电磁感应线框题.doc

1、如图所示，正方形闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3s时间拉出，外力所做的功为；第二次用时间拉出，外力所做的功为，则 （ ）A BC D2、如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴。一导线折成变长为的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度vo向右运动，当运动到关于OO对称的位置时A.穿过回路的磁通量为零B.回路中感应电动势大小为C.回路中感应电流的方向为顺时针方向D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同 3、如图所示，在光滑水平面上直线MN右侧有垂直于水平面的匀强磁场，一个电阻为R的矩形线框abcd受到水平向左的恒定拉力作用，以一定的初速度向右进入磁场，经过一段时间后又向左离开磁场。在整个运动过程中ab边始终平行于MN。则线框向右运动进入磁场和向左运动离开磁场这两个过程中（ ） A通过线框任一截面的电量相等 B运动的时间相等 C线框上产生的热量相等 D线框两次通过同一位置时的速率相等4、如图所示，竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回到原处，运动过程中线圈平面保持在竖直面内，不计空气阻力，则：（ ） A上升过程中克服磁场力做的功大于下降过程中克服磁场力做的功 B上升过程中克服磁场力做的功等于下降过程中克服磁场力做的功 C上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率 D上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率5、如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场若第一次用0.3 s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则()AW1W2，q1q2 BW1W2，q1q2 DW1W2，q1q26、如图所示，空间存在一个有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场的宽度为l。一个质量为m、边长也为l的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在的平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行。t0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I)，导线框的速度为v0，经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置)，导线框的速度刚好为零，此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置I(不计空气阻力)。则()A上升过程中，导线框的加速度逐渐减小B上升过程中，导线框克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力做 功的平均功率C上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多D上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等7、如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应电动势随时间的变化率的大小应为（ ）A B C D 8、如图甲所示，MN左侧有一垂直纸面向里的匀强磁场。现将一边长为l、质量为m、电阻为R的正方形金属线框置于该磁场中，使线框平面与磁场垂直，且bc边与磁场边界MN重合。当t=0时，对线框施加一水平拉力F，使线框由静止开始向右做匀加速直线运动；当t=t0时，线框的ad边与磁场边界MN重合。图乙为拉力F随时间变化的图线。由以上条件可知，磁场的磁感应强度B的大小为（ ）A B C D9、如图所示，在光滑绝缘的水平面上有一个用一根均匀导体围成的正方形线框abcd，其边长为L，总电阻为R，放在磁感应强度为B方向竖直向下的匀强磁场的左边，图中虚线MN为磁场的左边界。线框在大小为F的恒力作用下向右运动，其中ab边保持与MN平行。当线框以速度v0进入磁场区域时，它恰好做匀速运动。在线框进入磁场的过程中， （1）线框的ab边产生的感应电动势的大小为E 为多少？（2）求线框a、b两点的电势差。（3）求线框中产生的焦耳热。10、如图所示，PQNM是表面光滑、倾角为30的绝缘斜面，斜面上宽度为L的矩形区域PQNM内存在垂直于斜面向下、磁感应强度为B的匀强磁场。现将质量为m、边长为L的单匝正方形金属线框abcd放在斜面上，使其由静止开始沿斜面下滑。若已知cdNMNM,线框开始运动时cd边与PQ的距离为2L，线框恰能做匀速运动通过磁场区域，重力加速度为g。求： （1）线框的电阻。 （2）线框在通过磁场区域的过程中产生的热量。11、如图所示，光滑斜面的倾角，在斜面上放置一矩形线框abcd，ab边长l1=1m，bc边的边长l2=0.6m，线框的质量m=1kg、电阻R=0.1，线框用细线通过定滑轮与重物相连，重物的质量M=2kg，斜面上ef线与gh线（ef/gh/pq/ab）间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B1=0.5T；gh线与pq线间有垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度B2=0.5T，如果线框从静止开始运动，当ab边进入磁场时恰好做匀速直线运动ab边由静止开始运动gh线所用的时间为2.3s，取g=10m/s2，求： （1）ef线和gh线间的距离。 （2）ab边由静止开始至运动到gh线这段时间内线框中产生的焦耳热。 （3）ab边刚越来gh线瞬间线框的加速度。12、如图所示，均匀正方形导体线框ABCD的边长为l0.2m，每边的电阻为r1.0。有理想边界的匀强磁场的宽d0.4m，磁感应强度的大小为B=0.5T，方向垂直于线框平面。现让线框以恒定的速度U。磁场区域的左边进入磁场并通过磁场区域，速度的大小为v10ms，速度方向沿AB方向。求：（不计线框所受的重力） （1）线框进人磁场的过程中，为维持线框做匀速直线运动，所需外力F的大小； （2）线框通过磁场区域的过程中，外力F所做的功W； （3）线框离开磁场的过程中，AD两点的电势差UAD。13、一边长为L的正方形闭合金属导线框，其质量为m，回路电阻为R.图中M、N、P为磁场区域的边界，且均为水平，上下两部分磁场的磁感应强度均为B，方向如图所示. 图示位置线框的底边与M重合. 现让线框由图示位置由静止开始下落，线框在穿过N和P两界面的过程中均为匀速运动. 若已知M、N之间的高度差为h1，h2L. 线框下落过程中线框平面始终保持竖直，底边结终保持水平，重力加速度为g. 求： （1）N与P之间的高度差h2； （2）在整个运动过程中，线框中产生的焦耳热.14、一个质量m=01kg的正方形金属框总电阻R=05，金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端（金属框上边与AA重合），自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端（金属框下边与BB重合），设金属框在下滑过程中的速度为v，与此对应的位移为s，那么v2s图象如图所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，g10m/s2。（1）根据v2s图象所提供的信息，计算出斜面倾角和匀强磁场宽度d（2）金属框从进入磁场到穿出磁场所用的时间是多少？（3）匀强磁场的磁感应强度多大？15、如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场，整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f，且线框不发生转动求：（1） 线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；（2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；（3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q16、某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力其推进原理可以简化为如图所示的模型：在水平面上相距b的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的长都是a，相间排列，所有这些磁场都以速度v向右匀速运动这时跨在两导轨间的长为a宽为b的金属框MNQP（悬浮在导轨正上方）在磁场力作用下也将会向右运动设金属框的总电阻为R，运动中所受到的阻力恒为f，求： （1）列车在运动过程中金属框产生的最大电流； （2）列车能达到的最大速度； （3）简述要使列车停下可采取哪些可行措施？17、如图所示，边长为L的正方形导线框abcd，质量为m、电阻为R，垂直纸面向外的匀强磁场区域宽度为H（HL）线框竖直上抛，cd边以的速度向上进入磁场，经一段时间， ab边以的速度离开磁场，再上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场不计空气阻力，整个运动过程中线框不转动求线框（1）ab边向上离开磁场时的安培力；（2）向上通过磁场的过程中产生的焦耳热；（3）向上完全进入磁场过程中所通过横截面的电荷量18、如图所示，足够长的粗糙斜面与水平面成=37放置，在斜面上虚线aa和bb与斜面底边平行，且间距为d=0.1m，在aabb围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场，磁感应强度为B=1T；现有一质量为m=10g，总电阻为R=1，边长也为d=0.1m的正方形金属线圈MNPQ，其初始位置PQ边与aa重合，现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动，当金属线圈从最高点返回到磁场区域时，线圈刚好做匀速直线运动。已知线圈与斜面间的动摩擦因数为=0.5，不计其他阻力，求：(取sin37=0.6, cos37=0.8)（1）线圈向下返回到磁场区域时的速度；（2）线圈向上离开磁场区域时的动能；（3）线圈向下通过磁场过程中，线圈电阻R上产生的焦耳热。 19、在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个半径为，质量为，电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，以速度从如图所示位置向右运动，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为，则下列说法正确的是A此时圆环中的电功率为B此时圆形的加速度为C此过程中通过圆环截面的电量为D此过程中回路产生的电能为20、如图所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h，磁感应强度为B。