法拉第电磁感应定律及应用(一)

电磁感应定律的应用 一 知识点知识点 1 感生电动势 感生电动势 例题例题 1 1 一匀强磁场 磁场方向垂直纸面 规定向里的方 向为正 在磁场中有一细金属圆环 线圈平面位于纸面内 如图甲所示 现令磁感应强度 B 随时间 t 变化 先按图乙 中所示的 Oa 图象变化 后来又按图象 bc 和 cd 变化 令 E1 E2 E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小 I1 I2 I3分别表示对应的感应电流 则 BD A E1 E2 I1沿逆时针方向 I2沿顺时针方向 B E1 E2 I1沿逆时针方向 I2沿顺时针方向 C E10 那么在 t 为多大时 金属棒开始移动 2 2 1 2 21 1 LLk mgR tmg R LkL Lkt 知识点知识点 2 动生电动势 动生电动势 例题 例题 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 一导线折成边长为 l的正方形闭合回路abcd 回路在纸面内以恒定速度 0 向右运动 当运动 到关于OO 对称的位置时 ACD A 穿过回路的磁通量为零 B 回路中感应电动势大小为 2Bl 0 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 练习练习 1 如图 电阻 r 5 的金属棒 ab 放在水平光滑平行导轨 PQMN 上 导轨 足够长 ab 棒与导轨垂直放置 导轨间间距 L 30cm 导轨上接有一电阻 R 10 整个导轨置于竖直向下的磁感强度 B 0 1T 的匀强磁场中 其余电阻 均不计 现使 ab 棒以速度 v 2 0m s 向右作匀速直线运动 试求 1 ab 棒中的电流方向及 ab 棒两端的电压 Uab 2 ab 棒所受的安培力大小 Fab和方向 练习练习 2 2 如图所示 平行于 y 轴的导体棒以速度 v 向右匀速直线运动 经过半径为 R 磁感应强度为 B 的圆形匀强磁场区域 导体棒中的感应电动势 与导体棒位置 x 关系的图像是 A B 甲 乙 顺时针 O ab c d 1 2 3 4 5 6 7 89 10 t b a B L1 L2 知识点知识点 3 动生中的图像描绘 动生中的图像描绘 例题例题 匀强磁场磁感应强度 B 0 2 T 磁场宽度 L 3rn 一正方形金属框边长 ab 1m 每边电阻l r 0 2 金属框以 v 10m s 的速度匀速穿过磁场区 其平面始终保持与磁感线方向垂直 如图所示 求 1 画出金属框穿过磁场区的过程中 金属框内感应电流的 I t 图线 2 画出 ab 两端电压的 U t 图线 练习练习 如图 a 所示 水平放置的两根平行金属导轨 间距L 0 3m 导轨左端连接R 0 6 的 电阻 区域 abcd 内存在垂直于导轨平面B 0 6T 的匀强磁场 磁场区域宽D 0 2 m 细金属棒 A1和 A2用长为 2D 0 4m 的轻质绝缘杆连接 放置在导轨平面上 并与导轨垂直 每根金属棒在导轨间的 电阻均为t 0 3 导轨电阻不计 使金属棒以恒定速度r 1 0 m s 沿导轨向右穿越磁场 计算从 金属棒 A1进入磁场 t 0 到 A2离开磁场的时间内 不同时间段通过电阻R的电流强度 并在图 b 中画出 0 0 2s 0 2 0 4s E 0 I2 0 0 4 0 6s I3 0 12AA R U I12 0 6 0 072 0 1 知识点知识点 4 电磁感应中的图像问题 电磁感应中的图像问题 例题例题 1 如图所示 LOO L 为一折线 它所形成的两个角 LOO 和 OO L 均 为 450 折线的右边有一匀强磁场 其 方向垂直 OO 的方向以速度 v 做匀速直 线运动 在 t 0 时刻恰好位于图中所示 的位置 以逆时针方向为导线框中电流 的正方向 在下面四幅图中能够正确表示电流 时间 I t 关系的是 时间以 l v 为单位 例题例题 2 2 如图 EOF和为空间一匀强磁场的边界 其中EO FO 且EO OF E O F E O F O 为 EOF的角平分线 间的距离为 l 磁场方向垂直于纸面向里 一边长为 l 的正方形导线 OO OO 框沿方向匀速通过磁场 t 0 时刻恰好位于图示位置 规定导线框中感应电流沿逆时针方向时 OO 为正 则感应电流 i 与实践 t 的关系图线可能正确的是 练习练习 1 1 图中两条平行虚线之间存在匀强磁场 虚线同的距离为l 磁场方向垂直纸面向里 abcd 是位于纸面内的梯形线圈 ad与bc间的距离也为l t 0 时刻 bc边与场区域边界重合 如图 现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域 取沿a b c d a的感 应电流为正 则在线圈穿越磁场区域的过程中 感应电流I随时间t变化的图线可能是 练习练习 2 2 如图 一有界区域内 存在着磁感应强度大小均为B 方向分别垂直于光滑水平桌面向下和 向上的匀强磁场 磁场宽度均为L 边长为L的正方形框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上 使 线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域 若以逆时针方向为电流的正方向 能反映线框 中感应电流变化规律的是图 A 知识点知识点 5 自感现象 自感现象 例题例题 1 如图所示 电阻 R 和电感线圈 L 的值都较大 电感线圈的电阻不计 A B 是两只完全相同 的灯泡 当开关 S 闭合时 下面能发生的情况是 D A B 比 A 先亮 然后 B 熄灭 B A 比 B 先亮 然后 A 熄灭 C A B 一起亮 然后 A 熄灭 D A B 一起亮 然后 B 熄灭 例题例题 2 如图所示的电路中 电源的电动势为 E 内阻为 r 电感 L 的电阻不计 a d c b l t I t I t I t I A B D C 电阻 R 的阻值大于灯泡 D 的阻值 在 t 0 时刻闭合开关 S 经过一段时间后 在 t t1时刻断开 S 下 列表示 A B 两点间电压 UAB随时间 t 变化的图像中 正确的是 B 练习练习 如图所示的电路中 A1和 A2是完全相同的灯泡 线圈 L 的电阻可以忽略不计 下列说法中正 确的是 AD A 合上开关 S 接通电路时 A2先亮 A1后亮 最后一样亮 B 合上开关 S 接通电路时 A1和 A2始终一样亮 C 断开开关 S 切断电路时 A2立即熄灭 A1过一会熄灭 D 断开开关 S 切断电路时 A1和 A2都要过一会才熄灭 习题 习题 1 如图所示 两个端面半径同为 R 的圆柱形铁芯同轴水平放置 相对的端面之 间有一缝隙 铁芯上绕导线并与电源连接 在缝隙中形成一匀强磁场 一铜质细 直棒 ab 水平置于缝隙中 且与圆柱轴线等高 垂直 让铜棒从静止开始自由下 落 铜棒下落距离为 0 2R 时铜棒中电动势大小为 1 E 下落距离为 0 8R 时电动 势大小为 2 E 忽略涡流损耗和边缘效应 关于 1 E 2 E的大小和铜棒离开磁场前 两端的极性 下列判断正确的是 D A 1 E 2 E a 端为正 B 1 E 2 E b 端为正 C 1 E 2 E a 端为正 D 1 E 2 E b 端为正 2 如图 一直导体棒质量为 m 长为 l 电阻为 r 其两端放在位于水平 面内间距也为 l 的光滑平行导轨上 并与之密接 棒左侧两导轨之间连接 一可控制的负载电阻 图中未画出 导轨置于匀强磁场中 磁场的磁感 应强度大小为 B 方向垂直于导轨