《高考物理复习《法拉第电磁感应定律》专项推断题综合练习附详细答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理复习《法拉第电磁感应定律》专项推断题综合练习附详细答案（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、法拉第电磁感应定律 1如图所示，条形磁场组方向水平向里，磁场边界与地面平行，磁场区域宽度为L0.1 m，磁场间距为2L，一正方形金属线框质量为m0.1 kg，边长也为L，总电阻为R 0.02 . 现将金属线框置于磁场区域1 上方某一高度h 处自由释放，线框在经过磁场区域时bc 边始 终与磁场边界平行当h2L 时， bc 边进入磁场时金属线框刚好能做匀速运动不计空气 阻力，重力加速度g 取 10 m/s 2. （1）求磁感应强度B的大小； （2）若 h2L，磁场不变，金属线框bc 边每次出磁场时都刚好做匀速运动，求此情形中金 属线框释放的高度 h； （3）求在 (2)情形中，金属线框经过前n
2、 个磁场区域过程中线框中产生的总焦耳热 【答案】（ 1）1 T （ 2）0.3 m（3）0.3n J 【解析】 【详解】 (1)当 h=2L 时， bc 进入磁场时线框的速度 222m /svghgL 此时金属框刚好做匀速运动，则有： mg=BIL 又 EBLv I RR 联立解得 1mgR B Lv 代入数据得： 1TB (2)当 h2L时， bc 边第一次进入磁场时金属线框的速度 0 22vghgL 即有 0 mgBI L 又已知金属框bc 边每次出磁场时都刚好做匀速运动，经过的位移为L，设此时线框的速度 为v，则有 22 2vvgL 解得： 6m / sv 根据题意可知，为保证金属框bc
3、 边每次出磁场时都刚好做匀速运动，则应有 2vvgh 即有 0.3mh (3)设金属线框在每次经过一个条形磁场过程中产生的热量为Q0，则根据能量守恒有： 2211 (2 ) 22 mvmgLmvQ 代入解得： 0 0.3JQ 则经过前n 个磁场区域时线框上产生的总的焦耳热Q=nQ0=0.3nJ。 2如图，水平面（纸面）内同距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的 金属杆置于导轨上，t0 时，金属杆在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始 运动 0 t时刻，金属杆进入磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域， 且在磁场中恰好能保持匀速运动杆与导轨的电阻均忽略不计
4、，两者始终保持垂直且接触 良好，两者之间的动摩擦因数为重力加速度大小为g求 （1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； （2）电阻的阻值 【答案】 0 F EBltg m ； R= 2 2 0 B l t m 【解析】 【分析】 【详解】 （1）设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得：ma=F-mg 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有：v=at0 当金属杆以速度v 在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为: E=Blv 联立式可得: 0 F EBltg m （2）设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆的电流为I，根据欧姆定律：I= E R 式中 R
5、 为电阻的阻值金属杆所受的安培力为：fBIl 因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得：Fmg f=0 联立式得: R= 2 2 0 B l t m 3如图所示， ACD、EFG为两根相距L=0.5m 的足够长的金属直角导轨，它们被竖直固定在 绝缘水平面上，CDGF面与水平面夹角 =300两导轨所在空间存在垂直于CDGF平面向上 的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1T两根长度也均为L=0.5m 的金属细杆ab、cd 与导轨 垂直接触形成闭合回路，ab 杆的质量m1未知， cd 杆的质量 m2=0.1kg，两杆与导轨之间的 动摩擦因数均为 = 3 6 ，两金属细杆的电阻均为R=0.5 ，导轨电阻不计当
