法拉第電磁感應(yīng)定律_拔高訓(xùn)練

1某空間有勻強(qiáng)磁場，一面積為0.1m2匝數(shù)為100的閉合線圈垂直于磁場放置，在0.4s內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度從0.02T均勻增加到0.08T，則線圈中磁通量的變化量為Wb，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為 V2（2015惠州校級(jí)模擬）均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m將其置于磁感強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場上方h處，如圖所示線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)：求：（1）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大?。唬?）求cd兩點(diǎn)間的電勢差大?。唬?）若此時(shí)線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件3（2015遵義校級(jí)模擬）如圖所示，電阻忽略不計(jì)的兩根兩平行光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，其上端接一阻值為3的電阻R在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場B，磁場區(qū)域的高度為d=0.5m導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=0.2kg、電阻Ra=3；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb=0.1kg、電阻Rb=6，它們分別從圖中M、N處同時(shí)由靜止開始沿導(dǎo)軌向下滑動(dòng)，且都能勻速穿過磁場區(qū)域，當(dāng)b 剛穿出磁場時(shí)a正好進(jìn)入磁場（不計(jì)a、b之間的作用）求：（1）在整個(gè)過程中，a棒和b棒分別克服安培力做了多少功？（2）在b穿過磁場區(qū)域過程中，電阻R產(chǎn)生的電熱；（3）M點(diǎn)和N點(diǎn)距L1的高度分別為多少？4（2015奉賢區(qū)一模）如圖甲，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成=30角固定，M、P之間接電阻箱R，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r現(xiàn)從靜止釋放桿a b，測得最大速度為vm改變電阻箱的阻值R，得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示已知軌距為L=2m，重力加速度g取l0m/s2，軌道足夠長且電阻不計(jì)求：（1）桿a b下滑過程中感應(yīng)電流的方向及R=0時(shí)最大感應(yīng)電動(dòng)勢E的大??；（2）金屬桿的質(zhì)量m和阻值r；（3）當(dāng)R=4時(shí)，求回路瞬時(shí)電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W5（2015春連城縣校級(jí)期末）如圖所示，一U形金屬框的可動(dòng)邊AC長0.1m，勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度為0.5T，AC以8m/s的速度水平向右移動(dòng)，電阻R為5，（其它電阻均不計(jì)）（1）計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的大??；（2）求出電阻R中的電流有多大？6（2015春濮陽期末）如圖甲所示，足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37，寬度為0.5m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1質(zhì)量為0.2kg的導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，距離頂端1m，接入電路的電阻為1，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示先固定導(dǎo)體棒MN，2s后讓MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光重力加速度g取10m/s2，sin37=0.6求（1）1s時(shí)流過小燈泡的電流大小和方向；（2）小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時(shí)消耗的電功率；（3）小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒MN運(yùn)動(dòng)的速度參考答案1某空間有勻強(qiáng)磁場，一面積為0.1m2匝數(shù)為100的閉合線圈垂直于磁場放置，在0.4s內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度從0.02T均勻增加到0.08T，則線圈中磁通量的變化量為0.006Wb，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為1.5 V考點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律；磁通量菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有專題：電磁感應(yīng)與電路結(jié)合分析：穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而出現(xiàn)感應(yīng)電流由法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢的大小解答：解：閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)讓磁感強(qiáng)度在0.4s內(nèi)由0.02T均勻地增加到0.08T所以穿過線圈的磁通量變化量是：=21=（B2B1）S=0.006Wb根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢大小為：E=N=100=1.5V故答案為：0.006，1.5點(diǎn)評(píng)：感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率有關(guān)，而與磁通量變化量及磁通量沒有關(guān)系，由此求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢，而瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢則由E=BLV，式中L是有效長度，V是切割磁感線的速度2（2015惠州校級(jí)模擬）均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m將其置于磁感強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場上方h處，如圖所示線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)：求：（1）求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大??