《电磁感应规律的综合应用》

1、电磁感应规律的综合应用1用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图1所示当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是() 图1AUab0.1 V BUab0.1 V CUab0.2 V DUab0.2 V2两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁应强度为B的匀强磁场垂直，如图2所示除电阻R外其余电阻不计现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则 ()图2A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电

2、流方向为abC金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FD电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少3如图3所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架 图3垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后()A导体棒ef的加速度一定大于g B导体棒ef的加速度一定小于gC导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同D导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒4如图4所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻

3、R，质量为m的金属棒ab(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场 图4方向与导轨平面垂直，用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中 ()A恒力F做的功等于电路产生的电能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C克服安培力做的功等于电路中产生的电能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和5如图10所示是磁悬浮列车运行原理模型两根平行直导轨间距为L，磁场磁感应强度B1B2，方向相反，同时以速度v沿直导轨向右匀速运动导轨上金属框电阻为R，运动时受到的阻力为Ff.则金属框运动的最大速度表达式为 ()图5Avm BvmCvm Dvm6如图

4、7甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角60斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力作用下始终处于静止状态规定ab的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0t时间内，图8中能正确反映流过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是 ()图7图87、如图9甲所示，在PQ，QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面一导线框abcdefa位于纸面内，框的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合导线框与磁

5、场区域的尺寸如图所示从t0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域以abcdef为线框中的电动势E的正方向，如图乙所示四个Et关系示意图中正确的是() 图98、均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图10所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，（1）求线框中产生的感应电动势大小; 图10（2）求cd两点间的电势差大小;（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。9如图11所示，两根竖直的平行光滑导轨MN、PQ，相距为L.在M与

6、P之间接有定值电阻R.金属棒ab的质量为m，水平搭在导轨上，且与导轨接触良好整个装置放在水平匀强磁场中，磁感应强度为B.金属棒和导轨电阻不计， 图11导轨足够长若开始就给ab竖直向下的拉力F，使其由静止开始向下做加速度为a(ag)的匀加速运动，试求出拉力F与时间t的关系式10如图12(a)所示，面积S0.2 m2的线圈，匝数n630匝，总电阻r1.0 ，线圈处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间t按图(b)所示规律变化，方向垂直线圈平面图(a)中的传感器可看成一个纯电阻R，并标有“3 V,0.9 W”，滑动变阻器R0上标有“10 ，1 A”试回答下列问题：图12(1)设磁场垂直于纸面向外为正方向

7、，试判断通过电流表的电流方向；(2)为了保证电路的安全，求电路中允许通过的最大电流；(3)若滑动变阻器触头置于最左端，为了保证电路的安全，图(b)中的t0最小值是多少？11如图13甲所示，足够长的金属导轨MN和PQ与一阻值为R的电阻相连，平行地放在水平桌面上，质量为m的金属杆ab可以无摩擦地沿导轨运动导轨与ab杆的电阻不计，导轨宽度为L.磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过整个导轨平面现给金属杆ab一个初速度v0，使ab杆向右滑行回答下列问题：图13(1)简述金属杆ab的运动状态，并在图乙中大致作出金属杆的vt图象；(2)求出回路的最大电流值Im并指出金属杆中电流流向；(3)当滑行过程中金属杆ab

8、的速度变为v时，求杆ab的加速度a；(4)电阻R上产生的最大热量Qm.12、 如图14所示，质量m1=0.1kg，电阻R1=0.3，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数=0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2=0.1的MN垂直于MM。 图14整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2.(

9、1)求框架开始运动时ab速度v的大小；（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小。13、如图15所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触斜面上水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止当a棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下运动已知a

10、棒、b棒和定值电阻的阻值均为R，b棒的质量为m，重力加速度为g，导轨电阻不计求： 图15(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度Ia与定值电阻R中的电流强度IR之比；(2)a棒质量ma；(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F. 电磁感应规律的综合应用答案：1、解析：题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流产生，把左半部分线框看成电源，其电动势为E，内电阻为，画出等效电路如图所示则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，且依题意知10 T/s.由E得E10 V0.2 V所以UIRR V0.1 V，由于a点电势低于b点电势，故

