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1、第 - 1 - 页 共 5 页 热点 15 电磁感应定律的综合应用热点 15 电磁感应定律的综合应用 (建议用时：20 分钟) 1.(2019江苏一模)如图所示，匝数为N100、 边长为L0.5 m、 阻 值为r1.5 的正方形导线框与间距为d0.5 m 的竖直导轨相连，正方形线框 的上半部分处在水平向外的磁场B1中，导轨的下部存在着水平向里的磁感应 强度为B21 T 的匀强磁场质量为m0.2 kg、电阻为R0.5 的导体棒ab 可以沿竖直导轨无摩擦地滑动，导体棒始终与导轨接触良好当磁场B1发生 变化时， 导体棒ab刚好能处于静止状态重力加速度g取 10 m/s2，试求 ： (1)此时通过ab
2、棒的电流I的大小和方向； (2)此过程中磁场B1的变化率； (3)开始的 5 s 内回路中产生的焦耳热Q. 第 - 2 - 页 共 5 页 2(2019苏州市模拟)如图所示，空间存在竖直向下的有界匀强磁场，磁感应强度大小 为B.一边长为L，质量为m、电阻为R的正方形单匝导线框abcd放在水平桌面上在水平拉 力作用下，线框从左边界以速度v匀速进入磁场，当cd边刚进入磁场时撤去拉力，ab边恰好 能到达磁场的右边界已知线框与桌面间动摩擦因数为，磁场宽度大于L，重力加速度为g. 求： (1)ab边刚进入磁场时，其两端的电压U； (2)水平拉力的大小F和磁场的宽度d； (3)整个过程中产生的总热量Q.
3、3.(2019苏州市期初调研)如图所示，在倾角30的光 滑固定斜面上，相距为d的两平行虚线MN、PQ间分布有大小为B、 方向垂直斜面向下的匀强磁场在PQ上方有一质量为m、边长为L(Ld) 的正方形单匝线圈abcd， 线圈的电阻值为R，cd边与PQ边平行且相 距x.现将该线圈自此位置由静止释放，使其沿斜面下滑穿过磁场，在ab边将离开磁场时， 线 圈已做匀速运动重力加速度为g.求： (1)线圈cd边刚进入磁场时的速率v1； 第 - 3 - 页 共 5 页 (2)线圈进入磁场的过程中，通过ab边的电荷量q； (3)线圈通过磁场的过程中所产生的焦耳热Q. 第 - 4 - 页 共 5 页 热点 15 电
4、磁感应定律的综合应用 1解析：(1)导体棒ab静止，所以有： mgB2IL 可得：I A4 A mg B2L 0.2 10 1 0.5 由左手定则判断知，电流方向由a到b. (2)根据法拉第电磁感应定律得： ENS B1 t 式中SL 2 2 由闭合电路欧姆定律得： EI(Rr) 代入数据解得： 0.64 T/s. B1 t (3)开始的 5 s 内回路中产生的焦耳热为： QI2(Rr)t42(0.51.5)5 J160 J. 答案：(1)4 A 方向由a到b (2)0.64 T/s (3)160 J 2解析：(1)EBLv I E R BLv R UIRBLv. 3 4 3 4 (2)FF安
5、mgmg B2L2v R 撤去拉力后，线框在磁场中只受到滑动摩擦力，做匀减速运动，x2 v2 2g 所以dL. v2 2g (3)进入磁场过程中产生焦耳热 Q1I2Rt1B 2L3v R 由于摩擦产生的热量 Q2mgmgLmv2 (L v2 2g) 1 2 所以整个过程产生的热量为QQ1Q2mgLmv2. 1 2 B2L3v R 第 - 5 - 页 共 5 页 答案：(1)BLv (2)mg L (3)mgLmv2 3 4 B2L2v R v2 2g 1 2 B2L3v R 3解析：(1)线圈沿斜面向下运动至cd边刚进入磁场时，mgxsin 30mv0 1 2 2 1 解得：v1.gx (2)线圈进入磁场的过程中，感应电动势E t BL2 t 根据闭合电路欧姆定律得：IE R 通过的电荷量为：qIt. BL2 R (3)线圈离开磁场时，匀速运动 有：BLmgsin 30 BLv2 R 解得：v2 mgR 2B2L2 由能量守恒：Qmg(xdL)sin 30mv 1 2 2 2 解得：Qmg(xdL). 1 2 m3g2R2 8B4L4 答案：(1) (2)gx BL2 R (3)mg(xdL) 1 2 m3g2R2 8B4L4