；（2）求cd兩點(diǎn)間的電勢差大??；（3）若此時(shí)線框加速度恰好為零，求線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有專題：電磁感應(yīng)功能問題分析：（1）線框先自由下落，由高度h求得速度v，由E=BLv求解感應(yīng)電動(dòng)勢的大?。?）cd兩點(diǎn)間的電勢差大小等于外電壓，等于E（3）若此時(shí)線框加速度恰好為零，線框所受的安培力與重力平衡，推導(dǎo)出安培力表達(dá)式，由平衡條件求解h解答：解：（1）線框進(jìn)入磁場前做自由落體運(yùn)動(dòng)，由機(jī)械能守恒定律得：mgh=mv2，cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢：E=BLv，解得：E=BL；（2）此時(shí)線框中電流為：I=，cd兩點(diǎn)間的電勢差：U=I=BL；（3）安培力：F=BIL=，根據(jù)牛頓第二定律有：mgF=ma，由a=0解得下落高度滿足：h=；答：（1）線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為BL；（2）cd兩點(diǎn)間的電勢差大小為BL；（3）若此時(shí)線框加速度恰好為零，線框下落的高度h所應(yīng)滿足的條件為點(diǎn)評(píng)：本題電磁感應(yīng)與力學(xué)、電路知識(shí)的綜合，注意區(qū)分cd電壓是外電壓還是內(nèi)電壓安培力與速度的關(guān)系要會(huì)推導(dǎo)3（2015遵義校級(jí)模擬）如圖所示，電阻忽略不計(jì)的兩根兩平行光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置，其上端接一阻值為3的電阻R在水平虛線L1、L2間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場B，磁場區(qū)域的高度為d=0.5m導(dǎo)體棒a的質(zhì)量ma=0.2kg、電阻Ra=3；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量mb=0.1kg、電阻Rb=6，它們分別從圖中M、N處同時(shí)由靜止開始沿導(dǎo)軌向下滑動(dòng)，且都能勻速穿過磁場區(qū)域，當(dāng)b 剛穿出磁場時(shí)a正好進(jìn)入磁場（不計(jì)a、b之間的作用）求：（1）在整個(gè)過程中，a棒和b棒分別克服安培力做了多少功？（2）在b穿過磁場區(qū)域過程中，電阻R產(chǎn)生的電熱；（3）M點(diǎn)和N點(diǎn)距L1的高度分別為多少？考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有專題：電磁感應(yīng)功能問題分析：（1）棒勻速通過磁場，克服安培力所做的功等于重力做功（2）、（3）由法拉弟電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、力平衡等推導(dǎo)兩棒在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出時(shí)間和高度解答：解：（1）因?yàn)閮山饘侔舳际莿蛩俅┻^磁場的，所以安培力與重力等大，克服安培力做功分別為：Wa=magd=0.2100.5J=1J Wb=mbgd=0.1100.5J=0.5J（2）設(shè)b切割磁感線時(shí)，其上電流為I，則電阻R和a棒上電流均為I，根據(jù)焦耳定律：Q=I2Rt得：由（1）知b棒穿過磁場過程產(chǎn)生的總電熱為Q=0.5J所以：（3）b在磁場中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)：速度為b，總電阻R1=7.5b中的電流由以上各式得：a在磁場中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)：速度為va，總電阻R2=5對a棒同理有：由式得，又：a=b+gtd=bt由得：，所以：答：（1）在整個(gè)過程中，a棒和b棒分別克服安培力做功1J和0.5J（2）在b穿過磁場區(qū)域過程中，電阻R產(chǎn)生的電熱是0.05J；（3）M點(diǎn)和N點(diǎn)距L1的高度分別為1.33J和0.75J點(diǎn)評(píng)：本題電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，電磁與力聯(lián)系橋梁是安培力，這種類問題往往要分析和計(jì)算安培力的大小本題的關(guān)鍵是尋找兩棒之間的關(guān)系式a=b+gt4（2015奉賢區(qū)一模）如圖甲，MN、PQ兩條平行的光滑金屬軌道與水平面成=30角固定，M、P之間接電阻箱R，導(dǎo)軌所在空間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T質(zhì)量為m的金屬桿a b水平放置在軌道上，其接入電路的電阻值為r現(xiàn)從靜止釋放桿a b，測得最大速度為vm改變電阻箱的阻值R，得到vm與R的關(guān)系如圖乙所示已知軌距為L=2m，重力加速度g取l0m/s2，軌道足夠長且電阻不計(jì)求：（1）桿a b下滑過程中感應(yīng)電流的方向及R=0時(shí)最大感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小；（2）金屬桿的質(zhì)量m和阻值r；（3）當(dāng)R=4時(shí)，求回路瞬時(shí)電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有專題：電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題分析：（1）ab桿勻速下滑時(shí)速度最大，當(dāng)R=0時(shí)，由乙圖讀出最大速度，由E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢，由右手定則判斷感應(yīng)電流的方向；（2）根據(jù)E=BLv、及平衡條件，推導(dǎo)出桿的最大速度v與R的表達(dá)式，結(jié)合圖象的意義，求解桿的質(zhì)量m和阻值r；（3）當(dāng)R=4時(shí)，讀出最大速度由E=BLv和功率公式得到回路中瞬時(shí)電功率的變化量，再根據(jù)動(dòng)能定理求解合外力對桿做的功W解答：解：（1）由圖可知，當(dāng)R=0 