当前位置:首页 >> 理化生 >>

电磁感应 升级版(教师版)


异形切割 1.如图所示, ,O 为圆心.环两个圆心角为 90° 的分别匀强,两磁感应强度的大 小相等,且均与垂直.杆 OM 可绕 O,M 端通过滑动触点与良好接触.在圆 心和间连电阻 R.杆 OM 以匀角速度 ω 逆时针,t=0 时恰好在图示位置.规定 从 a 到 b 流经电阻 R 的电流为正,和杆的电阻忽略不计,则杆从 t=0 开始周 的过程中,电流随 ωt 变化的图象是( C



A.

B.

C.

D.

2 如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场 方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为 B0.使该线框从静止开始绕过圆心 O、 垂直于半圆面的轴以角速度 ω 匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框保持图中 所示位置, 磁感应强度大小随时间线性变化. 为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电 流,磁感应强度随时间的变化率 A. B. 的大小应为( C ) C.

D.

3.(2010 新课标)21.如图所示,两个端面半径同为 R 的圆 柱形铁芯同轴水平放置,相对的 端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场。一铜质细直棒 ab 水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直。让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距 离为 0.2R 时铜棒中电动势大小为 E1,下落距离为 0.8R 时电动势大小为 E2。忽略涡流损耗 和边缘效应。 关于 A. C.

E1 、E2 的大小和铜棒离开磁场前两端的极性, 下列判断正确的是 ( D )
B. D.

E1 > E2 ,a 端为正 E1 < E2 ,a 端为正

E1 > E2 ,b 端为正 E1 < E2 ,b 端为正

4.在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,有一与磁场方向垂直长度为 L 金属杆 aO,已知 ab=bc=cO=L/3,a、c 与磁场中以 O 为圆心的同心圆(都为部分圆 弧)金属轨道始终接触良好.一电容为 C 的电容器接在轨道上,如图所示, 当金属杆在与磁场垂直的平面内以 O 为轴,以角速度ω 顺时针匀速转动 时:( AC ) A.Uac=2Ub0 B.Uac=2Uab

C.电容器带电量 Q 电压表示数为零

D.若在 eO 间连接一个电压表,则

5.(2008 上海)如图所示,竖直平面内有一半径为 r、内阻为 R1、粗细均匀的光滑半圆形 金属球,在 M、N 处与相距为 2r、电阻不计的平行光滑金属轨道 ME、NF 相接,EF 之间接 有电阻 R2,已知 R1=12R,R2=4R.在 MN 上方及 CD 下方有水平方向的匀强磁场 I 和 II, 磁感应强度大小均为 B.现有质量为 m、电阻不计的导体棒 ab,从半圆环的最高点 A 处由 静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,高平行轨 道中够长.已知导体棒 ab 下落 r/2 时的速度大小为 v1,下落到 MN 处的速度大小为 v2. (1)求导体棒 ab 从 A 下落 r/2 时的加速度大小. (2)若导体棒 ab 进入磁场 II 后棒中电流大小始终不变,求磁场 I 和 II 之间的距离 h 和 R2 上的电功率 P2. (3)若将磁场 II 的 CD 边界略微下移,导体棒 ab 刚进入磁场 II 时速度大小为 v3,要使其 在外力 F 作用下做匀加速直线运动,加速度大小为 a,求所加外力 F 随时间变化的关系式.

(1)导体棒受到重力和安培力的作用,注意此时导体棒的有效切割长度和外电路的串并联 情况. (2)导体棒 ab 进入磁场 II 后棒中电流大小始终不变,说明导体棒匀速运动,导体棒在下 落 h 的过程中做匀变速直线运动,根据运动规律可求出下落距离 h,根据并联电路可知 R2 上消耗的功率占整个电路的 ,总电功率等于导体棒重力功率. (3)正确进行受力分析,注意安培力的表达式,然后根据牛顿第二定律求解即可. 【解析】 (1)以导体棒为研究对象,棒在磁场 I 中切割磁感线,棒中产生产生感应电动势,导体棒 ab 从 A 下落 时,导体棒在重力与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律,得:

mg-BIL=ma,式中 式中:

, =4R

由以上各式可得到:

故导体棒 ab 从 A 下落 时的加速度大小为:



