ ‎ 电磁感应规律的综合应用 ‎【命题趋向】‎ 电磁感应综合问题往往涉及力学知识(如牛顿运动定律、功、动能定理、能量守恒定律等)、电学知识(如电磁感应定律、楞次定律、直流电路知识、磁场知识等)等多个知识点,突出考查考生理解能力、分析综合能力,尤其从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力。在备考中应给予高度重视。‎ ‎【考点透视】‎ 电磁感应是电磁学的重点,是高中物理中难度较大、综合性最强的部分。这一章是高考必考内容之一。如感应电流产生的条件、方向的判定、自感现象、电磁感应的图象问题,年年都有考题,且多为计算题,分值高,难度大,而感应电动势的计算、法拉第电磁感应定律,因与力学、电路、磁场、能量、动量等密切联系,涉及知识面广,综合性强,能力要求高,灵活运用相关知识综合解决实际问题,成为高考的重点。因此,本专题是复习中应强化训练的重要内容。‎ ‎【例题解析】‎ 一、电磁感应与电路 题型特点:闭合电路中磁通量发生变化或有部分导体在做切割磁感线运动,在回路中将产生感应电动势,回路中将有感应电流。从而讨论相关电流、电压、电功等问题。其中包含电磁感应与力学问题、电磁感应与能量问题。‎ 解题基本思路:1.产生感应电动势的导体相当于一个电源,感应电动势等效于电源电动势,产生感应电动势的导体的电阻等效于电源的内阻. ‎ ‎2.电源内部电流的方向是从负极流向正极,即从低电势流向高电势. ‎ e ‎2v a c C ‎2R b d f v R B ‎3.产生感应电动势的导体跟用电器连接,可以对用电器供电,由闭合电路欧姆定律求解各种问题.‎ ‎4.解决电磁感应中的电路问题,必须按题意画出等效电 ‎ 路,其余问题为电路分析和闭合电路欧姆定律的应用. ‎ 例1.如图所示,两个电阻的阻值分别为R和2R,其余电阻不计,电容器的电容量为C,匀强磁场的磁感应强度为B, 方向垂直纸面向里,金属棒ab、cd 的长度均为l ,当棒ab以速度v 向左切割磁感应线运动时,当棒cd以速度2v 向右切割磁感应线运动时,电容 C的电量为多大? 哪一个极板带正电?‎ 解:画出等效电路如图所示:棒ab产生的感应电动势为:E1=Bl V ‎ a O ω b 棒ab产生的感应电动势为: E2=2Bl V 电容器C充电后断路,Uef = - Bl v /3,‎ Ucd= E2=2Bl V ‎ U C= Uce=7 BL V /3‎ Q=C UC=7 CBl V /3‎ 右板带正电。‎ 例2. 如图所示,金属圆环的半径为R,电阻的值为2R.金 属杆oa一端可绕环的圆心O旋转,另一端a搁在环 上,电阻值为R.另一金属杆ob一端固定在O点,另一端B固 第15/15页 ‎ ‎ 定在环上,电阻值也是R.加一个垂直圆环的磁感强度为B的 匀强磁场,并使oa杆以角速度ω匀速旋转.如果所有触点接触 良好,ob不影响oa的转动,求流过oa的电流的范围.‎ 解析:Oa 旋转时产生感生电动势,‎ 大小为:,E=1/2×Bωr2‎ 当Oa到最高点时,等效电路如图甲所示:‎ b a R O a b O R R 乙 甲 Imin =E/2.5R= Bωr2 /5R 当Oa与Ob重合时,环的电阻为0,等效电路如图 ‎16乙示:‎ Imax =E/2R= Bωr2 /4R ‎∴ Bωr2 /5R<I < Bωr2 /4R 二、电磁感应电路中的电量分析问题 例3.如图所示,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻 R的直角形金属导轨aoB(在纸面内),磁场方向垂 ‎ 直纸面朝里,另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、oB放置.保持导轨之间接触良好,‎ 金属导轨的电阻不计.现经历以下四个过程:①以速 率V移动d,使它与oB的距离增大一倍;②再以速 率V移动c,使它与oa的距离减小一半;③然后,‎ 再以速率2V移动c,使它回到原处;④最后以速率 ‎2V移动d,使它也回到原处.设上述四个过程中通过 电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则 o ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ a c b d R A. Q1=Q2=Q3=Q4 B. Q1=Q2=2Q3=2Q4 ‎ C. 2Q1=2Q2=Q3=Q4 D. Q1≠Q2=Q3≠Q4 ‎ ‎【解析】:设开始导轨d与OB的距离为x1,导轨c 与Oa的距离为x2,由法拉第电磁感应定律知,移动 c或d时产生的感应电动势: E==‎ ‎ 通过导体R的电量为:Q=I=Δt=‎ ‎ 由上式可知,通过导体R的电量与导体d或c移动的速度无关,由于B与R为定值,其电量取决于所围成面积的变化.