有一宽度为b（bh），长度为L、电阴为R、质量为m的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘由静止起竖直下落，当线圈的PQ边到达磁场下边缘时，线圈恰好开始做匀速运动。设线圈进入磁场过程中产生的热量为Q1，通过导体截面的电荷量为q1：线圈离开磁场过程中产生的热量为Q2，通过导体截面的电荷量为q2，则 AQ1=Q2 BQ1Q2 Cq1=q2 Dq1W2；又由于线框两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即12，由q/R，得q1q2.6、【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化L2L5【答案解析】AC解析：A、上升过程中，线框所受的重力和安培力都向下，线框做减速运动设加速度大小为a，根据牛顿第二定律得：mg+ =ma，a=g+ ，由此可知，线框速度v减小时，加速度a也减小，故A正确B、下降过程中，线框做加速运动，则有mg- =ma，a=g- ，由此可知，下降过程加速度小于上升过程加速度，上升过程位移与下降过程位移相等，则上升时间短，下降时间长，上升过程与下降过程重力做功相同，则上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力的平均功率，故B错误；C、线框产生的焦耳热等于克服安培力做功，对应与同一位置，上升过程安培力大于下降过程安培力，上升与下降过程位移相等，则上升过程克服安培力做功等于下降过程克服安培力做功，上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量的多，故C正确；D、在电磁感应现象中，线框中产生电能，根据能量守恒定律可知，线框返回原位置时速率减小，则上升过程动能的变化量大小大于下降过程动能的变化量大小，根据动能定理得知，上升过程中合力做功较大，故D错误故选：AC【思路点拨】解答本题应分析线框的受力，根据牛顿第二定律得到加速度与速度的关系，即可分析加速度的变化情况；根据能量守恒分析线框返回原位置时速率关系，由动能定理判断上升和下降两过程合力做功关系根据安培力表达式FA= ，分析线框克服安培力做功的关系 7、C8、B 9、解析：（1）E = BLv0（2）a、b两点的电势差相当于电源的外电压（3）解法一：由于线圈在恒力F作用下匀速进入磁场区，恒力F所做的功等于线圈中产生的焦耳热，所以线圈中产生的热量为Q = W = FL解法二：线圈进入磁场区域时产生的感应电动势为E = BLv0电路中的总电功率为线圈中产生的热量联解可得： 三、计算题10、（1）设cd边即将进入磁场时的速度为v由机械能守恒定律有 解得 线框在磁场中受到重力、支持力和安培力作用做匀速运动安培力 由平衡条件有 解得 （2）线框在通过磁场区域的过程中，减少的重力势能全部转化为电能，所以，产生的热量11、（1）进入磁场时线框abcd受力平衡有：ab边进入磁场和切割磁感线，产生的电动势E=Bl1v1形成的感应电流，受到的安培力FA=B1Il1联立解得 线框abcd进磁场B1前做匀加速直线运动，进磁场的过程中做匀速直线运动，完全进入磁场后至运动到gh线过程中仍做匀速直线运动。进磁场前对重物和线框系统有：解得：a=5m/s2该阶段运动的时间为：进磁场B1的过程中匀速运动的时间进磁场后线框受力情况同进磁场前，所以该阶段的加速度仍为a=5m/s2ta=tt1t2=1sef线和gh线间的距离（2）线框中产生的焦耳热Q=FAl2=（3）ab边刚越过gh线瞬间线框的速度为： 解得：12、（1）BC边进入磁场的过程中，I接力为：（2）线框通过磁场区域的过程中，拉力F所做的功为W=2Fl=0.01J（3）13、（1）在穿过N的过程中 线框中产生的电动势E=2BLv1 线框中产生的电流I=E/R=2BLv1/R 线框受到的安培力F=2BIL=4B2L2v1/R 由平衡得 同理线框穿过P过程中的运动速度v2=mgR/B2L2 由机械能守恒定律得 = （2）穿过M时产生的电热 穿过N或P时产生的电热为Q2=mgL 共产生热量Q=Q1+Q2 14、由图象可知，从s0到s11.6 m过程中，金属框作匀加速运动，由公式v22as可得金属框的加速度为： m/s2 根据牛顿第二定律：mgsinma1 则： 金属框下边进磁场到上边出磁场，线框做匀速运动故： s=2L=2d=2.6-1.6=1m, d=L=0.5m 金属框刚进入磁场时， 金属框穿过磁场所用的时间：s (3)因匀速通过磁场，则： 所以磁感应强度的大小为： 15、【答案】 （1）（2）（3）m(mg)2f2(mg+f)(a+b)【考点】法拉第电磁感应定律的综合应用【解析】（1）线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有mg=f+，解得v2=线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2=（2）由动能定理，线框从离开磁场至上升到最高点的过程 0-（mg+f）h=0-mv12线圈从最高点落至进入磁场瞬间：（mg-f）h=mv22由得v1= 线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1=（3）线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律有：mv