(2)当导体棒 ab 通过磁场 II 时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即:

式中:

解得: 导体棒从 MN 到 CD 做加速度为 g 的匀加速直线运动,有 vt2-v22=2gh,

得:



此时导体棒重力的功率为:



根据能量守恒定律,此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率,即 P 电

=P1+P2=PG=



所以,

=



故磁场 I 和 II 之间的距离

,和 R2 上的电功率



(3) 设导体棒 ab 进入磁场 II 后经过时间 t 的速度大小为 v't, 此时安培力大小为: 由于导体棒 ab 做匀加速直线运动,有 v't=v3+at 根据牛顿第二定律,有 F+mg-F′=ma

即:

由以上各式解得:

故所加外力 F 随时间变化的关系式为:



6.(2014 上海)33. (14 分)如图,水平面内有一光滑金属导轨,其 MN、PQ 边的电阻不 计,MP 边的电阻阻值 R=1.5Ω,MN 与 MP 的夹角为 135?,PQ 与 MP 垂直,MP 边长度小 于 1m。 将质量 m=2kg、 电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨上, 并与 MP 平行。 棒与 MN、 PQ 交点 G、 H 间的距离 L=4m, 空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场, 磁感应强度 B=0.5T。 在外力作用下,棒由 GH 处以一定的初速度向左做直线运动,运动时回路中的电流强度始终 与初始时的电流强度相等。 ? ? ? ? ?N (1)若初速度 v1=3m/s,求棒在 GH 处所受的安培力大小 FA; (2)若初速度 v2=1.5m/s,求棒向左移动距离 2m 到达 EF 所需 ? ? ?G ? ? 时间?t; ? E? ? ? ? (3)在棒由 GH 处向左移动 2m 到达 EF 处的过程中,外力做功 M W=7J,求初速度 v3 R ? ? ? ? ? F H Q ( 1 ) E1 = BLv1 = 0.5?4?3V = 6V, I1 = E1/R = 6/1.5= 4A , FA = P 4BI1L=8N, (2)E2=Bl2v2=0.5?4?1.5V=3V,I2=E2/R=3/1.5=2A,q=I2?t=BS/R=0.5?6/1.5=2, ?t=1s, (3)I3=E3/R=BLv3/R=4v3/3,q=I3?t3=2,W-I32R?t3=mv3’2/2-mv32/2,v3’=2v3, 7 代入得:3v32+4v3-7=0,v3=1m/s,v3=- m/s(舍去) 3 双杆模型 1.(2011 福建 17) 如图,足够长的 U 型光滑金属导轨平面与水平面成 ? 角(0< ? <90°), 其中 MN 平行且间距为 L,导轨平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。 金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑, 并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab 棒接入电路的 电阻为 R,当流过 ab 棒某一横截面的电量为 q 时,帮的速度大小为 v ,则金属棒 ab 在这一 过程中( B000000000000000000000000000000000000 )

1 ? A.F 运动的平均速度大小为 2 qR B.平滑位移大小为 BL
C.产生的焦耳热为 qBL?

B 2 L2? sin ? D.受到的最大安培力大小为 R
2.如图,ab 和 cd 是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN 和 是两根用细

线连接 的金属杆,其质量分别为 m 和 2m。竖直向上的外力 F 作用在杆 MN 上, 使两杆水平静止,并刚好与导轨接触; 两杆的总电阻为 R,导轨间距为 。整个 装置处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电

阻可忽略,重力加速度为 g。在 t=0 时刻将细线烧断,保持 F 不变,金属杆和导轨始终接触 良好。求 (1)细线烧断后,任意时刻两杆运动的速度之比; (2)两杆分别达到的最大速度。 【解析】 (1)根据初状态静止,有 t=0 时刻将细线烧断时, 在将细线烧断后,设安培力为 ,设 MN 加速度为 ,向上, ,M’N’加速度为 ,在

,向下,

,因为 MN 受安培力向下,M’N’ 受安培力向上,二者大

小相等,则

,向上;