‎ ‎①若导轨d与OB距离增大一倍,即由x1变2 x1,则所围成的面积增大了ΔS1=x1·x2;‎ ‎②若导轨c再与Oa距离减小一半,即由x2变为,则所围成的面积又减小了ΔS2=·2x1=x1·x2;‎ 第15/15页 ‎ ‎ ‎③若导轨c再回到原处,此过程面积的变化为ΔS3=ΔS2=·2x1=x1·x2;‎ ‎④最后导轨d又回到原处,此过程面积的变化为ΔS4=x1·x2;‎ 由于ΔS1=ΔS2=ΔS3=ΔS4,则通过电阻R的电量是相等的,即Q1=Q2=Q3=Q4. 所以选(A)。‎ 小结:本题难度较大,要求考生对法拉第电磁感应定律熟练掌握,明确电量与导轨运动速度无关,而取决于磁通量的变化,同时结合图形去分析物理过程,考查了考生综合分析问题的能力.‎ a c b d 例4.如图所示,两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平 面,导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回 路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧,两棒 的中间用细线绑住,它们的电阻均为R,回路上其余部分的电阻 不计。在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。开始 时,导体棒处于静止状态。剪断细线后,导体棒在运动过程中 (A ‎ D)‎ A.回路中有感应电动势 B.两根导体棒所受安培力的方向相同 C.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能守恒 D.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能不守恒 三、电磁感应中的单导轨问题 例5. 平行轨道PQ、MN两端各接一个阻值R1=R2 =8 Ω的电热丝,轨道间距L=1 m,轨道很长,本身电阻不计,轨道间磁场按如图所示的规律分布,其中每段垂直纸面向里和向外的磁场区域宽度为2 cm,磁感应强度的大小均为B=1 T,每段无磁场的区域宽度为1 cm,导体棒ab本身电阻r=1Ω,与轨道接触良好,现让ab以v=10 m/s的速度向右匀速运动.求:‎ ‎(1)当ab处在磁场区域时,ab中的电流为多大?ab两端的电压为多大?ab所受磁场力为多大?‎ ‎(2)整个过程中,通过ab的电流是否是交变电流?若是,则其有效值为多大?并画出通过ab的电流随时间的变化图象.‎ 解:(1)感应电动势E=BLv=10 V,‎ ab中的电流I= =2 A,‎ ab两端的电压为U=IR12=8 V,‎ ab所受的安培力为F=BIL=2 N,方向向左.‎ ‎(2)是交变电流,ab中交流电的周期T=2+ 2=0. 006‎ 第15/15页 ‎ ‎ ‎ s,由交流电有效值的定义,可得I2R(2)=2RT,即。‎ 通过ab的电流随时间变化图象如图所示.‎ 四、电磁感应中的双导轨问题 例6. 如图所示,平行且足够长的两条光滑金属导轨,相距 ‎0.5m,与水平面夹角为30°,不电阻,广阔的匀强磁场垂 直穿过导轨平面,磁感应强度B=0.4T,垂直导轨放置两 金属棒ab和cd,长度均为0.5m,电阻均为0.1Ω,质量 分别为0.1 kg和0.2 kg,两金属棒与金属导轨接触良好且 可沿导轨自由滑动.现ab棒在外力作用下,以恒定速度 v=1.5m/s沿着导轨向上滑动,cd棒则由静止释放,试 求: (取g=10m/s2)‎ ‎(1)金属棒ab产生的感应电动势;‎ ‎(2)闭合回路中的最小电流和最大电流;‎ ‎(3)金属棒cd的最终速度.‎ 解:(1) ‎ ‎(2)刚释放cd棒时,‎ cd棒受到安培力为: cd棒受到的重力为: Gcd=mg sin30º= 1N ; ‎ ‎ ;cd棒沿导轨向下加速滑动,既abcd闭合回路的;电流也将增大,所以最小电流为:; ‎ 当cd棒的速度达到最大时,回路的电流最大,此时cd棒的加速度为零。‎ 由 ‎ ‎(3)‎ 由 ‎ 五、电磁感应图象问题 第15/15页 ‎ ‎ 题型特点:在电磁感应现象中,回路产生的感应电动势、感应电流及磁场对导线的作用力随时间的变化规律,也可用图象直观地表示出来.