6、ab 以速度 v1 沿导轨向下匀速运动时， cd杆正好也向下匀速运动，重力加速度g取10m/s 2 (1)金属杆 cd 中电流的方向和大小 (2)金属杆 ab 匀速运动的速度v1 和质量 m1 【答案】I=5A 电流方向为由d 流向 c; v1=10m/s m1=1kg 【解析】 【详解】 （1）由右手定则可知cd 中电流方向为由d 流向 c 对 cd 杆由平衡条件可得： 00 22安 sin 60（cos 60)mgmgF 安 FBLI 联立可得： I=5A (2) 对 ab: 由 1 2BLvIR 得 1 10m/sv 分析 ab受力可得： 00 11 sin 30cos 30mgBLIm
7、g 解得： m1=1kg 4如图所示，质量为2m 的 U 形线框 ABCD下边长度为 L，电阻为R，其它部分电阻不 计，其内侧有质量为m，电阻为R 的导体棒PQ，PQ 与线框相接触良好，可在线框内上下 滑动整个装置竖直放置，其下方有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为B将整个装置 从静止释放，在下落过程线框底边始终水平当线框底边进入磁场时恰好做匀速运动，此 时导体棒PQ与线框间的滑动摩擦力为经过一段时间，导体棒PQ 恰好到达磁场上 边界，但未进入磁场， PQ运动的距离是线框在磁场中运动距离的两倍不计空气阻力，重 力加速度为g求： （1）线框刚进入磁场时，BC两端的电势差； （2）导体棒PQ 到达磁
8、场上边界时速度大小； （3）导体棒PQ 到达磁场上边界前的过程线框中产生的焦耳热 【答案】（ 1） 5 2 mgR BL （2） 22 15mgR B L （3） 322 44 125m g R B L 【解析】 试题分析：（ 1）线框刚进入磁场时是做匀速运动由平衡知识可列： 1 2 2 mgmgBIL 5 2 BC mgR UIR BL （2）设导体棒到达磁场上边界速度为，线框底边进入磁场时的速度为；导体棒相 对于线框的距离为，线框在磁场中下降的距离为 5 2 mgR IR BL 联解上述方程式得： 22 15 PQ mgR B L （3）线框下降的时间与导体棒下滑的时间相等 联解上述方程式
9、得： 322 44 125m g R Q B L 考点：法拉第电磁感应定律；物体的平衡. 5如图所示，电阻不计且足够长的U 型金属框架放置在倾角37的绝缘斜 面 上 ， 该 装 置 处 于 垂 直 斜 面 向 下 的 匀 强 磁 场 中 ， 磁 感 应 强 度 大 小0.5BT， 质 量 0.1mkg、电阻0.4R的导体ab 垂直放在框架上，从静止开始沿框架无擦下滑，与 框架接触良好，框架的质量0.2Mkg、宽度0.4Lm，框架与斜面间的动摩擦因数 0.6，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取 2 10/m s 。 （1）若框架固定，求导体棒的最大速度 m v； （2）若框架固定，导体棒
10、从静止下滑至某一置时速度为5/m s，此过程程中共有3C 的电 量通过导体棒，求此过程回路产生的热量Q； （3）若框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度v。 【答案】（ 1）6/m s（2）2.35J（3）2.4/m s 【解析】（ 1）棒 ab 产生的电动势为：EBLv 回路中感应电流为： E I R 棒 ab 所受的安培力为： A FBIL 对棒 ab： 0 sin37mgBILma当加速度0a时，速度最大 最大速度为： 0 sin37 6/ 2 m mgR vms； （2） EBLx qItt RRR 根据能量转化和守恒定律有： 021 sin37 2 mgxmvQ 代入数据可以得到：
