法拉第电磁感应定律_作业2

1（2015春宿迁校级期中）如图所示，两根平行光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒ab和cd跨放在导轨上，ab电阻大于cd电阻当cd在外力F2作用下匀速向右滑动时，ab在外力F1作用下保持静止，则ab两端电压Uab和cd两端电压Ucd相比，UabUcd，外力F1和F2相比，F1F2（填“”、“=”或“”）2（2015春兰州校级期中）如图所示，在光滑绝缘的水平面上，一边长为10cm、电阻为1、质量为0.1kg的正方形金属线框abcd以m/s的速度向一有界磁场滑去，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度大小为0.5T，当线框全部进入磁场时，线框中已放出了1.8J的热量则当线框ab边刚出磁场的瞬间，线框速度大小为m/s；线框中电流的瞬时功率为W3（2015春明光市校级期中）如图所示，导体框内有一垂直于框架平而的匀强磁场，磁场的磁感应强度为0.12T，框架中的电阻R1=3，R2=2，其余部分电阻均不计导体棒AB在磁场中的长度为0.5m，当AB棒以10m/s速度沿着导体框匀速移动时，所需外力F=N，产生功率P=W，通过R2上的电流I2=A4（2015春安庆校级月考）如图所示，A、B两闭合线圈用同样导线且均绕成10匝，半径为rA=2rB，内有以B线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中感应电动势EA：EB=；产生的感应电流之比IA：IB=5（2014秋泰安期末）一闭合线圈有50匝，总电阻R=20，穿过它的磁通量在0.1s内由8103Wb增加到1.2102Wb，则线圈中的感应电动势E=V，线圈中的平均电流强度I=A6（2013春沈河区校级期中）如图所示，边长为L的闭合正方形金属线框的电阻为R，以速度v匀速穿过宽度为d的有界匀强磁场，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度为B，若Ld，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为；若Ld，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为7（2013春钦北区校级期中）如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4m的金属棒ab，其电阻r=0.1框架左端的电阻R=0.4垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T当用外力使棒ab以速度v=5m/s右移时，ab棒中产生的感应电动势=，通过ab棒的电流I=ab棒两端的电势差Uab=，在电阻R上消耗的功率PR，在ab棒上消耗的发热功率PR=，切割运动中产生的电功率P=8（2013春永安市校级月考）如图所示，为线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象，线圈的匝数为100匝，已知t=0时线圈平面与磁感线垂直，则在0至0.005s的时间内线圈中产生的平均感应电动势大小为V，在0.005s时刻线圈中产生的瞬时感应电动势大小为V9（2012汕头模拟）如图所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为l，导轨左端连接一个电阻一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向下，磁感应强度为B对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力f求：（1）导轨对杆ab的阻力大小f（2）杆ab中通过的电流及其方向（3）导轨左端所接电阻的阻值R参考答案1（2015春宿迁校级期中）如图所示，两根平行光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒ab和cd跨放在导轨上，ab电阻大于cd电阻当cd在外力F2作用下匀速向右滑动时，ab在外力F1作用下保持静止，则ab两端电压Uab和cd两端电压Ucd相比，Uab=Ucd，外力F1和F2相比，F1=F2（填“”、“=”或“”）考点：导体切割磁感线时的感应电动势；楞次定律菁优网版权所有专题：电磁感应与电路结合分析：cd切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，cd和ab两端的电压都是外电压整个回路中的电流处处相等，通过安培力的大小公式，结合共点力平衡比较拉力的大小解答：解：由图看出，cd切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，ab是外电路，由于导轨电阻不计，所以cd和ab两端的电压都是外电压，所以Uab=Ucd由于电流相等，由公式F=BIL，可知两棒所受的安培力相等，