此问题可分为两类(1)由给定的电磁感应过程选出或画出相应的物理量的函数图像;(2)由给定的有关图像分析电磁感应过程,确定相关的物理量.‎ 解题的基本方法:解决图象类问题的关键是分析磁通量的变化是否均匀,从而判断感应电动势(电流)或安培力的大小是否恒定,然后运用楞次定律或左手定则判断它们的方向,分析出相关物理量之间的函数关系,确定其大小和方向及在坐标在中的范围 B I B t/s O ‎ ‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 例7.在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电 流的正方向如图24所示,当磁场的 磁感应强度B随时间t如图变化时,‎ 在图中正确表示线圈感应电动势E 变化的是( )‎ E ‎2E0‎ E0‎ ‎-E0‎ ‎-2E0‎ O ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ t/s E ‎2E0‎ E0‎ ‎-E0‎ ‎-2E0‎ O ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ t/s E ‎2E0‎ E0‎ ‎-E0‎ ‎-2E0‎ O ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ t/s E ‎2E0‎ E0‎ ‎-E0‎ ‎-2E0‎ O ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ t/s A B C D ‎【解析】:在第1s内,由楞次定律可判定电流为正,其产生的感应电动势E1=,在第2s和第3s内,磁场B不变化,线圈中无感应电流,在第4s和第5s内,B减小,由楞次定律可判定,其电流为负,产生的感应电动势E1=,由于ΔB1=ΔB2,Δt2=2Δt1,故E1=2E2,由此可知,A选项正确.‎ 小结:考查了电磁感应现象中对图象问题的分析,要正确理解图象问题,必须能根据图象的定义把图象反映的规律对应到实际过程中去,又能根据对实际过程抽象对应到图象中去,最终根据实际过程的物理规律判断.‎ 例8.如图甲所示,由均匀电阻丝做成的正方形线框abcd的电阻为R,ab=bc=cd=da=l,现将线框以与ab垂直的速度v匀速穿过一宽度为2l、磁感应强度为B的匀强磁场区域,整个过程中ab、cd两边始终保持与边界平行,令线框的cd边刚与磁场左边界重合时t=0,电流沿abcda流动的方向为正.‎ ‎(1)求此过程中线框产生的焦耳热;‎ ‎(2)在图乙中画出线框中感应电流随时间变化的图象;‎ ‎(3)在图丙中画出线框中a、b两点间电势差Uab随时间t变化的图象.‎ 第15/15页 ‎ ‎ 解:(1)ab或cd切割磁感线所产生的感应电动势为,对应的感应电流为,ab或cd所受的安培.外力所做的功为W=,由能的转化和守恒定律可知,线框匀速拉出过程中所产生的焦耳热应与外力所做的功相等,即Q=W=。‎ ‎(2) 今,画出的图象分为三段,如图所示:‎ t=0~;‎ t=~;‎ t=~。‎ ‎(3)今U0 =Blv, 画出的图象分为三段,如图所示:‎ t=0~;‎ t=~;‎ t=~‎ 六、电磁感应中的线圈问题 例9.如图所示,将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出,穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续上升一段高度,然后落下并匀速进人磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动.求: ‎ ‎(1)线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度V2; ‎ b a B ‎(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1; ‎ ‎(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.‎ ‎【解析】(1)由于线框匀速进入磁场,则合力为零。