11、2.35QJ （3）回路中感应电流为： 1 1 BLv I R 框架上边所受安培力为 11 FBI L 对框架 00 1 sin37cos37MgBI LmMg 代入数据可以得到： 1 2.4/vm s。 6如图甲所示，水平放置的电阻不计的光滑平行金属导轨相距L=0.5m，左端连接R=0.4 的电阻，右端紧靠在绝缘墙壁边，导轨间虚线右边与墙壁之间的区域内存在方向垂直导轨 平面的磁场，虚线与墙壁间的距离为s=10m，磁感应强度B随时间 t 变化的图象如图乙所 示。 一电阻 r=0.1 、质量为 m=0.5kg 的金属棒ab 垂直导轨放置于距离磁场左边界d= 2.5m 处，在 t=0 时刻金属棒受
12、水平向右的大小F=2.5N 的恒力作用由静止开始运动，棒与导轨始 终接触良好，棒滑至墙壁边后就保持静止不动。求： (1)棒进入磁场时受到的安培力F； (2) 在 04s 时间内通过电阻R的电荷量 q； (3)在 05s 时间内金属棒ab 产生的焦耳热Q。 【答案】 (1)=2.5FN 安 (2)10qc（3）15QJ 【解析】 (1)棒进入磁场之前对ab 受力分析由牛顿第二定律得 2 5m/s F a m 由匀变速直线位移与时间关系 2 1 1 2 dat 则 1 1st 由匀变速直线运动速度与时间关系得 1 5m/svat 金属棒受到的安培力 22 =2.5N B L v FBIL R 安
13、(2)由上知，棒进人磁场时=FF 安 ,则金属棒作匀速运动，匀速运动时间 2 2s s t v 34s棒在绝缘墙壁处静止不动 则在 0 4s时间内通过电阻R 的电量 22 10C + BLv qItt R r (3)由上知在金属棒在匀强磁场中匀速运动过程中产生的 2 12 5JQI rt 45s由楞次定律得感应电流方向为顺时针，由左手定则知金属棒受到的安培力水平向 右，则金属棒仍在绝缘墙壁处静止不动， 由法拉第电磁感应定律得5V BLs E tt 焦耳热 2 2 233 10J E QIrtrt Rr 在 05s 时间内金属棒ab产生的焦耳热 12 15JQQQ 【点睛】本题根据牛顿第二定律和
14、运动学公式结合分析棒的运动情况，关键是求解安培 力当棒静止后磁场均匀变化，回路中产生恒定电流，由焦耳定律求解热量 7如图所示，平等光滑金属导轨AA1 和 CC1与水平地面之间的夹角均为 ，两导轨间距为 L，A、C两点间连接有阻值为R 的电阻，一根质量为 m、电阻也为R的直导体棒 EF跨在导 轨上，两端与导轨接触良好。在边界ab 和 cd 之间（ ab 与 cd 与导轨垂直）存在垂直导轨 平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，现将导体棒EF从图示位置由静止释放，EF进入 磁场就开始匀速运动，棒穿过磁场过程中棒中产生的热量为Q。整个运动的过程中，导体 棒 EF与导轨始终垂直且接触良好，其余电阻不计
15、，取重力加速度为g。 （1）棒释放位置与ab 间的距离x； （2）求磁场区域的宽度s； （3）导体棒穿过磁场区域过程中流过导体横截面的电量。 【答案】 （1）（2）（3） 【解析】 (1) 导体棒 EF 从图示位置由静止释放，根据牛顿第二定律 EF 进入磁场就开始匀速运动，由受力平衡： 由闭合电路欧姆定律： 导体棒切割磁感线产生电动势：E=BLv 匀加速阶段由运动学公式v2=2ax 联立以上各式可解得棒释放位置与ab 间的距离为： (2)EF 进入磁场就开始匀速运动，由能量守恒定律： A，C 两点间电阻R 与 EF 串联，电阻大小相等，则 连立以上两式可解得磁场区域的宽度为: (3) EF 在
16、磁场匀速运动：s=vt 由电流定义流过导体棒横截面的电量q=It 联立解得： 【点睛】此题综合程度较高，由运动分析受力，根据受力情况列方程，两个运动过程要结 合分析；在匀速阶段要明确能量转化关系，电量计算往往从电流定义分析求解 8如图甲所示为发电机的简化模型，固定于绝缘水平桌面上的金属导轨，处在方向竖直向 下的匀强磁场中，导体棒ab 在水平向右的拉力F作用下，以水平速度v 沿金属导轨向右做 匀速直线运动，导体棒ab 始终与金属导轨形成闭合回路已知导体棒ab 的长度恰好等于 平行导轨间距l，磁场的磁感应强度大小为B，忽略摩擦阻力 (1)求导体棒ab运动过程中产生的感应电动势E和感应电流I； (2)从微观角度看，导体棒切割磁感线产生感应电动势是由于导体内部的自由电荷受到沿棒 方向的洛伦兹力做功而产生的如图乙(甲图中导体棒ab)所示，为了方便，可认为导体棒 ab 中的自由电荷为正电荷，每个自由电荷的电荷量为q，设导体棒ab 中总共有 N 个自由 电荷 a.求自由电荷沿导体棒定向移动的速率u； b.请分别从宏观