向下, 所以在任意时刻两杆运动的加速度之比为 为 (2) 。①

, 因此在任意时刻两杆运动的速度之比

两杆达到最大速度时,皆受力平衡,对 M’N’ 有

,感应电动势

,电流

,安培力

,所以

,得

②联立①②解得



3.(2011 四川)如图所示, 间距 l=0.3m 的平行金属导轨 a1b1c1 和 a2b2c2 分别固定在两个竖直 面内,在水平面 a1b1b2a2 区域内和倾角 = 的斜面 c1b1b2c2 区域内分别有磁感应强度 、质量

B1=0.4T、方向竖直向上和 B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻 R=0.3

m1=0.1kg、长为 的相同导体杆 K、S、Q 分别放置在导轨上,S 杆的两端固定在 b1、b2 点, K、Q 杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于 K 杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻 质滑轮自然下垂,绳上穿有质量 m2=0.05kg 的小环。已知小环以 a=6 m/s2 的加速度沿绳下 滑,K 杆保持静止,Q 杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力 F 作用下匀速运动。不计导轨电阻 和滑轮摩擦,绳不可伸长。取 g=10 m/s2,sin (1)小环所受摩擦力的大小; (2)Q 杆所受拉力的瞬时功率 =0.6,cos =0.8。求

解析: (1)设小环受到摩擦力大小为

,则由牛顿第二定律得到

......................................① 代入数据得到 .................................②

说明:①式 3 分,②式 1 分 (2)设经过 K 杆的电流为 I1,由 K 杆受力平衡得到 .........................................③ 设回路总电流为 I ,总电阻为 R 总,有

............................................④

...................................⑤ 设 Q 杆下滑速度大小为 ,产生的感应电动势为 E,有

......................................⑥ ....................................⑦ ..................⑧ 拉力的瞬时功率为 联立以上方程得到 .........⑨ .......⑩

说明:③⑧式各 3 分,④⑤⑥各 1 分,⑦⑨⑩式各 2 分 4.如图所示,两根间距为 L 的金属导轨 MN 和 PQ,电阻不计,左端向上弯曲,其余水平, 水平导轨左端有宽度为 d、方向竖直向上的匀强磁场 I,右端有另一磁场 II,其宽度也为 d, 但方向竖直向下,磁场的磁感强度大小均为 B.有两根质量均为 m、电阻均为 R 的金属棒 a 和 b 与导轨垂直放置,b 棒置于磁场 II 中点 C、D 处,导轨除 C、D 两处(对应的距离极短) 外其余均光滑,两处对棒可产生总的最大静摩擦力为棒重力的 K 倍,a 棒从弯曲导轨某处由 静止释放. 当只有一根棒作切割磁感线运动时, 它速度的减小量与它在磁场中通过的距离成 正比,即△v∝△x.

(1)若 a 棒释放的高度大于 h,则 a 棒进入磁场 I 时会使 b 棒运动,判断 b 棒的运动方向并 求出 h. (2)若将 a 棒从高度小于 h 的某处释放,使其以速度 v 进入磁场 I,结果 a 棒以 的速度从 磁场 I 中穿出,求在 a 棒穿过磁场 I 过程中通过 b 棒的电量 q 和两棒即将相碰时 b 棒上的电 功率 Pb. (3)若将 a 棒从高度大于 h 的某处释放,使其以速度 v1 进入磁场 I,经过时间 t1 后 a 棒从

磁场 I 穿出时的速度大小为

,求此时 b 棒的速度大小,在如图坐标中大致画出 t1 时间内

两棒的速度大小随时间的变化图象,并求出此时 b 棒的位置.

(1)a 棒从 h 高处释放后在弯曲导轨上滑动时机械能守恒求得速度,根据法拉第电磁感应 定律求得电动势,在求出安培力. (2)流过电阻 R 的电量 q= △t,求出电流,求出电功率. (3)由于 a 棒从高度大于 h 处释放,因此当 a 棒进入磁场 I 后,b 棒开始向左运动.由于每 时每刻流过两棒的电流强度大小相等, 两磁场的磁感强度大小也相等, 所以两棒在各自磁场 中都做变加速运动,且每时每刻两棒的加速度大小均相同. 【解析】 (1)根据左手定则判断知 b 棒向左运动. a 棒从 h 高处释放后在弯曲导轨上滑动时机械能守恒,有 mgh= mv2 得 v= a 棒刚进入磁场 I 时 E=BLv 此时感应电流大小 I= 此时 b 棒受到的安培力大小 F=BIL 依题意,有 F=Kmg