有 第15/15页 ‎ ‎ ‎      mg=f+‎ 解得:v=  ‎ ‎(2)设线框离开磁场能上升的最大高度为h,则从刚离开磁场到刚落回磁场的过程中 ‎ (mg+f)×h=‎ ‎ (mg-f)×h=‎ 解得:v1==‎ ‎(3)在线框向上刚进入磁场到刚离开磁场的过程中,根据能量守恒定律可得 ‎+f(b+a)‎ 解得:Q=-f(b+a)‎ ‎【备考提示】:题目考查了电磁感应现象、导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则、动能定理和能量转化和守恒定律,而线框在磁场中的运动是典型的非匀变速直线运动,功能关系和能量守恒定律是解决该类问题的首选,备考复习中一定要突出能量在磁场问题中的应用。‎ 例10.如下图甲所示,边长为和L的矩形线框、互相垂直,彼此绝缘,可绕中心轴转动,将两线框的始端并在一起接到滑环C上,末端并在一起接到滑环D上,C、D彼此绝缘,外电路通过电刷跟C、D连接,线框处于磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场中,磁场边缘中心的张角为450,如下图乙所示(图中的圆表示圆柱形铁芯,它使磁铁和铁芯之间的磁场沿半径方向,如图箭头方向所示).不论线框转到磁场中的什么位置,磁场的方向总是沿着线框平面.磁场中长为的线框边所在处的磁感应强度大小恒为B,设线框和的电阻都是r,两个线框以角速度ω逆时针匀速转动,电阻R=2r。‎ ‎(1)求线框转到如乙图所示位置时,感应电动势的大小;‎ ‎(2)求转动过程中电阻R上电压的最大值;‎ ‎(3)从线框进入磁场开始计时,作出0~T(T是线框转动周期)的时间内通过R的电流随时间变化的图象;‎ ‎(4)求在外力驱动下两线框转 动一周所做的功.‎ 第15/15页 ‎ ‎ 解:(1)不管转到何位置,磁场 方向、速度方向都垂直,所以 ‎ 有 ‎(2)在线圈转动过程中,只有一个线框产生电动势,相当电源,另一线框与电阻R并联组成外电路,故 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎(3)流过R的电流 ‎ 图象如图所示。 (‎ ‎(4)每个线圈作为电源时产生的功率为`‎ ‎ ‎ 根据能量守恒定律得两个线圈转动一周外力所做的功为 ‎ ‎ ‎ 小结:电磁感应中的线圈问题为难度较大的综合问题,分析时注意(1)线圈是在无界还是有界磁场中运动及磁场的变化情况。(2)线圈在有界场中运动时应注意线圈各边进磁场、及出磁场的分析。(3)线圈问题常与感应电路的图象及能量问题综合应用。‎ ‎【专题训练与高考预测】‎ ‎1.如图所示,虚线所围区域内为一匀强磁场,闭合线圈abcd由静止开始运 动时,磁场对ab边的磁场力的方向向上,那么整个线圈应:( )‎ A.向右平动; B.向左平动;‎ C.向上平动; D.向下平动.‎ ‎2.如图所示,导线框abcd与通电直导线在同一平面内,直导线通有恒定电流 ‎ 并通过ad和bc的中点,当线圈向右运动的瞬间,则 ( )‎ A.线圈中有感应电流,且按顺时针方向 B.线圈中有感应电流,且按逆时针方向 C.线圈中有感应电流,但方向难以判断 D.由于穿过线框的磁通量为零,所以线框中没有感应电流。‎ 第15/15页 ‎ ‎ ‎3.两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度V1 沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速率向下V2匀速运动。重力加速度为g。以下说法正确的是 ( )‎ A.ab杆所受拉力F的大小为μmg+‎ B.cd杆所受摩擦力为零 C. 回路中的电流强度为 D.μ与大小的关系为μ=‎ ‎4.如图所示电路中,A、B是相同的两小灯.L是一个带铁芯的线 圈,电阻可不计.调节R,电路稳定时两灯都正常发光,则在 开关合上和断开时 ( )‎ 两灯同时点亮、同时熄灭. ‎ B.合上S时,B比A先到达正常发光状态.‎ C.断开S时,A、B两灯都不会立即熄灭,通过A、B两灯的 电流方向都与原电流方向相同.‎ D.断开S时,A灯会突然闪亮一下后再熄灭.‎ ‎5.在电磁感应现象中,下列说法中正确的是 ( )‎ A.感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反 B.闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流 C.闭合线杠放在匀强磁场中做切割磁感线运动,一定能产生感应电流 D.感应电流的磁场总是阻碍原来磁场磁通量的变化 ‎6.