广东省汕头市澄海中学高中物理 第四章 电磁感应定律练习1 新人教版选修3-2

1 广东省汕头市澄海中学高中物理广东省汕头市澄海中学高中物理 第四章第四章 电磁感应定律练习电磁感应定律练习 1 1 新人教版新人教版 选修选修 3 23 2 知识概要 一 感应电流在磁场中所 受的安培力 1 安培力的大小 F BIL 2 安培力的方向判断 1 右手定则和左手定则相结合 先用 确定感应电流方向 再用 判断感应电流所 受安培力的方向 2 用楞次定律判断 感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向 二 电磁感应的能量转化 1 电磁感应现象的实质是 和 之间的转化 2 感应电流在磁场中受安培力 外力克服安培力 将 的能转化为 电流做功再 将电能转化为 3 电流做功产生的热量用焦耳定律计算 公式为 课堂例题 例 1 如图 甲 所示 两根足够长的直金属导轨 MN PQ 平行放置在倾角为 的绝缘斜面上 两导轨 间距为 L M P 两点间接有阻值为 R 的电阻 一根质量为 m 的均匀直金属杆 ab 放在两导轨上 并与 导轨垂直 整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中 磁场方向垂直斜面向下 导轨和金属杆的电 阻可忽略 让 ab 杆沿导轨由静止开始下滑 导轨和金属杆接触良好 不计它们之间的摩擦 1 由 b 向 a 方向看到的装置如图 3 乙 所示 请在此图中画出 ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意 图 2 在加速下滑过程中 当 ab 杆的速度大小为 v 时 求 此时 ab 杆中的电流及其加速度的大小 3 求在下滑过程中 ab 杆可以达到的速度最大值 例 2 如图a所示 一对平行光滑轨道放置在水平面上 两轨道 间距l 0 20m 电阻R 1 0 有一导体静止地放在轨道上 与两 轨道垂直 杆及轨道的电阻皆可忽略不计 整个装置处于磁感应 强度B 0 50T 的匀强磁场中 磁场方向垂直轨道面向下 现用一 外力F沿轨道方向拉杆 使之作匀加速运动 测得力F与时 间t的关系如图b所示 1 在图b中画出安培力F安大小与时间t 的关系图线 2 求出杆的质量m和加速度a 2 例 3 如图所示 一根电阻为R 0 6 的导线弯成一个圆形线圈 圆半径r 1m 圆形线圈质量 m 1kg 此线圈放在绝缘光滑的水平面上 在y轴右侧有垂直于线圈平面B 0 5T 的匀强磁场 若 线圈以初动能E0 5J 沿x轴方向滑进磁场 当进入磁场 0 5m 时 线圈中产生的电能为Ee 3J 求 1 此时线圈的运动速度 2 此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压 3 此时线圈加速度大小 例 4 如图 5 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 Ff 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 Q 课后训练 1 如图所示 足够长的光滑平行金属导轨 MN PQ 竖直放置 一个磁感应强 度 B 0 50 T 的匀强磁场垂直穿过导轨平面 导轨的上端 M 与 P 间连接阻值为 R 0 30 的电阻 长为 L 0 40 m 电阻为 r 0 20 的金属棒 ab 紧 3 贴在导轨上 现使金属棒 ab 由静止开始下滑 通过传感器记录金属棒 ab 下滑的距离 其下滑距离与 时间的关系如下表所示 导轨电阻不计 g 10 m s2 求 时间 t s 00 100 200 300 400 500 600 70 下滑距离 x m 00 100 300 701 201 702 202 70 1 在前 0 4 s 的时间内 金属棒 ab 电动势的平均值 2 金属棒的质量 3 在前 0 7 s 的时间内 电阻 R 上产生的热量 2 如图所示 金属杆 ab 可在平行金属 导轨上滑动 金属杆电阻 R0 0 5 长 L 0 3 m 导轨一端串接一电阻 R 1 匀强磁场磁感应强度 B 2 T 当 ab 以 v 5 m s 向右匀速运动过程中 求 1 ab 间感应电动势 E 和 ab 间的电压 U 2 所加沿导轨平面的水平外力 F 的大小 3 在 2 s 时间内电阻 R 上产生的热量 Q 3 如图所示 矩形导线框abcd 质量m 0 2kg 电阻 r 1 6 边长L1 1 0m L2 0 8m 其下方距cd边h 0 8m 处有一 个仅有水平上边界PQ的匀强磁场 磁感应强度B 0 8T 方向垂 直于纸面向里 现使线框从静止开始自由下落 下落过程中ab边 始终水平 且ab边进入磁场前的某一时刻 线框便开始匀速 运动 不计空气阻力 取g 10m s2 1 通过计算说明进入磁场的 过程中线框的运动情况 2 求线框匀速运动的速度大小 4 3 求线框进入磁场过程中产生的电热 4 如图所示 两根足够长的固定的平行金属导轨位于倾角 30 的斜面 上 导轨上 下端各接有阻值R 10 的电阻 导轨自身电阻忽略不计 导轨宽度L 2m 在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面向上的匀强磁 场 磁感应强度B 0 5T 质量为m 0 1kg 电阻r 5 的金属棒ab在较高 处由静止释放 金属棒ab在下滑过