《电磁感应计算题复习专题》例题.doc

电磁感应计算题复习专题1阻值为R =4的电阻连接在图甲电路中，并放置于粗糙水平面上。电路有一边长为L=1m，阻值r =1的正方形区域CDEF，放置在边长为2L的竖直向下正方形磁场中，磁感应强度B大小随时间变化如图乙所示，线框始终静止不动。其他部分电阻不计。求：（1）t =3s时通过电阻R的电流方向及R两端的电压U。（2）t =3s时线框受到的安培力F的大小和方向。（3）0-3s内整个电路的发热量Q。2足够长的、间距为L=1m的光滑平行金属导轨CD、EF水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。质量m=0.1kg，电阻为r =1的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好。已知电阻阻值为R=4。金属棒ab在水平恒力F 的作用下由静止开始向右运动，当金属棒ab达到最大速度v 时，电阻R的电功率P=4W。其他部分电阻不计。求：（1）金属棒ab的电流方向和最大速度v 的大小。（2）水平恒力F的大小。（3）当达到最大速度后撤去水平恒力F，金属棒ab运动直至到停止过程中电路产生的热量Q。3竖直放置的平行金属板M、N相距d =0.2m，板长L0=5m，板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B =0.5T，极板按如图所示的方式接入电路。足够长的、间距为L =1m的光滑平行金属导轨CD、EF水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为B。电阻为r =1的金属棒ab 垂直导轨放置且与导轨接触良好。已知滑动变阻器的总阻值为R =4，滑片P的位置位于变阻器的中点。有一个质量为m =1.010-8kg、电荷量为q =+2.010-8C的带电粒子，从两板中间左端以初速度沿中心线水平射入场区。不计粒子重力。其他部分电阻不计。（1）当金属棒ab 以速度v 向右匀速运动时，粒子从两板间沿直线穿过，求金属棒ab运动速度v 的大小和方向。（2）为了使金属棒ab 以速度v 向右做匀速运动，要在金属棒ab上施加一水平拉力，求力的大小和方向。（3）若将极板M、N间的磁场撤掉，其他条件不变，要使粒子能打在极板上，则金属棒ab匀速运动的速度v 至少多大？4.（2012广东高考35）（18分）如图17所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。（1）调节Rx=R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。（2）改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。5、如图甲所示，在水平面上固定有长为L2 m、宽为d1 m的金属“U”形导轨，在“U”形导轨右侧l0.5 m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示在t0时刻，质量为m0.1 kg的导体棒以v01 m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为0.1 /m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g10 m/s2)(1)通过计算分析4 s内导体棒的运动情况；(2)计算4 s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4 s内回路产生的焦耳热 6（2014广州一模）（18分）如图，匀强磁场垂直铜环所在的平面，导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处，另一端紧贴圆环，可绕O匀速转动通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路，R1、R2是定值电阻带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M点，被拉起到水平位置；合上开关K，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧已知：磁感应强度为B；a的角速度大小为，长度为l，电阻为r；R1=R2=2r，铜环电阻不计；P、Q两板间距为d；带电的质量为m、电量为q；重力加速度为g求：（1）a匀速转动的方向； （2）P、Q间电场强度E的大小；（3）小球通过N点时对细线拉力T的大小R1NOaKldR2B电磁感应计算题复习专题答案1：解：(1)由楞次定律知电阻R电流方向由A流向B由法拉弟电磁感应定律得感应电动势正方形CDEF与电阻R串联，由欧姆定律代入数据 (2)由图乙不变斜率得t =3s时，感应电动势和感应电流都恒定由左手定则知正方形CD、EF边所受安培力大小相等，方向相反，相互抵消，故电路所受合力等于DF边所受水平向左的安培力则代入数据 (3)由焦耳定律得代入数据2：解：(1)由右手定则知金属棒ab的电流方向由b流向a ab达到最大速度v 时感应电动势ab与电阻R串联，由欧姆定律又代入数据 (2)当ab达到最大速度时，合力为零，水平恒力 代入数据 (3)撤去力F直至停止过程，只有安培力做功，使动能全部转化为电路的热能由动能定理知代入数据3：解：（1）ab切割磁感线，感应电动势ab与电阻R串联，由欧姆定律粒子受电场力和洛伦兹力作用，合力为零，代入数据 （2）ab匀速，合力为零，水平拉力代入数据由左手定则知安培力水平向左，故拉力水平向右 （3）粒子仅受电场力，做类平抛运动，当打在上极板右侧边缘时粒子受电场力最小，则金属棒ab有最小速度v，由牛顿第二定律和平抛运动规律得又代入数据4、解：（1）当Rx=R棒沿导轨匀速下滑时，由平衡条件： 由解得： 由解得： （2）微粒水平射入金属板间，能匀速通过，由平衡条件： 棒沿导轨匀速，由平衡条件 金属板间电压： 解得:5【答案】 (1)导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有mgmavtv0atxv0tat2导体棒速度减为零时，vt0代入数据解得：t1 s，x0.5 m，因xLl，故导体棒没有进入磁场区域导体棒在1 s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x0.5 m(2)前2 s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E0，I0后2 s回路产生的电动势为Eld0.1 V回路的总长度为5 m，因此回路的总电阻为R50.5 电流为I0.2 A根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向(3)前2 s电流为零，后2 s有恒定电流，回路产生的焦耳热为QI2Rt0.04 J.6（18分）解析：（1）依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动，故小球受到电场力的方向水平向右，P板带正电，Q板带负电。由右手定则可知，导体棒a顺时针转动。（2分）（2）导体棒a转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势大小： （2分，若缺中间推导式只得1分）由闭合电路欧姆定律： （2分）由欧姆定律可知，PQ的电压为：UPQ （2分）故PQ间匀强电场的电场强度