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1、高三物理电磁感应规律的综合应用鲁教版i图4-2a bd ciot1t2t3t2如图52所示，长直导线右侧的矩形线框abcd与直导线位于同一平面，当长直导线中的电流发生如图所示的变化时（图中所示电流方向为正方向），线框中的感应电流与线框受力情况为（ ） At1到t2时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向右 Bt1到t2时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向左 C在t2时刻，线框内电流的方向为abcda，线框受力向右 D在t3时刻，线框内无电流，线框不受力答案 2. BD。5如图4-5所示电路，R1、R2、R3为三个可变电阻，电容器C1、C2所带电量分别为Q1和Q2，下面判断正
2、确的是 （ ）图4-5R1R2R3C1C2SA仅将R1增大，Q1和Q2都将增大B仅将R2增大，Q1和Q2都将增大C仅将R3增大，Q1和Q2都将不变D突然断开开关S，通过R3的电量为Q1+Q2答案5. BCD。6如图4-6所示，A、B是两根互相平行的、固定的长直通电导线，二者电流大小和方向都相同。一个矩形闭合金属线圈与A、B在同一平面内，并且ab边保持与通电导线平行。线圈从图中的位置1匀速向左移动，经过位置2，最后到位置3，其中位置2恰在A、B的正中间。下面的说法中正确的是 （ ）aIIdbc213图4-6ABA在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量为零B在位置2这一时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为
3、零C从位置1到位置3的整个过程中，线圈内感应电流的方向发生了变化D从位置1到位置3的整个过程中，线圈受到的磁场力的方向没有发生变化答案6. AD。8如图4-8所示，两根竖直固定的金属导轨ad和bc相距l = 0.2m，另外两根水平金属杆MN和EF可沿导轨无摩擦地滑动，MN杆和EF杆的电阻分别为0.2（竖直金属导轨的电阻不计），EF杆放置在水平绝缘平台上，回路NMEF置于匀强磁场内，磁场方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度B=1T，试求： （1）EF杆不动，MN杆以0.1m/s的速度向上运动时，杆MN两端哪端的电势高？MN两端电势差为多大？（2）当MN杆和EF杆的质量均为m = 10-2kg。MN
4、杆须有多大的速度向上运动时，EF杆将开始向上运动？此时拉力的功率为多大？B答案8（1）UM高，UN低。=0.01V。（2）= 1m/s，0.2W。【例21】（2004湖南理综）一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则( 答案：A)AEfl2B，且a点电势低于b点电势 BE2fl2B，且a点电势低于b点电势CEfl2B，且a点电势高于b点电势 DE2f
5、l2B，且a点电势高于b点电势1.如图所示，MM和NN为一对足够长的平行光滑倾斜导轨，导轨平面的倾角=30，导轨相距为L，上端M 、N和定值电阻R用导线相连，并处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B。质量为m的金属棒ab垂直导轨放置在M、N附近。从静止开始下滑，通过的路程为d时，速度恰好达到最大。设金属棒的电阻为r，导轨和导线的电阻不计，求：LdBRabMNMN（1）金属棒的最大加速度；（2）金属棒的最大速度vm；（3）金属棒下滑d过程中金属棒上产生的电热Q。（4）电阻R上通过的电量q。参考答案1.（1）当金属棒的速度为零时，加速度最大。(2):(3): (4): q=6两
6、根金属导轨平行放置在倾角为=30的斜面上，导轨左端接有电阻R=10，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg，电阻可不计的金属棒ab静止释放，沿导轨下滑。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大值v=2m/s。求此过程中电阻中产生的热量。3Li0-i0ixL2L-2i02i006解：当金属棒速度恰好达到最大速度时，受力分析，则mgsin=F安+f 据法拉第电磁感应定律：E=BLv 据闭合电路欧姆定律：I= F安=ILB=0.2N f=mgsinF安=0.3N 下滑过
7、程据动能定理得：mghf W = mv2 解得W=1J ，此过程中电阻中产生的热量Q=W=1J图4-9MNB9如图4-9所示。足够长U形导体框架的宽度l = 0.5m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成=37角，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m = 0.2kg、有效电阻R=2的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数= 0.5。导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时通过导体棒截面的电量为Q =2C。求：（1）导体棒做匀速运动时的速度。（2）导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动时这一过程中，导体棒的有效电阻消耗的电功。（sin37o = 0
