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1、电磁感应电磁感应 1(多选)如图 1 所示，a、b、c 为三只完全相同的灯泡，L为直流电阻不计的线圈，电 源内阻不计下列判断正确的是( ) 图 1 AS 闭合的瞬间，b、c 两灯亮度相同 BS 闭合足够长时间后，b、c 两灯亮度相同 CS 断开的瞬间，a、c 两灯立即熄灭 DS 断开后，b 灯先突然闪亮后再逐渐变暗熄灭来源:学科网 2 (多选)如图2所示， 足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成角(090)， 其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不 计金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电 路的电阻为R，当流过a
2、b棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab 在这一过程中( ) 图 2 A产生的焦耳热为qBLv Bab棒中的电流方向从a到b C下滑的位移大小为qR BL D运动的平均速度大于v 1 2 3如图 3 甲所示，用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的 圆环，ab为圆环的直径在ab的右侧存在一个足够大的匀强磁场，t0 时刻磁场方向垂直 于竖直圆环平面向里，磁场磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示，则 0t1时 间内( ) 图 3 A圆环中产生感应电流的方向为逆时针 B圆环中产生感应电流的方向先顺时针后是逆时针 C圆环一直具有扩张的趋势 D圆环中感应电流的
3、大小为 B0rS 4t0 4(多选)如图 4 甲所示，线圈两端a、b与一电阻R相连，线圈内有垂直于线圈平面 向里的磁场，t0 时起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化，下列说法正确的是 ( ) 图 4来源:学,科,网 Z,X,X,K A0.5t0时刻，R中电流方向为由a到b B1.5t0时刻，R中电流方向为由a到b C0t0时间内R的电流小于t02t0时间内R的电流 D0t0时间内R的电流大于t02t0时间内R的电流 5如图 5 所示，两足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距L0.5 m，导轨平面与水平 面夹角为30，导轨顶端跨接一阻值为R0.4 的定值电阻距导轨顶端MP的距离 为d0.5
4、m 的CD(CDMP)下方有方向垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B01 T 的 匀强磁场现将金属棒从CD处由静止释放取金属棒的质量m0.2 kg、电阻为r0.1 ， 在运动过程中金属棒始终与CD保持平行，且与导轨接触良好当金属棒沿导轨下滑距离d 时(图中EF的位置)速度刚好达到最大重力加速度g10 m/s2.试求： 图 5 (1)金属棒速度达到的最大值vm的大小和从CD下滑到EF的过程中金属棒上产生的焦耳 热Q； (2)为了使金属棒经EF后回路中不再产生感应电流， 可使磁场的磁感应强度B的大小发 生变化试写出磁感应强度B随时间变化的表达式(从金属棒到EF处时开始计时) 6如图 6 甲所示，
5、一边长L2.5 m、质量m0.5 kg 的正方形金属线框，放在光滑绝 缘的水平面上，整个装置处在方向竖直向上、磁感应强度B0.8 T 的匀强磁场中，它的一 边与磁场的边界MN重合在水平力F作用下由静止开始向左运动，经过 5 s 线框被拉出磁 场测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中， 图 6 (1)求通过线框导线截面的电荷量及线框的总电阻； (2)分析线框运动性质并写出水平力F随时间变化的表达式； (3)已知在这 5 s 内力F做功 1.92 J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少 7 .如图 7 甲所示， 一水平放置的线圈， 匝数n100 匝， 横截面积
6、S0.2 m2， 电阻r1 ，线圈处于水平向左的均匀变化的磁场中，磁感应强度B1随时间t变化关系图象如图乙 所示线圈与足够长的竖直光滑导轨MN、PQ连接，导轨间距l20 cm，导体棒ab与导轨始 终接触良好，ab棒接入电路的电阻R4 ，质量m5 g，导轨的电阻不计，导轨处在与导 轨平面垂直向里的匀强磁场中， 磁感应强度B20.5 Tt0 时， 导体棒由静止释放，g取 10 m/s2，求： 图 7 (1)t0 时，线圈内产生的感应电动势的大小； (2)t0 时，导体棒ab两端的电压和导体棒的加速度大小； (3)导体棒ab到稳定状态时，导体棒所受重力的瞬时功率 8 如图 8(a)所示， 间距L0.