因为两棒都处于平衡状态，拉力都等于安培力，则F1=F2故答案为：=，=点评：处理电磁感应中电路问题时，关键能够知道其等效电路，知道哪一部分相当于电源，结合安培力的大小公式和共点力平衡进行求解2（2015春兰州校级期中）如图所示，在光滑绝缘的水平面上，一边长为10cm、电阻为1、质量为0.1kg的正方形金属线框abcd以m/s的速度向一有界磁场滑去，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度大小为0.5T，当线框全部进入磁场时，线框中已放出了1.8J的热量则当线框ab边刚出磁场的瞬间，线框速度大小为6m/s；线框中电流的瞬时功率为0.09W考点：导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化菁优网版权所有专题：电磁感应功能问题分析：线框进入磁场时克服安培力做功，线框的动能转化为焦耳热，线框完全进入磁场后，穿过线框的磁场不变，不产生感应电流，线框不受安培力作用，线框做匀速直线运动，ab边刚出磁场时的速度等于线框完全进入磁场时的速度，由能量守恒定律可以求出线框的速度；由电功率公式可以求出电流的瞬时功率解答：解：在线框开始进入磁场直到ab边刚出磁场过程中，由能量守恒定律可得：mv02=mv2+Q，解得v=6m/s；此时感应电动势E=BLv，感应电流I=，电流的瞬时功率：P=I2R=0.09W；故答案为：6；0.09点评：线框进入磁场过程中动能转化为焦耳热，应用能量守恒定律、电功率公式即可正确解题3（2015春明光市校级期中）如图所示，导体框内有一垂直于框架平而的匀强磁场，磁场的磁感应强度为0.12T，框架中的电阻R1=3，R2=2，其余部分电阻均不计导体棒AB在磁场中的长度为0.5m，当AB棒以10m/s速度沿着导体框匀速移动时，所需外力F=0.03N，产生功率P=0.3W，通过R2上的电流I2=0.3A考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率菁优网版权所有专题：电磁感应与电路结合分析：由公式E=BLv求出电动势，根据欧姆定律求解感应电流，由右手定则判断感应电流方向匀速运动时外力大小等于安培力大小；由功率公式P=FV计算功率大小；根据电流与电阻的关系计算I2解答：解：根据法拉第电磁感应定律得：E=BLv=0.120.510=0.6V 由R1和R2的并联电路知：R总=1.2所以：I=0.5A所以所需外力为：F=BIL=0.120.50.5=0.03N产生的功率为：P=FV=0.0310=0.3W由于两电阻上电压相等，故电流之比与电阻之比成反比，即：=故：I2=I=0.3A故答案为：0.03N；0.3W；0.3A点评：该题考查了电磁感应与电路、力学的基础知识，基础是识别电路的结构对于这些基础知识，要加强理解和应用，平时练习不可忽视4（2015春安庆校级月考）如图所示，A、B两闭合线圈用同样导线且均绕成10匝，半径为rA=2rB，内有以B线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中感应电动势EA：EB=1：1；产生的感应电流之比IA：IB=1：2考点：法拉第电磁感应定律菁优网版权所有专题：电磁感应与电路结合分析：根据法拉第电磁感应定律E=，研究A、B环中感应电动势EA：EB根据电阻定律求出两环电阻之比，再欧姆定律求解电流之比IA：IB解答：解：根据法拉第电磁感应定律E=，题中n相同，相同，面积S也相同，则得到A、B环中感应电动势EA：EB=1：1根据电阻定律R=，L=n2r，、s相同，则电阻之比RA：RB=rA：rB=2：1，根据欧姆定律I=得，产生的感应电流之比IA：IB=1：2故答案为：1：1，1：2点评：本题整合了法拉第电磁感应定律、电阻定律和欧姆定律，常规题，要善于运用比例法解题5（2014秋泰安期末）一闭合线圈有50匝，总电阻R=20，穿过它的磁通量在0.1s内由8103Wb增加到1.2102Wb，则线圈中的感应电动势E=2V，线圈中的平均电流强度I=0.1A考点：法拉第电磁感应定律菁优网版权所有专题：电磁感应与电路结合分析：根据法拉第电磁感应定律E=n，求出感应电动势，再根据闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小解答：解：根据法拉第电磁感应定律得线圈中感应电动势为：E=n=50 