如图所示的装置中,导轨处于垂直纸面向里的磁场中,金属环 处于垂直纸面的匀强磁场(图中未画)中,要使放在导电轨道 上的金属棒ab在磁场中向右滑动,则穿过金属环的磁场应 ‎ ( )‎ A.方向向纸外,且均匀增强;‎ B.方向向纸外,且均匀减弱;‎ C.方向向纸里,且均匀增强;‎ D.方向向纸里,且均匀减弱;‎ ‎7.如图所示,水平地面上方有正交的电磁场,电场竖直向下,磁场垂直纸面向外,半圆形铝框从水平位置由静止开始下落,不计阻力,a,b两端落到地面上的次序是 ( )‎ 第15/15页 ‎ ‎ A.a先于b ‎ B.B先于a C.a、b同时落地 ‎ D.无法判定 ‎8.如图所示,在光滑绝缘的水平面上,一个质量为m、电阻为 R、边长为a的正方形金属框以速度向一有界匀强磁场滑 去,磁场的磁感应强度为B,从金属框开始进入磁场计时,‎ 经过时间t,金属框到达图中虚线位置,这段时间内产生的 总热量为Q,则t时刻金属框的即时速度为 ‎________。‎ ‎9.如图所示,一个变压器原副线圈的匝数比为3∶1,‎ 原线圈两端与平行导轨相接,今把原线圈的导轨 置于垂直纸面向里、磁感应强度为B=2T的匀强 磁场中,并在导轨上垂直放一根长为L=30cm的 导线ab,当导线以速度v=5m/s做切割磁感线的 匀速运动时(平动),副线圈cd两端的电压为 ‎________V。‎ ‎10.用水平力F将矩形线框abcd水平向左以速度v匀速拉 出磁场,开始时ab边和磁场边缘对齐,如图7-12所 示,设匀强磁场的磁感强度为B,方向垂直纸面向里,‎ 试针对这一过程,用能量转化为守恒定律导出法拉第 电磁感应定律。‎ ‎11.如图所示,质量M=100g的闭合铝框,用较长细线悬挂起来,静止铝框的中央距地面h=0.8m,今有一质量m=200g的磁铁以水平速度v0=10m/s射入并穿过铝框,落在距铝框原位置水平距离S=3.6m处。在磁铁穿过铝框后,求:‎ ‎(1)铝框向哪边偏转?能上升多高?‎ ‎(2)在磁铁穿过铝框的整个过程中,框中产生了多少电能?‎ 第15/15页 ‎ ‎ ‎12.如图所示,电动机牵引的是一根原来静止的长L=1m,质量m=0.1kg的金属棒MN,棒电阻R=1Ω,MN架在处于磁感强度B=1T的水平匀强磁场中的竖直放置的固定框架上,磁场方向与框架平面垂直,当导体棒上升h=3.8m时获得稳定速度,其产生的焦耳热Q=2J,电动机牵引棒时,伏特表、安培表的读数分别为7V、1A,已知电动机的内阻r=1Ω,不计框架电阻及一切摩擦,g取10m/s2,求:‎ ‎(1)金属棒所达到的稳定速度大小。‎ ‎(2)金属棒从静止开始运动到达稳定速度所需的时间。‎ ‎13.光滑的平行金属导轨长L=200cm,导轨宽d=10cm,它们所在的平面与水平方向成θ=300,导轨上端接一电阻R=0.8Ω的电阻,其它电阻不计,导轨放在垂直斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T,有一金属棒ab的质量m=500g,放在导轨最上端,如图,当ab棒从最上端由静止开始下滑,到滑离轨道时,电阻R上放出的热量Q=1J,g=10m/s2,求棒ab下滑过程中通过电阻R的最大电流?‎ ‎14.如图所示,水平面上固定有平行导轨,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。长度和导轨的宽均为L,ab的质量为m ,电阻为r,cd的质量为,电阻为2r。开始时ab、cd都垂直于导轨静止,不计摩擦。给ab一个向右的瞬时冲量I,在以后的运动中,求:cd的最大速度vm、最大加速度am、cd产生的电热Q是多少?(不计导轨电阻)‎ 第15/15页 ‎ ‎ ‎15.如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37o角,下端连接阻值为R的电阻,匀强磁场方向与导轨平面垂直,质量为0.2kg,电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.‎ ‎(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;‎ ‎(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小;‎ ‎(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向.‎ ‎(g=10m/s2,sin37o=0.6,cos37o=0.8)‎ 参考答案 ‎1.B,线圈abcd中磁通量变化产生感应电流,同时该电流在磁场中又要受到安培力的作用。