時(shí)，桿最終以v=2m/s勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢 E=BLv=0.522V=2V （2）設(shè)最大速度為v，桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 E=BLv，由閉合電路的歐姆定律：，桿達(dá)到最大速度時(shí)滿足 mgsinBIL=0，解得v=由圖象可知：斜率為，縱截距為v0=2m/s，得到：=v0，=k 解得：m=0.2kg，r=2（3）由題意：E=BLv，得 ，則由動(dòng)能定理得W=，聯(lián)立解得：，W=0.6J答：（1）當(dāng)R=0時(shí)，桿a b勻速下滑過程中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢E的大小是2V；（2）金屬桿的質(zhì)量m是0.2kg，阻值r是2；（3）當(dāng)R=4時(shí)，回路瞬時(shí)電功率每增加1W的過程中合外力對桿做的功W是0.6J點(diǎn)評(píng)：電磁感應(yīng)問題經(jīng)常與電路、受力分析、功能關(guān)系等知識(shí)相結(jié)合，是高中知識(shí)的重點(diǎn)，該題中難點(diǎn)是第三問，關(guān)鍵是根據(jù)物理規(guī)律寫出兩坐標(biāo)物理量之間的函數(shù)關(guān)系5（2015春連城縣校級(jí)期末）如圖所示，一U形金屬框的可動(dòng)邊AC長0.1m，勻強(qiáng)磁場的磁感強(qiáng)度為0.5T，AC以8m/s的速度水平向右移動(dòng)，電阻R為5，（其它電阻均不計(jì)）（1）計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢的大??；（2）求出電阻R中的電流有多大？考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢；閉合電路的歐姆定律菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有專題：電磁感應(yīng)與電路結(jié)合分析：（1）由E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢；（2）由歐姆定律可以求出電流大小解答：解：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢：E=BLv=0.50.18=0.4V；（2）通過R的電流：I=0.08A；答：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為0.4V；（2）電阻R中的電流為0.08A點(diǎn)評(píng)：本題考查了求感應(yīng)電動(dòng)勢與電路電流，應(yīng)用公式E=BLv與閉合電路的歐姆定律即可正確解題6（2015春濮陽期末）如圖甲所示，足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為37，寬度為0.5m，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為1質(zhì)量為0.2kg的導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，距離頂端1m，接入電路的電阻為1，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示先固定導(dǎo)體棒MN，2s后讓MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光重力加速度g取10m/s2，sin37=0.6求（1）1s時(shí)流過小燈泡的電流大小和方向；（2）小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時(shí)消耗的電功率；（3）小燈泡穩(wěn)定發(fā)光時(shí)導(dǎo)體棒MN運(yùn)動(dòng)的速度考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢；閉合電路的歐姆定律；電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化菁優(yōu)網(wǎng)版權(quán)所有專題：電磁感應(yīng)與電路結(jié)合分析：（1）在02s內(nèi)，導(dǎo)體棒MN固定不動(dòng)，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，回路中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢，由閉合電路歐姆定律求解感應(yīng)電流的大小，由楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向（2）、（3）2s后MN由靜止釋放，先做加速運(yùn)動(dòng)，速度增大時(shí)，所受的安培力增大，加速度減小，當(dāng)加速度減小至零時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，由平衡條件和安培力與速度的關(guān)系，求出穩(wěn)定時(shí)MN的速度，由功率公式求解小燈泡消耗的電功率解答：解：（1）由圖知，=0.4T/s根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得在02s內(nèi)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢 E=S=0.51V=0.2V感應(yīng)電流的大小 I=A=0.1A根據(jù)楞次定律判斷可知，回路中電流的方向沿逆時(shí)針（2）、（3）2s后，當(dāng)MN棒勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)穩(wěn)定時(shí)速度為v則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為 E=BLv感應(yīng)電流 I=MN棒所受的安培力大小 F=BIL，方向沿軌道向上聯(lián)立得：F=MN棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力平衡，則有：F+mgcos37=mgsin37由上兩式