7、5 m 的两根光滑平行长直金属导轨倾斜放置， 轨道平面倾 角30.导轨底端接有阻值R0.8 的电阻，导轨间有、两个矩形区域，其长边 都与导轨垂直， 两区域的宽度均为d20.4 m， 两区域间的距离d10.4 m， 区域内有垂直 导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小B01 T，区域内的磁感应强度B随时间t变 化如图(b)所示，规定垂直于导轨平面向上的磁感应强度方向为正方向t0 时刻，把导体 棒MN无初速度地放在区域下边界上 己知导体棒的质量m0.1 kg， 导体棒始终与导轨垂 直并接触良好，且导体棒在磁场边界时都认为处于磁场中，导体棒和导轨电阻不计，取重力 加速度g10 m/s2.求： 图 8
8、 (1)0.1 s 内导体棒MN所受的安培力； (2)t0.5 s 时回路中的电动势和流过导体棒MN的电流方向； (3)0.5 s 时导体棒MN的加速度大小 参考答案参考答案 1.答案 AD 2.答案 CD 3.答案 D 解析 磁通量先向里减小再向外增加，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电 流方向一直为顺时针，故 A、B 错误 ； 由楞次定律的“来拒去留”可知，0t0时间内为了阻 碍磁通量的减小，线圈有扩张的趋势，t0t1时间内为了阻碍磁通量的增大，线圈有缩小的 趋势，故 C 错误；由法拉第电磁感应定律得E，感应电流I BS圆环 2t B0r2 2t0 E R B0r2 2t0 ，故
9、D 正确 S 2r B0rS 4t0 4.答案 AC 解析 由楞次定律可知 0t0时间内线圈中的感应电流方向为逆时针方向，t02t0时 间内线圈中感应电流的方向为顺时针方向， 故A正确， B错误 ； 根据法拉第电磁感应定律 ：En ，可知 0t0时间内感应电动势是t02t0时间内的 ，感应电流为：I ，所以 0t0 t 1 2 E R 时间内R中的电流是t02t0时间内电流的 ，故 C 正确，D 错误 1 2 5.答案 (1)2 m/s 0.02 J (2)B来源:学*科*网 Z*X*X*K 1 14t5t2 解析 (1)当金属棒所受的合力为零时速度最大，根据闭合电路的欧姆定律得 ：IB 0L
10、vm Rr 根据平衡条件得：mgsin B0IL 联立解得vm2 m/s mgRrsin B02L2 由能量守恒定律得，该过程中系统产生的焦耳热为Q总mgdsin mv m20.1 J 1 2 其中金属棒中产生的焦耳热QQ总0.02 J r Rr (2)由于回路中没有感应电流，所以金属棒将做匀加速运动，经过时间t其位移为 xvmtgt2sin 2t2.5t2 1 2 为了使回路中不再产生感应电流，则回路中的磁通量不发生变化t0 即：B(xd)LB0dL 解得：B 1 14t5t2 6.答案 见解析 解析 (1)根据qt，由It图象得，q1.25 CI 又根据 I E R tR BL2 tR 得
11、R4 . (2)由题图乙可知，感应电流随时间变化的规律：I0.1t 由感应电流I，可得金属框的速度随时间也是线性变化的，v0.2t BLv R RI BL 线框做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2. 线框在外力F和安培力F安作用下做匀加速直线运动，FF安ma 又F安BIL 得F(0.2t0.1) N (3)t5 s 时，线框从磁场中拉出时的速度v5at1 m/s 由能量守恒得：WQmv52 1 2 线框中产生的焦耳热QWmv521.67 J 1 2 7.答案 (1)2 V (2)1.6 V 2 m/s2 (3)0.25 W 解析 (1)由题图乙可知，线圈内磁感应强度变化率：0.1 T/s
12、 B1 t 由法拉第电磁感应定律可知：E1nnS2 V t B1 t (2)t0 时，回路中电流：I0.4 A来源:Zxxk.Com E1 Rr 导体棒ab两端的电压UIR1.6 V 设此时导体棒的加速度为a，则由： mgB2Ilma来源:学.科.网 得：ag2 m/s2 B2Il m (3)当导体棒ab达到稳定状态时，满足：mgB2Il IE 1B2lv Rr 得：v5 m/s 此时，导体棒所受重力的瞬时功率Pmgv0.25 W. 8.答案 (1) 0.5 N (2)0.4 V NM (3)7 m/s2 解析 (1)t10.1 s 时间内感应电动势E1d2L，4 T/s，I1 B1 t1 B
13、1 t1 E1 R 01 s 内安培力F1B0I1L，解得F10.5 N (2)因F1mgsin ，故导体棒第 0.1 s 内静止，从 0.1 s 末开始加速，设加速度为a1： mgsin ma1，d1a1t12，v1a1t1，解得：t10.4 s，v12 m/s 1 2 t0.5 s 时，导体棒刚滑到区域上边界，此时B20.8 T， 切割磁感线产生的电动势E2B2Lv10.8 V t0.5 s 时，因磁场变化而产生的感应电动势 E3d2L，6 T/s，解得E31.2 V B2 t2 B2 t2 t0.5 s 时的总电动势EE3E20.4 V 导体棒电流方向：NM (3)设 0.5 s 时导体棒的加速度为a， 有Fmgsin ma， 又I ，FB2IL， 解得a7 E R m/s2.