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1、江都市仙城中学2006年物理第三轮复习资料 蔡中明四、电磁感应电磁感应的应用：它的与电路、受力、运动、动量、能量都有结合点，这类问题常以多角度，综合性的考查学生的基本功；要想做好这类问题仍要以一定的步骤进行，以运动为序：画出它的受力图，运动图、电路图、状态图；通过画图，突出它的特点和理顺它的过程，使难点分散，逐点列式解决；基本知识回顾:1楞次定律：推广可以具体简化为以下三种情况：阻碍原磁通的变化；阻碍导体间的相对运动；阻碍原电流的变化2应用法拉第电磁感应定律时应注意：一般用E = n（或E = ）求平均电动势，用E = Bl求瞬时电动势，但当s随t均匀变化时，由于电动势恒定，平均电动势和瞬时电
2、动势相等，可用E = n求某一时刻的电动势；匀强磁场中，B、l、相互垂直，导体平动切割磁感线时E = Bl，绕固定转轴转动时E = Bl23.分析方法和步聚可概括为：（1）找准主动运动（即切割磁感线）者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势大小和方向.（2）根据等效电路图，求解回路电流大小及方向（3）分析导体棒的受力情况及导体棒运动后对电路中电学参量的“反作用”.（4）从宏观上推断终极状态(5)如果出现两个棒(框)同时切割磁场时,则我们要注意整体与隔离思想的运用，两物产生的感应电动势之间的关系（顺还是逆）一定要弄清楚，它们的合电动势的变化，它的电流的变化，它们的受力的变化，它们的加速度的变
3、化，它们的速度的变化，得出它们的最终状态特点一、电磁感应中的电路综合应用abNQMPv1.如图示，在一磁感应强度 B = 0.5T 的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为 h = 0.1m 的平行金属导轨MN 与PQ，导轨的电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接有一阻值R=0.3 的电阻导轨上跨放着一根长l =0.2m，每米长电阻为 r=2 的金属棒ab，与导轨正交放置，交点为c、d ，当金属棒以速度 v=4m/s 向左作匀速运动时，试求：1.电阻R中的电流大小和方向2.金属棒ab 两端的电势差。2.固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，各边长l，其中ab 是一段电阻为R 的
4、均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线.磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一与ab 段所用材料、粗细、长度都相同的电阻丝RQ架在导线框上，如图所示，以恒定速度v从ad 滑向bc，当PQ滑过 l / 3 的距离时，通时aP段电阻丝的电流是多大?方向如何? abcdPQ3如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN和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，导轨电阻忽略不计，整个装置处在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时
5、间t变化关系如图乙所示。求：金属杆在5s末的运动速率第4s末时外力F的功率4如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨单位长度电阻为r0，导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离为有垂直纸面向里的非匀强磁场，其磁感应强度沿y方向大小不变，沿x方向均匀增强，即有，其中为常数一根质量为m，电阻不计的金属杆MN可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中 始终保持与导轨垂直在t0时刻，金属杆MN紧靠在P、Q端，在外力F作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动求（1）在t时刻金属杆MN产生的感应电动势大小；（2）在t时刻流经回路的感应电流大小和方向；（3）在t时刻金属杆MN
6、所受的安培力大小5如图所示，间距为l的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻，一电阻为R0质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t = 0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律 = msint，不计导轨电阻，求：（1）从t1 = 0到t2 = 2/时间内电阻R产生的热量（2）从t1 = 0到t3 = 时间内外力F所做的功6一电阻为R的金属圆环，放在匀强磁场中，磁场与圆环所在平面垂直，如图(a)所示已知通过圆环的磁通量随时间t的变化关系如图(b)所示，图中的最大磁通量0和变化周期T 都是已知量，求 (1)在t= 0到的时间内，通过金属圆环
7、某横截面的电荷量q (2)在t= 0到t=2T的时间内，金属环所产生的电热Q7在磁感应强度为B=0.4 T的匀强磁场中放一个半径r0=50 cm的圆形导轨，上面搁有互相垂直的两根导体棒，一起以角速度=103 rad/s逆时针匀速转动圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接，若每根导体棒的有效电阻为R0=0.8 ，外接电阻R=3.9 ，如图所示，求：（1）每半根导体棒产生的感应电动势；（2）当电键S接通和断开时两电表示数（假定RV，RA0）8如图所示，水平导轨间距为L左端接有阻值为R的定值电阻，在距左端x0处放置一根质量为m、电阻为r的导体棒，导体棒与导轨间无摩擦且始终保持良好接触，导轨的电阻可
