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电磁感应三Microsoft Word 文档


第 3 课时

电磁感应中的电路与图象问题?

要点一 电磁感应中的电路问题 1.如图所示,顶角θ =45°的光滑金属导轨 MON 固定在水平面内,导轨处在磁感应 强度大小为 B、方向竖直的匀强磁场中.一根与 ON 垂直的导体棒在水平外力作用 下以恒定速度 v0 沿导轨 MON 向右运动,导体棒的质量为 m,导轨与导体棒单位长度 的电阻均为

r.导体棒与导轨接触点为 a 和 b,导体棒在滑动过程中始终保持与导 轨良好接触.t=0 时,导体棒位于顶点 O 处,求: (1)t 时刻流过导体棒的电流强度 I 和电流方向.

(2)导体棒作匀速直线运动时水平外力 F 的表达式.

(3)导体棒在 0~t 时间内产生的焦耳热 Q.

要点二 电磁感应中的图象问题 2.如图所示,图中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为 l,磁场方向 垂直纸面向里.abcd 是位于纸面内的梯形线圈,ad 与 bc 间的距离也为 l.t=0 时 刻,bc 边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度 v 沿垂直于磁场 区域边界的方向穿过磁场区域.取沿 a→b→c→d→a 的感应电流为正,则在线圈 穿越磁场区域的过程中,感应电流 I 随时间 t 变化的图线可能是 ( )

题型 1

电磁感应中的图象问题

【例 1】 如图所示,图中 A 是一边长为 l 的方形线框,电阻为 R.今维持线框以恒定 的速度 v 沿 x 轴运动,并穿过图中所示的匀强磁场 B 区域.若以 x 轴正方向作为 力的正方向,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则磁场对线框的作用力 F 随时间 t 的变化图线为下图中的 ( )

第 4 课时

电磁感应中的动力学和能量问题

要点一 电磁感应中的动力学问题 1.如图甲所示,两根足够长的直金属导轨 MN、 平行放置在倾角为θ 的绝缘斜面 PQ 上,两导轨间距为 L.M、P 两点间接有阻值为 R 的电阻.一根质量为 m 的均匀直金 属杆 ab 放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场 中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让 ab 杆沿导轨由静止 开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.

(1) b 向 a 方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出 ab 杆下滑过程中某 由 时刻的受力示意图. (2) 在加速下滑过程中,当 ab 杆的速度大小为 v 时,求此时 ab 杆中的电流及其 加速度的大小.

(3)求在下滑过程中,ab 杆可以达到的速度最大值.

要点二 电磁感应中的能量问题 2.如图所示,质量为 m,边长为 L 的正方形线框,在有界匀强磁场上方 h 高处由静 止自由下落,线框的总电阻为 R,磁感应强度为 B 的匀强磁场宽度为 2L.线框下落 过程中,ab 边始终与磁场边界平行且处于水平方向.已知 ab 边刚穿出磁场时线框 恰好做匀速运动.求: (1)cd 边刚进入磁场时线框的速度.

(2)线框穿过磁场的过程中,产生的焦耳热.

题型 1

单金属杆问题

【例 2】如图所示,电动机牵引一根原来静止的、长 L 为 1 m、质量 m 为 0.1 kg 的导体 棒 MN 上升,导体棒的电阻 R 为 1Ω ,架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强 度B为 1 T 的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直.当导体棒上升 h=3.8 m 时,获得 稳定的速 度,导体棒上产生的热量为 2 J.电动机牵引棒时,电压表、电流表的读数分别 为 7 V、1 A,电动机内阻 r 为 1Ω ,不计框架电阻及一切摩擦.求: (1)棒能达到的稳定速度.

(2)棒从静止至达到稳定速度所用的时间.

题型 3

双金属杆问题

【例 3】 如图所示,在水平台面上铺设两条很长但电阻可忽略的平行导轨 MN 和 PQ, 导轨间宽度 L=0.50 m.水平部分是粗糙的,置于匀强磁场中,磁感应强度 B=0.60 T, 方向竖直向上.倾斜部分是光滑的,该处没有磁场.直导线 a 和 b 可在导轨上滑动, 质量均为 m=0.20 kg,电阻均为 R=0.15Ω .b 放在水平导轨上,a 置于斜导轨上高 h=0.050 m 处,无初速释放.设在运动过程中 a、 间距离足够远,且始终与导轨 MN、 b PQ 接触并垂直,回路感应电流的磁场可忽略不计.求: (1)由导线和导轨组成回路的感应电流最大值是多少?

(2) 如果导线与水平导轨间的动摩擦因数μ =0.10,当导线 b 的速度达到最大值 时,导线 a 的加速度多大?

高考演练
题型 1 感应电流的产生和方向 【例 1】矩形导线框 abcd 固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂 直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度 B 随时间变化的规律如图所示. 若规定顺时针方向为感应电流 i 的正方向,下列各图中正确的是 ( )

题型 2

自感现象问题

【例 2】如图所示的电路中,三个相同的灯泡 a、b、c 和电感 L1、L2 与直流电源 连接,电感的电阻忽略不计,开关 S 从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有 ( )

A.a 先变亮,然后逐渐变暗 C.c 先变亮,然后逐渐变暗

B.b 先变亮,然后逐渐变暗 D.b、c 都逐渐变暗

1.如图所示,一个边长为 l 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场;一 个边长也为 l 的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直;虚线框对角线 ab 与导线 框的一条边垂直,ba 的延长线平分导线框.在 t=0 时,使导线框从图示位置开始以 恒定速度沿 ab 方向移动,直到整个导线框离开磁场区域.以 i 表示导线框中感应 电流的强度,取逆时针方向为正.下列表示 i—t 关系的图示中,可能正确的是 ( )

2.如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个电阻 R 和 r,导体棒 PQ 与三条 导线接触良好,匀强磁场的方向垂直纸面向里.导体棒的电阻可忽略.当导体棒向 左滑动时,下列说法正确的是 ( )

A.流过 R 的电流为由 d 到 c,流过 r 的电流为由 b 到 a B.流过 R 的电流为由 c 到 d,流过 r 的电流为由 b 到 a C.流过 R 的电流为由 d 到 c,流过 r 的电流为由 a 到 b D.流过 R 的电流为由 c 到 d,流过 r 的电流为由 a 到 b

3.两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 与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直,如图所示.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 A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B.金属棒向下运动时,流过电阻 R 的电流方向为 a→b C.金属棒的速度为 v 时,所受的安培力大小为 F= B
2





L v

2

R

D.电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少

4.一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心.若仅考虑地磁场的影响,则当航天飞 机位于赤道上空( )

A.由东向西水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 B.由西向东水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C.沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时,金属杆中感应电动势的方 向一定由下向上 D.沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时,金属杆中一定没有感应电动 势


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