V=2V感应电流为：I=A=0.1A；故答案为：2，0.1点评：解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律6（2013春沈河区校级期中）如图所示，边长为L的闭合正方形金属线框的电阻为R，以速度v匀速穿过宽度为d的有界匀强磁场，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度为B，若Ld，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为；若Ld，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为考点：导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化菁优网版权所有专题：电磁感应功能问题分析：根据法拉第定律求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，由焦耳定律求焦耳热解答：解：线框切割磁感线时产生的感应电动势为：E=BLv，则感应电流为：I=若Ld，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为：Q1=I2Rt1=R=若Ld，线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为：Q2=I2Rt2=R=故答案为：，点评：本题要掌握电磁感应常用的三个基本规律：法拉第定律、欧姆定律和焦耳定律，关键确定产生感应电流的时间7（2013春钦北区校级期中）如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4m的金属棒ab，其电阻r=0.1框架左端的电阻R=0.4垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T当用外力使棒ab以速度v=5m/s右移时，ab棒中产生的感应电动势=0.2V，通过ab棒的电流I=0.4Aab棒两端的电势差Uab=0.16V，在电阻R上消耗的功率PR0.01W，在ab棒上消耗的发热功率PR=0.056W，切割运动中产生的电功率P=0.08W考点：导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化菁优网版权所有专题：电磁感应功能问题分析：棒向右运动垂直切割磁感线，根据公式E=BLv求出感应电动势，根据欧姆定律求解通过ab棒的电流Iab棒两端的电势差等于R两端的电压，由欧姆定律求解；电阻R上消耗的功率PR=I2R；ab棒上消耗的发热功率Pr=I2r；切割运动中产生的电功率P=PR+Pr解答：解；ab棒中产生的感应电动势 =BLv=0.10.45V=0.2V通过ab棒的电流 I=A=0.4Aab棒两端的电势差 Uab=IR=0.40.4V=0.16V电阻R上消耗的功率 PR=I2R=0.420.4W=0.056W；ab棒上消耗的发热功率 Pr=I2r=0.420.1W=0.016W；故切割运动中产生的电功率P=PR+Pr=0.08W故答案为：0.2V，0.4A，0.16V，0.01W，0.056W，0.08W点评：本题关键要掌握感应电动势公式E=BLv、欧姆定律、功率公式等等电磁感应基本知识，即可正确解题求ab间电势差时要注意，金属棒是电源，ab间电势差是路端电压，不是感应电动势，也不是内电压8（2013春永安市校级月考）如图所示，为线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象，线圈的匝数为100匝，已知t=0时线圈平面与磁感线垂直，则在0至0.005s的时间内线圈中产生的平均感应电动势大小为400V，在0.005s时刻线圈中产生的瞬时感应电动势大小为200V考点：法拉第电磁感应定律菁优网版权所有专题：电磁感应与电路结合分析：根据法拉第电磁感应定律知，先根据Em=NBS求出最大值，再写出电动势和电流的瞬时表达式；通过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小解答：解：根据法拉第电磁感应定律得在0至0.005s的时间内线圈中产生的平均感应电动势大小为：E=n=V=400V根据Em=NBS，可求出感应电动势的最大值为：Em=1000.02=200V，因此感应电动势的瞬时表达式为：e=200sin100t（V），当0.005s时刻线圈中产生的瞬时感应电动势大小为：e=200V，故答案为：400、200；点评：解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，学会如何求感应电动势的最大值与瞬时值，并能灵活运用9（2012汕头模拟）如图所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为l，导轨左端连接一个电阻一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向下，磁感应强度为B对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力f求：（1）导轨对杆ab的阻力大小f（2）杆ab中通过的电流及其方向（3）导轨左端所接电阻的阻值R考点：导体切割磁感线时的感应电动势；匀变速直线运动的速度与位移的关系；牛顿第二定律；闭合电路的欧姆定律菁优网版权所有专题：电磁感应中的力学问题分析：（1）在磁场区中，由牛顿第二定律可求得f （2）由安培力的大小表达式及方向可求得电流的大小与方向 （3）由欧姆定律可求得电阻阻值解答：解