11、Uab0.1 V，即B选项正确答案：B2、 解析：金属棒刚释放时，弹簧处于原长，此时弹力为零，又因此时速度为零，因此也不受安培力作用，金属棒只受到重力作用，其加速度应等于重力加速度，故A 对；金属棒向下运动时，由右手定则可知，在金属棒上电流方向向右，则电阻等效为外电路，其电流方向为ba，故B错；金属棒速度为v时，安培力大小为FBIL，I，由以上两式得：F，故C对；金属棒下落过程中，由能量守恒定律知，金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒速度不为零时的动能以及电阻R上产生的热量，因此D错答案：AC3、解析：开关闭合前，导体棒只受重力而加速下滑闭合开关时有一定的初速度v0，若此时F安mg

12、，则F安mgma.若F安mg，则mgF安ma，F安不确定，A、B错误；无论闭合开关时初速度多大，导体棒最终的安培力和重力平衡，故C错误根据能量守恒定律可知D正确答案：D 4、解析：在此运动过程中做功的力有拉力、摩擦力和安培力，三力做功之和为棒ab动能的增加量，其中安培力做功将机械能转化为电能，故选项C、D是正确答案：CD 5、解析：当金属棒受到的安培力和阻力平衡时速度最大，根据EBL(vvm)，I，F安BIL,2F安Ff，解得vm，故C正确答案：C6、解析：由楞次定律可判定回路中的电流始终为ba，由法拉第电磁感应定律可判定回路电流大小恒定，故A错B对；由F安BIL可得F安随B的变化而变化，在0

13、t0时间内，F安方向向右，故外力F与F安等值反向，方向向左为负值；在t0t时间内，F安方向改变，故外力F方向也改变为正值综上所述，D项正确答案：BD7、解析：由右手定则分别判断bc，de，af三边切割磁感线产生感应电动势的大小和方向情况开始只有bc切割磁感线，EBLv，且方向与规定正方向相反；de边进入磁场后，bc、de均切割磁感线，且各自产生的感应电动势大小相等，方向相反，使得线框中的总电动势为零bc边离开磁场后，de与af两条边切割磁感线，产生的感应电动势大小为EBLvB2Lv3BLv，且方向为正方向，de边离开磁场后，只有af切割磁感线，产生的感应电动势大小为EB2Lv2BLv，且方向为

14、负方向，综合来看，C正确，故正确答案为C.8、解析：（1）cd边刚进入磁场时，线框速度v=线框中产生的感应电动势E=BLvBL(2)此时线框中电流 I=cd两点间的电势差U=I()=(3)安培力 F=BIL= 根据牛顿第二定律mg-F=ma,由a=0解得下落高度满足 h=9、解析：经过时间t，ab的速度为vat t时刻的安培力F安BILBLt由牛顿第二定律得：FmgF安ma 解之得Fm(ag)t答案：Fm(ag)t10、解析：(1)由楞次定律得，通过电流表的感应电流的方向向右(2)传感器正常工作时的电阻R10 ，工作电流I0.3 A，由于滑动变阻器工作电流是1 A，所以电路允许通过的最大电流为

15、I0.3 A.(3)滑动变阻器触头位于最左端时外电路的电阻为R外20 ，故电源电动势的最大值EI(R外r)6.3 V.由法拉第电磁感应定律E，解得t040 s.答案：(1)向右(2)0.3 A(3)40 s11、解析：(1)做加速度减小的减速运动直到停止运动图象如图所示(2)金属杆在导轨上做减速运动，刚开始时速度最大，感应电动势也最大，有EmBLv0所以回路的最大电流Im，金属杆上的电流方向从a到b.(3)EBLv，FBIL由闭合电路欧姆定律得I，由牛顿第二定律得Fma，解得a.(4)由能量守恒定律有：Qmmv.答案：(1)见解析(2)，ab(3) (4)mv12、解析：（1）对框架的压力框架受水平面的支持力来源:高&考%资(源#网依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力中的感应电动势中电流受到的安培力F框架开始运动时由上述各式代入数据解得（2）闭合回路中产生的总热量由能量守恒定律，得代入数据解得13、答案：(1)2：1(2)m(3)mgsin解析：(1)a棒沿导轨向上运动时，a棒、b棒及电阻R中的电流分