8、忽略，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，问：在下列各种情况下，作用在导体棒上的水平拉力F的大小应如何？（1）磁感应强度为B=B0保持恒定，导体棒以速度v向右做匀速直线运动；（2）磁感应强度为B=B0+kt随时间t均匀增强，导体棒保持静止；（3）磁感应强度为B=B0保持恒定，导体棒由静止始以加速度a向右做匀加速直线运动；（4）磁感应强度为B=B0+kt随时间t均匀增强，导体棒以速度v向右做匀速直线运动。x0LFB9平行轨道PQ、MN两端各接一个阻值R1R28的电阻，轨道间距L1m，轨道很长，本身电阻不计。轨道间磁场按如图所示的规律分布，其中每段垂直纸面向里和向外的磁场区域宽度均为2cm，磁感应强
9、度的大小均为B1T，每段无磁场的区域宽度均为1cm，导体棒ab本身电阻r1，与轨道接触良好。现使ab以v10m/s向右匀速运动。求：当导体棒ab从左端进入磁场区域时开始计时，设电流方向从a流向b为正方向，请画出流过导体棒ab的电流随时间变化关系的it图象。整个过程中流过导体棒ab的电流为交变电流，求出流过导体棒ab的电流有效值。P通vQMNR1R2ab1cm2cm无无无无2cm二、电磁感应中的力学综合（含受力，运动，动量，能量）:、一个棒切割磁场RBabF10如右图所示，光滑的水平平行放置的导轨左端连有电阻R，导轨上架有一根裸金属棒ab，整个装置处于垂直轨道平面的匀强磁场中，今从静止起用力拉金
10、属棒(保持棒与导轨垂直)，若拉力恒定，经时间t1后ab的速度为v，加速度为a1，最终速度可达2v；若拉力的功率恒定，经时间t2后ab的速度也为v，加速度为a2，最终速度也可达2v。求a1和a2满足的关系。（不计其他电阻）11水平固定的光滑U型金属框架宽为L，足够长，其上放一质量为m的金属棒ab，左端连接有一阻值为R的电阻（金属框架、金属棒及导线的电阻均可忽略不计），整个装置处在向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现给棒一个初速v0，使棒始终垂直框架并沿框架运动，如图所示。（1）金属棒从开始运动到达稳定状态的过程中求通过电阻R的电量和电阻R中产生的热量（2）金属棒从开始运动到达稳定状态的过程中
11、求金属棒通过的位移（3）如果将U型金属框架左端的电阻R换为一电容为C的电容器，其他条件不变，如图所示。求金属棒从开始运动到达稳定状态时电容器的带电量和电容器所储存的能量（不计电路向外界辐射的能量）abCv0abRv012两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。13、如图
12、，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通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；OFbOO1O1aRMPBNQl0l（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况。14如图所示，ef、gh为水平放置的足够
13、长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R=2的电阻，将一根质量为0.2Kg的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个装置放在磁感强度为B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动。试解答以下问题：（1）若施加的水平外力恒为F=8N，则金属棒达到的稳定速度v1是多少? （2）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒达到的稳定速度v2是多少? RefghcdF（3）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，已知从金属棒开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J，求
14、该过程所需的时间是多少?15如图所示，长平行导轨PQ、MN光滑，相距m，处在同一水平面中，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面横跨在导轨上的直导线ab的质量m =0.1kg、电阻R =0.8，导轨电阻不计导轨间通过开关S将电动势E =1.5V、内电阻r =0.2的电池接在M、P两端，试计算分析：（1）在开关S刚闭合的初始时刻，导线ab的加速度多大？随后ab的加速度、速度如何变化？（2）在闭合开关S后，怎样才能使ab以恒定的速度 =7.5m/s沿导轨向右运动？试描述这时电路中的能量转化情况（通过具体的数据计算说明）16如图所示，光滑平行的金属导轨MN、PQ相距l，其框架平面与水平面成角，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向下、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电阻为r的导体棒ab，垂直搁置于导轨上，与磁场上边界相距d0，现使它由静止开始运动，在
