四川省廣安第二中學(xué)高中物理法拉第電磁感應(yīng)定律壓軸題易錯(cuò)題

1、四川省廣安第二中學(xué)高中物理法拉第電磁感應(yīng)定律壓軸題易錯(cuò)題一、高中物理解題方法：法拉第電磁感應(yīng)定律1如圖所示，電阻不計(jì)的相同的光滑彎折金屬軌道m(xù)on 與m o n均固定在豎直平面內(nèi)，二者平行且正對(duì)，間距為l=1m，構(gòu)成的斜面onn o跟水平面夾角均為30，兩側(cè)斜面均處在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b=0.1tt=0 時(shí)，將長(zhǎng)度也為 l=1m，電阻 r=0.1的金屬桿ab 在軌道上無(wú)初速釋放金屬桿與軌道接觸良好，軌道足夠長(zhǎng)重力加速度g=10m/s2；不計(jì)空氣阻力，軌道與地面絕緣（1）求 t=2s 時(shí)桿 ab 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e的大小并判斷a、b 兩端哪端電勢(shì)高（2）在 t=2s 時(shí)將與

2、 ab 完全相同的金屬桿cd 放在 moom上，發(fā)現(xiàn)cd 桿剛好能靜止，求ab 桿的質(zhì)量m 以及放上cd 桿后 ab 桿每下滑位移s=1m 回路產(chǎn)生的焦耳熱q【答案】 (1) 1v；a端電勢(shì)高； (2) 0.1kg；0.5j【解析】【詳解】解： (1)只放ab桿在導(dǎo)軌上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則可知a端電勢(shì)高；ab桿加速度為：agsin2st時(shí)刻速度為：10m/svatab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?.1 1 10v1veblv(2) 2st時(shí)ab桿產(chǎn)生的回路中感應(yīng)電流：1a5a220.1eir對(duì)cd桿有：30mgsinbil解得cd桿的質(zhì)量：0.1kgm則知 ab 桿的質(zhì)量為0.1kg放

3、上cd桿后， ab 桿做勻速運(yùn)動(dòng)，減小的重力勢(shì)能全部產(chǎn)生焦耳熱根據(jù)能量守恒定律則有：300.1 10 1 0.5j0.5jqmghmgs sin2如圖，水平面（紙面）內(nèi)同距為l的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的金屬桿置于導(dǎo)軌上，t0 時(shí)，金屬桿在水平向右、大小為f 的恒定拉力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)0t時(shí)刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且在磁場(chǎng)中恰好能保持勻速運(yùn)動(dòng)桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為重力加速度大小為g求（1）金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大??；（2）電阻的阻值【答案】0febltgm； r=

4、2 20b l tm【解析】【分析】【詳解】（1）設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得：ma=f-mg 設(shè)金屬桿到達(dá)磁場(chǎng)左邊界時(shí)的速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：v=at0 當(dāng)金屬桿以速度v 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律，桿中的電動(dòng)勢(shì)為: e=blv 聯(lián)立式可得:0febltgm（2）設(shè)金屬桿在磁場(chǎng)區(qū)域中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬桿的電流為i，根據(jù)歐姆定律：i=er式中 r 為電阻的阻值金屬桿所受的安培力為：fbil因金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：fmg f=0 聯(lián)立式得: r=2 20b l tm3研究小組同學(xué)在學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)知識(shí)后，進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)探究（如圖所示）：兩個(gè)足夠長(zhǎng)

5、的平行導(dǎo)軌（mnpq 與 m1p1q1）間距 l=0.2m，光滑傾斜軌道和粗糙水平軌道圓滑連接，水平部分長(zhǎng)短可調(diào)節(jié)，傾斜軌道與水平面的夾角=37傾斜軌道內(nèi)存在垂直斜面方向向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.5t，nn1右側(cè)沒(méi)有磁場(chǎng)；豎直放置的光滑半圓軌道pq、p1q1分別與水平軌道相切于p、p1，圓軌道半徑r1=0lm，且在最高點(diǎn)q、q1處安裝了壓力傳感器金屬棒ab 質(zhì)量 m=0.0lkg，電阻 r=0.1 ，運(yùn)動(dòng)中與導(dǎo)軌有良好接觸，并且垂直于導(dǎo)軌；定值電阻r=0.4 ，連接在mm1間，其余電阻不計(jì)：金屬棒與水平軌道間動(dòng)摩擦因數(shù) =0.4 實(shí)驗(yàn)中他們驚奇地發(fā)現(xiàn)：當(dāng)把np 間的距離調(diào)至某一合適值d