8、.6，cos37o = 0.8）答案9（1）5m/s。（2）1.5J。1（92）某学生做观察电磁感应现象的实验,将电流表、线圈A和B、蓄电池、电键用导线连接成如图的实验电路当他接通、断开电键时,电表的指针都没有偏转,其原因是A电键位置接错 B电流表的正负极接反C线圈B的接头3、4接反 D蓄电池的正、负极接反1、A2（95）在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图10所示,它们是:（1）电流计,（2）直流电源,（3）带铁心的线圈A,（4）线圈B,（5）电键,（6）滑动变阻器（用来控制电流以改变磁场强弱）试按实验的要求在实物图上连线（图中已连好一根导线）若连接滑动变阻器的两根导线接在线柱C和D上,
9、而在电键刚闭合时电流计指针右偏,则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时,电流计指针将 （填左偏、右偏或不偏）答案、图17所示为正确连线的一种.左偏.评分标准:全题6分,电路图连接正确给4分,有任何错误都不给这4分.答出左偏给2分.【例3】 如图5所示，在水平面上有一个固定的两根光滑金属杆制成的37角的导轨AO和BO，在导轨上放置一根和OB垂直的金属杆CD，导轨和金属杆是用同种材料制成的，单位长度的电阻值均为0.1/m，整个装置位于垂直红面向里的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间的变化关系为B=0.2tT，现给棒CD一个水平向右的外力，使CD棒从t=0时刻从O点处开始向右做匀加速直
10、线运动，运动中CD棒始终垂直于OB，加速度大小为0.1m/s2,求（1）t=4s时，回路中的电流大小；（2）t=4s时，CD棒上安培力的功率是多少？答案：（1）1A （2）0.192W。【例6】（2004北京理综）如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，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）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图
11、中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（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。解析：（18分）（1）如图所示：重力mg，竖直向下；支撑力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上（2）当ab杆速度为v时，感应电动势E=BLv，此时电路电流 ab杆受到安培力根据牛顿运动定律，有 解得 （3）当时，ab杆达到最大速度vm 例5. 磁悬浮列车的原理如图所示，在水平面上，两根平行直导轨间有竖直方向且等间距的匀强磁场B1，B2，导轨上有金属框abcd，金属框的面积与每个独立磁场的面积相等，当匀强磁场B1，
12、B2同时以v沿直线导轨向右运动时，金属框也会沿直线导轨运动，设直导轨间距为L0.4m，B1B21T，磁场运动速度为v5m/s，金属框的电阻为R2欧姆。试求：（1）若金属框不受阻力时，金属框如何运动？（2）当金属框始终受到f1N的阻力时，金属框最大速度是多少？（3）当金属框始终受到1N的阻力时，要使金属框维持最大速度，每秒钟需要消耗多少能量？这些能量是提供的？解：（1）此题的难点在于存在交变磁场。首先分析 ac和bd边产生的感应电动势，由于磁场方向相反，且线圈相对于磁场向左运动，因此，在如图位置的电动势方向相同（逆时针），根据左手定则，ac和bd边受到的安培力都向右。所以金属框做变加速运动，最终
13、做匀速直线运动。（2）当金属框受到阻力，最终做匀速直线运动时，阻力与线框受到的安培力平衡。设此时金属框相对于磁场的速度为v相所以金属框相对于地面的速度为（3）要使金属框维持最大速度， 必须给系统补充能量：一方面，线框内部要产生焦耳热；另一方面，由于受到阻力，摩擦生热。设每秒钟消耗的能量为E，这些能量都是由磁场提供。由于摩擦每秒钟产生的热量为Q1：每秒钟内产生的焦耳热为Q2：所以这些能量都是由磁场提供。4. 如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上，两导轨间距L=0.2m，电阻R=0.4，导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻r=0.1的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装
14、置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下。现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。求：金属杆在5s末时的运动速度. 第4s末时外力F的瞬时功率。甲 乙 5. 如图，光滑平行的水平金属导轨MN、PQ相距l，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间OO1O1O矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感强度为B。一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0。现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计）。求：（1）棒ab在离开磁场右边界时的速度；（2）棒ab通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能；（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况。试题答案 4、电压表的示数为 U5=0.2V 由闭合电路欧姆定律得 联立以上三式得： v5=2.5m/s 由乙图可知，R两端电压随时间