求得 h= (2)由于 a 棒从小于进入 h 释放,因此 b 棒在两棒相碰前将保持静止. 流过电阻 R 的电量 q= △t

又 =

=

所以在 a 棒穿过磁场 I 的过程中,通过电阻 R 的电量 q= 将要相碰时 a 棒的速度

v= -

× =

此时电流 I=

此时 b 棒电功率 Pb=I2R=



(3)由于 a 棒从高度大于 h 处释放,因此当 a 棒进入磁场 I 后,b 棒开始向左运动.由于每 时每刻流过两棒的电流强度大小相等, 两磁场的磁感强度大小也相等, 所以两棒在各自磁场 中都做变加速运动,且每时每刻两棒的加速度大小均相同,所以当 a 棒在 t1 时间内速度改 变(v1- v1)= v1 时,b 棒速度大小也相应改变了 v1,即此时 b 棒速度大小为 v1. 两棒的速度大小随时间的变化图象大致如图所示:

通过图象分析可知,在 t1 时间内,两棒运动距离之和为 v1t1,所以在 t1 时间内 b 棒向左运 动的距离为△S=(v1t1-d) , 距离磁场 II 左边界距离为 △L= -△S= -v1t1.


相关文章:
电磁感应(教师版)
电磁感应(教师版)_理化生_高中教育_教育专区。专题一 .电磁感应现象 电磁感应现象 [知识点梳理]楞次定律 楞次定律 (一)电磁感应现象 1. 产生感应电流的条件:...
电磁感应(一)教师版
电磁感应(教师版) 1.如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为 L, 一理想电流表与两导轨相连,匀强 磁场与导轨平面垂直。一质量为 m、有效电阻为 R 的...
电磁感应(教师版)
电磁感应(教师版)_理化生_高中教育_教育专区。专题一 .电磁感应现象 楞次定律 电磁感应 [知识点梳理] (一)电磁感应现象 1. 产生感应电流的条件:穿过闭合电路的...
专题 电磁感应(教师版)知识内容+考题
专题 电磁感应(教师版)知识内容+考题_高三理化生_理化生_高中教育_教育专区。专题 电磁感应(教师版) 知识内容及考题专题【高考预测】 电磁感应(教师版) 电磁感应...
三年高考两年模拟(教师版)13电磁感应
专题13 电磁感应(教师版) 【考点预测】本考点一般以选项题和计算题两种形式出现,若是选项题一般考查对磁感应强度、磁感线、 安培力和洛仑兹力这些概念的理解, ...
电磁感应 教师版
电磁感应 教师版_理化生_高中教育_教育专区。高中物理 电磁感应 电 磁 感 应 19.如图所示,质量为 m 、长为 L 的直导线用两绝缘细线悬挂于 O、O ' ,并...
电磁感应的综合应用(教师版)
电磁感应的综合应用(教师版)_理化生_高中教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 电磁感应的综合应用(教师版)_理化生_高中教育_教育专区。期末复习 ...
人教版选修3-2第四章 电磁感应 假期作业(教师版)
人教版选修3-2第四章 电磁感应 假期作业(教师版)_理化生_高中教育_教育专区。第三章 电磁感应 假期作业(人教版选修 3-2) 1. 位于载流长直导线近旁的两根...
电磁感应(教师版卷3)
电磁感应(教师版卷3)_理化生_高中教育_教育专区。电磁感应(教师版卷3)一、选择题 2010年上海市黄浦、嘉定区高三下学期高考模拟(无答案) 1. 如图所示,闭合金属...
电磁感应知识类型总结教师版
电磁感应知识类型总结教师版考点一 电磁感应中的图像问题 电磁感应中常涉及 、、和 随时间 t 变 化的图像,即 B-t 图像、Φ -t 图像、E-t 图像和 I-t ...
更多相关标签:
电磁感应 | 法拉第电磁感应定律 | 电磁感应定律 | 电磁感应现象 | 电磁感应加热器dhjnkz | 电磁感应原理 | 电磁感应加热器 | 电磁感应封口机 |