6、，則只要金屬棒從傾斜軌道上離地高h(yuǎn)=0.95m 及以上任何地方由靜止釋放，金屬棒ab 總能到達(dá) qq1處，且壓力傳感器的讀數(shù)均為零取g=l0m/s2，sin37 =0.6，cos37 =0.8則：（1）金屬棒從0.95m 高度以上滑下時(shí)，試定性描述金屬棒在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況，并求出它在斜面上運(yùn)動(dòng)的最大速度；（2）求從高度h=0.95m 處滑下后電阻r 上產(chǎn)生的熱量；（3）求合適值d【答案】（ 1）3m/s；（ 2）0.04j；（ 3） 0.5m【解析】【詳解】（1）導(dǎo)體棒在斜面上由靜止滑下時(shí)，受重力、支持力、安培力，當(dāng)安培力增加到等于重力的下滑分量時(shí)，加速度減小為零，速度達(dá)到最大值；根據(jù)牛頓第二

7、定律，有：a0mgsinf安培力：afbilblvirr聯(lián)立解得：2222()sin0.01 10(0.40.1)0.63m / s0.50.2mg rrvb l（2）根據(jù)能量守恒定律，從高度h=0.95m 處滑下后回路中上產(chǎn)生的熱量：22110.01 100.950.01 30.05j22qmghmv故電阻 r產(chǎn)生的熱量為：0.40.050.04j0.40.1rrqqrr（3）對(duì)從斜面最低點(diǎn)到圓軌道最高點(diǎn)過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理，有：221111222mgrmgdmvmv在圓軌道的最高點(diǎn)，重力等于向心力，有：211vmgmr 聯(lián)立 解得：221535 10 0.10.5m22 0.4 10vgrd

8、g4如圖甲所示，兩根間距l(xiāng)=1.0m、電阻不計(jì)的足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌ab、cd 水平放置，一端與阻值 r=2.0的電阻相連質(zhì)量m=0.2kg 的導(dǎo)體棒 ef 在恒定外力f作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知導(dǎo)體棒與兩根導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力均為f=1.0n，導(dǎo)體棒電阻為r=1.0 ，整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b 中，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度a與速度 v 的關(guān)系如圖乙所示（取g=10m/s2）求：（1）當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v 時(shí)，棒所受安培力f安的大小（用題中字母表示）（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b（3）若 ef 棒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)距離為s=6.9m 時(shí)，速度已達(dá)v =3m/s求此過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱

9、 q【答案】（ 1）；（ 2）；（ 3）【解析】【詳解】(1)當(dāng)導(dǎo)體棒速度為v 時(shí),導(dǎo)體棒上的電動(dòng)勢(shì)為e,電路中的電流為i.由法拉第電磁感應(yīng)定律由歐姆定律導(dǎo)體棒所受安培力聯(lián)合解得 :(2)由圖可以知道:導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度 ,初速度 ,導(dǎo)體棒中無(wú)電流.由牛頓第二定律知計(jì)算得出 :由圖可以知道 :當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度a=0時(shí),開(kāi)始以做勻速運(yùn)動(dòng)此時(shí)有 :解得 :(3)設(shè) ef 棒此過(guò)程中 ,產(chǎn)生的熱量為q,由功能關(guān)系知 :帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得出故本題答案是：（1）；（ 2）；（ 3）【點(diǎn)睛】利用導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，在結(jié)合閉合電路歐姆定律可求出回路中的電流，即可求出安培力的大小，在求熱量時(shí)要利用功能

10、關(guān)系求解。5在如圖所示的電路中，螺線管上線圈的匝數(shù)n=1500 匝，橫截面積.螺線管上線圈的電阻r=1.0 ，定值電阻、，電容器的電容c=30 f. 在一段時(shí)間內(nèi)，螺線管中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b 按如圖所示的規(guī)律變化.（1）求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).（2）閉合開(kāi)關(guān)s，電路中的電流穩(wěn)定后，求電阻的電功率 .（3）開(kāi)關(guān) s斷開(kāi)后，求流經(jīng)電阻的電荷量 .【答案】（ 1）1.2v（2）（3）【解析】【詳解】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律得電阻的電功率.（3）開(kāi)關(guān) s斷開(kāi)后，流經(jīng)電阻的電荷量即為s閉合時(shí)電容器所帶的電荷量.電容器兩端的電壓流經(jīng)電阻的電荷量.故本題答案是：（1）1.