ab边受安培力向上,根据左手定则判断电流方向ba,在线圈中沿badc方向,根据安培定则可知:感应电流的磁场方向垂直于纸面向里,由楞次定律可判断原磁通量是增加的,即线圈向左平动,选B.‎ ‎2.选B,本题可以用以下两种方法来求解,借此区分右手定则和楞次定律。方法一:首先用安培定则判断通电直导线周围的磁场方向(如图所示),对称性可知合磁通量Ф=0‎ ‎3.AD,cd杆不切割磁感应,不产生电动势,只有ab杆切割磁感线产生电动势E=BLV1,电流I= BLV1/2R,安培力F=ILB,ab杆在水平方向上受向右的拉力与向左的动摩擦力和安培力。‎ ‎4.‎ 第15/15页 ‎ ‎ B,合上S,B灯立即正常发光.A灯支路中,由于L产生的自感电动势阻碍电流增大,A灯将推迟一些时间才能达到正常发光状态.B正确.断开S,L中产生与原电流方向相同的自感电动势,流过B灯的电流与原电流反向。因为断开S后,由L作为电源的供电电流是从原来稳定时通过L中的电流值逐渐减小的,所以A、B两灯只是延缓一些时间熄灭,并不会比原来更亮.‎ ‎5.D,根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磙量的变化。原来的磁场若要减弱,则感应电流的磁场方向与原来磁场方向相同;若原来的磁场在增强,则两磁反向。产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量变化,虽然磁场的强弱在变化,但闭合线框平行磁场放入,磁通量不变(=0),不能产生感应电流,闭合线框在匀强磁场中平动时,线框中的磁通量不变,不能产生感应电流。‎ ‎6.A、D.本题“要使棒ab向右滑动”,是整个物理过程的结果,其原因是由于金属环的磁场发生变化。弄清因果关系,才能正确使用有关的定则和定律。‎ ‎7.A,铝框下落过程中,因电磁感应作用而在其a端积累正电荷、b端积累负电荷,这两种电荷又分别受到向下和向上的电场力的作用。‎ ‎8.‎ 根据能量守恒关系,有。‎ ‎9.0 ab匀速运动,产生恒定的电流,变压器铁心中磁通量不变,所以副线圈cd两端的感应电压为零。‎ ‎10.外力做功W=Flad=BIlab·lad=Blablad ①‎ 电流做功W′=t ②‎ 据能量守恒定律,因为线框是匀速拉出 所以W=W′ ③‎ 由①②③得:Lab·Lad=t ‎∴ε=证毕 ‎11.设磁铁与磁场作用后,磁铁速度v1铝框速度v2,磁铁做平抛运动 v1= ①‎ 磁铁穿铝框过程中,两者构成系统水平方向动量守恒。MV0=mv1+Mv2 ②‎ 而铝框向右上摆所能上升最大高度h= ③‎ 由①②③得:v2=2ms-1 h=0.2m 由能量守恒定律可得铝框中产生的电路 第15/15页 ‎ ‎ E电=mv20-mV21-mv22=1.7J ‎12.(1)电动机输入功率P1=IU=7W ①‎ 电动机输出功率使MN棒增加重力势能,并产生感应电流 电动机输出功率P2=(mg+)v ②‎ 由能量守恒得P1-I2rM=P2 ③‎ 由①②③且代入数据得:v=2ms-1(v′=-3ms-1舍去)‎ ‎(2)对棒加速上升过程应用动能定理 ‎(P1-I2rM)t-Q=mgh+mv2‎ ‎∴t==1s 13. 轨道末端v一定是最大速度。(可能一直加速或加速到vmax匀速下滑)‎ ‎14.(1)ab在F安向右变减速运动,cd在F安’向右变加速运动,当vab=vcd=v时,即cd达到vm,I=0,F安=0‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 第15/15页 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎15.(1)金属棒开始下滑的初速度为零,根据牛顿第二定律 ‎ mgsinθ-μmgcosθ=ma ‎ 解得: a=4m/s2 ‎ ‎(2)设金属棒运动达到稳定时,速度为v,所受安培力为F,棒在沿导轨方向受力平衡 ‎ mgsinθ-μmgcosθ-F=0 ‎ 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率 ‎ Fv=P ‎ 解得 m/s ‎ ‎(3)设电路中电流为I,两导轨间金属棒长为l,磁场的磁感应强度为B ‎ ‎ P=I2R ‎ 解得 T ‎ 磁场方向垂直导轨平面向上.‎ 第15/15页
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