11、2v（ 2）（3）【點(diǎn)睛】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出回路中的電動(dòng)勢(shì)，在結(jié)合閉合電路歐姆定律求電流，即可求解別的物理量。6如圖甲所示，水平放置的電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.5m，左端連接r=0.4的電阻，右端緊靠在絕緣墻壁邊，導(dǎo)軌間虛線右邊與墻壁之間的區(qū)域內(nèi)存在方向垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)，虛線與墻壁間的距離為s=10m，磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間 t 變化的圖象如圖乙所示。 一電阻 r=0.1 、質(zhì)量為 m=0.5kg 的金屬棒ab 垂直導(dǎo)軌放置于距離磁場(chǎng)左邊界d= 2.5m處，在 t=0 時(shí)刻金屬棒受水平向右的大小f=2.5n 的恒力作用由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，棒滑至墻壁邊后就保持

12、靜止不動(dòng)。求：(1)棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力f；(2) 在 04s 時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻r的電荷量 q；(3)在 05s 時(shí)間內(nèi)金屬棒ab 產(chǎn)生的焦耳熱q?！敬鸢浮?(1)=2.5fn安 (2)10qc（3）15qj【解析】 (1)棒進(jìn)入磁場(chǎng)之前對(duì)ab 受力分析由牛頓第二定律得25m/sfam由勻變速直線位移與時(shí)間關(guān)系2112dat則11st由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間關(guān)系得15m/svat金屬棒受到的安培力22=2.5nb l vfbilr安 (2)由上知，棒進(jìn)人磁場(chǎng)時(shí)=ff安,則金屬棒作勻速運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間22sstv34s棒在絕緣墻壁處?kù)o止不動(dòng)則在 0 4s時(shí)間內(nèi)通過(guò)電阻r 的電量2210c+

13、blvqittr r (3)由上知在金屬棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的2125jqi rt45s由楞次定律得感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，由左手定則知金屬棒受到的安培力水平向右，則金屬棒仍在絕緣墻壁處?kù)o止不動(dòng)，由法拉第電磁感應(yīng)定律得5vblsett焦耳熱2223310jeqirtrtrr在 05s 時(shí)間內(nèi)金屬棒ab產(chǎn)生的焦耳熱1215jqqq【點(diǎn)睛】本題根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合分析棒的運(yùn)動(dòng)情況，關(guān)鍵是求解安培力當(dāng)棒靜止后磁場(chǎng)均勻變化，回路中產(chǎn)生恒定電流，由焦耳定律求解熱量7如圖（ 1）所示，兩足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌mn、pq相距為 0.8m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)有一個(gè)勻

14、強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面斜向上，長(zhǎng)為1m 的金屬棒ab垂直于 mn、pq 放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌電接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為0.1kg、與導(dǎo)軌接觸端間電阻為1 兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右端電路，電路中r2為一電阻箱已知燈泡的電阻 rl=4 ，定值電阻r1=2 ，調(diào)節(jié)電阻箱使r2=12 ，重力加速度g=10m/s2將電鍵s打開(kāi)，金屬棒由靜止釋放，1s 后閉合電鍵，如圖（2）所示為金屬棒的速度隨時(shí)間變化的圖象求：（1）斜面傾角及磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大?。唬?）若金屬棒下滑距離為60m 時(shí)速度恰達(dá)到最大，求金屬棒由靜止開(kāi)始下滑100m 的過(guò)程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱；（3）改變電阻箱r2的值，當(dāng)r2為何值時(shí)，金屬棒

15、勻速下滑時(shí)r2消耗的功率最大；消耗的最大功率為多少？【答案】（ 1）斜面傾角是 30 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小是0.5t；（2）若金屬棒下滑距離為60m 時(shí)速度恰達(dá)到最大，金屬棒由靜止開(kāi)始下滑100m 的過(guò)程中，整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱是32.42j；（3）改變電阻箱r2的值，當(dāng)r2為 4時(shí)，金屬棒勻速下滑時(shí)r2消耗的功率最大，消耗的最大功率為1.5625w【解析】【分析】（1）電鍵 s打開(kāi)， ab 棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由速度圖象求出加速度，由牛頓第二定律求解斜面的傾角 開(kāi)關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒最終做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由f安=bil，i=得到安培力表達(dá)式，由重力的分力mgsin=f安，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度b（2）金屬棒

16、由靜止開(kāi)始下滑100m 的過(guò)程中，重力勢(shì)能減小mgssin ，轉(zhuǎn)化為金屬棒的動(dòng)能和整個(gè)電路產(chǎn)生的電熱，由能量守恒求解電熱（3）改變電阻箱r2的值后，由金屬棒ab 勻速運(yùn)動(dòng)，得到干路中電流表達(dá)式，推導(dǎo)出r2消耗的功率與r2的關(guān)系式，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求解r2消耗的最大功率【詳解】（1）電鍵 s打開(kāi)，從圖上得：a=gsin =5m/s2得 sin = ，則得 =30金屬棒勻速下滑時(shí)速度最大，此時(shí)棒所受的安培力f安=bil又 i=，r總=rab+r1+=（1+2+） =6從圖上得： vm=18.75m/s由平衡條件得：mgsin=f安，所以 mgsin=代入數(shù)據(jù)解得：b=0.5t；（2）由動(dòng)能定理：mg?

17、s?sin q= mvm20由圖知， vm=18.75m/s得 q=mg?s?sin mvm2=32.42j；（3）改變電阻箱r2的值后，金屬棒勻速下滑時(shí)的速度為vm，則有mgsin =bi總lr2和燈泡并聯(lián)電阻 r并=（） ，r2消耗的功率：p2=由上聯(lián)立解得 p2=（）2由數(shù)學(xué)知識(shí)得，當(dāng)=r2，即 r2=4時(shí)， r2消耗的功率最大：最大功率為 p2m=（）2（） =w=1.5625w8如圖甲所示，一水平放置的線圈，匝數(shù)n=100 匝，橫截面積s=0.2m2，電阻 r=1，線圈處于水平向左的均勻變化的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度b1隨時(shí)間 t 變化關(guān)系如圖乙所示。線圈與足夠長(zhǎng)的豎直光滑導(dǎo)軌mn 、po

18、連接，導(dǎo)軌間距l(xiāng)=20cm ，導(dǎo)體棒ab 與導(dǎo)軌始終接觸良好， ab 棒的電阻r=4 ，質(zhì)量m=5g ，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌處在與導(dǎo)軌平面垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度b2=0.5t 。t=0 時(shí)，導(dǎo)體棒由靜止釋放，g 取 10m/s2，求：(1)t=0時(shí)，線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)太??；(2)t=0時(shí)，導(dǎo)體棒ab 兩端的電壓和導(dǎo)體棒的加速度大??；(3) 導(dǎo)體棒 ab 到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體棒所受重力的瞬時(shí)功率?！敬鸢浮浚?1）2v；（ 2）1.6v；2m/s2；（ 3）0.25w；【解析】由圖乙可知，線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率：0.1t /sbt由法拉第電磁感應(yīng)定律可知：12vbennsttt=0 時(shí)

19、，回路中電流：10.4aeirr導(dǎo)體棒 ab 兩端的電壓1.6vuir設(shè)此時(shí)導(dǎo)體棒的加速度為a，則由：2mgb ilma得：222m /sb ilagm當(dāng)導(dǎo)體棒ab 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，滿足：2mgb i l12eb lvirr得：5m /sv此時(shí)，導(dǎo)體棒所受重力的瞬時(shí)功率0.25wpmgv【 點(diǎn) 睛 】 本 題 是 感 生 電 動(dòng) 勢(shì) 類 型 ， 關(guān) 鍵 要 掌 握 法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 定 律 的 表 達(dá) 式b sent，再結(jié)合閉合電路歐姆定律進(jìn)行求解，注意楞次定律來(lái)確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向9如圖所示，固定于水平桌面上足夠長(zhǎng)的兩平行導(dǎo)軌po、mn，pq、mn的電阻不計(jì)，間距為d=0.5m.p

20、、m兩端接有一只理想電壓表，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.2t 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 . 電阻均為r=0.1，質(zhì)量分別為m1=300g和m2=500g的兩金屬棒l1、l2平行的擱在光滑導(dǎo)軌上，現(xiàn)固定棒l1，l2在水平恒力f=0.8n 的作用下，由靜止開(kāi)始做加速運(yùn)動(dòng)，試求 :(1) 當(dāng)電壓表的讀數(shù)為u=0.2v 時(shí)，棒l2的加速度多大？(2) 棒l2能達(dá)到的最大速度vm.(3) 若在棒l2達(dá)到最大速度vm時(shí)撤去外力f，并同時(shí)釋放棒l1，求棒l2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度值.(4) 若固定棒l1，當(dāng)棒l2的速度為v，且離開(kāi)棒l1距離為s的同時(shí)，撤去恒力f，為保持棒l2做勻速運(yùn)動(dòng)，可以采用將b從原值 (b0=0.2t) 逐漸減小的方法，則磁感應(yīng)強(qiáng)度b應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化 (