电磁感应综合练习.doc

07届海中物理一轮复习讲义 07.01.03姓名： 电磁感应综合练习一、全电路问题1如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速度v移动d,使它与ob的距离增大一倍；再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c,使它回到原处；最后以速率2v移动d,使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则：AQ1=Q2=Q3=Q4BQ1=Q2=2Q3=2Q4C2Q1=2Q2=Q3=Q4DQ1Q2=Q3Q42如图所示，裸导线框abcd放在光滑金属导轨上向右运动，匀强磁场力方向如图所示，则：A表的指针发生偏转B表的指针发生偏转C表的指针不发生偏转D表的指针不发生偏转3、如图所示，平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中（方向向里），间距为L，左端电阻为R，其余电阻不计，导轨右端接一电容为C的电容器。现有一长2L的金属棒ab放在导轨上，ab以a为轴以角速度顺时针转过90的过程中，通过R的电量为多少？ NMacbB4、如图，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为L、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为L/2，磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现有一段长度为L/2，电阻为R/2的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行且与导线框保持良好接触。当MN滑过的距离为L/3时，导线ac中的电流是多大？方向如何？二、力和运动1.如图所示，在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈，从相同的高度由静止开始同时下落.三个线圈都是由相同的金属材料制成的大小相同的正方形线圈.A线圈有一个缺口，B、C都是闭合的，但是B线圈的导线比C线圈的粗，关于它们落地时间的说法正确的是：A.三线圈落地时间相同 B.三线圈中A落地时间最短C.B线圈落地时间比C线圈短 D.B、C两线圈落地时间相同2如图所示，一个由金属导轨组成的回路，竖直放在宽广的水平匀强磁场中，磁场垂直于该回路所在的平面，方向向外，AC导体可紧贴光滑竖直导轨自由上下滑动，导轨足够长，回路总电阻R保持不变，当AC由静止释放后，导体AC的加速度将达到一个与阻值R成反比的极限值导体AC的速度将达到一个与R成正比的极限值回路中的电流将达到一个与R成反比的极限值回路中的电功率将达到一个与R成正比的极限值。以上判断正确的是：ABCD3如图所示甲、乙、丙中，除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器C原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计。图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长。今给导体棒ab一个向右的初速度v0，在甲、乙、丙三种情形下导体棒ab的最终运动状态不可能是：A三种情形下导体棒ab最终均作匀速运动B甲、丙中，ab棒最终将以不同的速度作匀速运动；乙中，ab棒最终静止C甲、丙中，ab棒最终将以相同的速度作匀速运动；乙中，ab棒最终静止D三种情形下导体棒ab最终均静止4如图所示，两根完全相同的“V”字形导轨OPQ与KMN倒放在绝缘水平面上，两导轨都在竖直平面内且正对、平行放置，其间距为L，电阻不计。两条导轨足够长，所形成的两个斜面与水平面的夹角都是两个金属棒ab和ab的质量都是m，电阻都是R，与导轨垂直放置且接触良好空间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B求：（1）如果两条导轨皆光滑，让ab固定不动，将ab释放，则ab达到的最大速度是多少?（2）如果将ab与ab同时释放，它们所能达到的最大速度分别是多少?三、能量问题1、如图所示，平行金属导轨与水平面成角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为V时，受到安培力的大小为F此时（A）电阻R1消耗的热功率为Fv3 （B）电阻 R1消耗的热功率为 Fv6（C）整个装置因摩擦而消耗的热功率为mgvcos（D）整个装置消耗的机械功率为（Fmgcos）vBFbah2、两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可以忽略不计，磁场方向垂直于斜面向上，质量为m，电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面，与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图所示，在这一过程中：A作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零；B作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和；C恒力F与安培力的合力所的功等于零；D恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热。3如图所示，边长为l和L的矩形线框a1b1c1d1和a2b2c2d2互相垂直，彼此绝缘。可绕中心轴O1O2转动，将两个线框的始端并在一起接到滑环C，末端并在一起接到滑环D，C、D彼此绝缘。电阻R=4r,通过电刷跟C、D连接。线框处于磁铁和圆柱形铁心之间的磁场中，磁场边缘对中心的张角为450，如图所示，无论线框转到磁场中的什么位置，磁场的方向总是沿着线框平面，切割边L所在处的磁感应强度大小恒为B，设这两个线框的电阻均为r，两个线框以角速度逆时针匀速转动。求外力驱动两线框转动一周所做的功。4、（2006年上海试题）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人磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进人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人磁场时的速度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Q06北京卷.24磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。如图2所示，通道尺寸a2.0m，b0.15m、c0.10m。工作时，在通道内沿z轴正方向加B8.0T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U99.6V；海水沿y轴正方向流过通道。已知海水的电阻率0.20m。（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；（2）船以vs5.0m/s的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5.0m/s的速率涌入进水口由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到vd8.0m/s。求此时两金属板间的感应电动势U。（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压U/UU计算，海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力。当船以vs5.0m/s的船速度匀速前进时，求海水推力的功率。四、图象问题1、如图所示，一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域从BC边进入磁场区开始计时，到A点离开磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)是如图所示中的： 2、铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置，如图所示，磁铁能产生匀强磁场，被安装在火车首节车厢下面，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一种电信号，被控制中心接收，当火车以恒定速度通过线圈时，表示线圈两端的电压随时间变化的关系是图中的（ ）3、如图所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成闭合回路，导线所围区域内有一垂直于纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环导线abcd所围区域内磁场按图中哪一图像所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场力（）4、如图所示，边长为L正方形导线圈，其电阻为R，现使线圈以恒定速度v沿x轴正方向运动，并穿过匀强磁场区域B，如果以x轴的正方向作为力的正方向，线圈从图示位置开始运动，请画出（1）穿过线圈的磁通量随x变化的图线；（2）线圈中产生的感应电流随x变化的图线；（3）磁场对线圈的作用力F随x变化的图线；一、全电路问题3A4AB5、，方向由a向c；6二、力和运动1BD2B3ACD4（1）t=155s(2)PF=16W5（1）am=0.6m/s2(2)vm=5m/s xLL3L6（1）（2）三、能量问题1、 BCD 2、AD（14分）3解：（1）由于线框匀速进入磁场，则合力为零。有mgf解得v （2）设线框离开磁场能上升的最大高度为h，则从刚离开磁场到刚落回磁场的过程中(mgf)h(mgf)h解得：v1（3）在线框向上刚进入磁场到刚离开磁场的过程中，根据能量守恒定律可得 解得：Q4、解析：开始时ab向cd靠近，穿过回路的磁通量在减少，回路发生电磁感应现象，电流方向由楞次定律可判断从abdca。于是电路中产生焦耳楞次热。同时感应电流产生的安培力对ab棒作负功使速度减小，对cd棒做正功使其向右加速运动。随着cd棒的运动，ab、cd相对运动速度减小，感应电流 也减小，当两棒共速时，回路磁通量不变，感应电动势消失，电流消失，至此回路产生热量最多。按上述分析，取两棒为系统，其运动过程等效于力学中光滑水平面上滑板滑块模型。因两棒长度相等安培力等值反向合力为零，系统动量守恒，机械能的减少量即为系统产生的总热量。其次只需求出vab=3v0/4时ab棒所受安培力即可由牛顿定律求出加速度a 。取ab棒v0为初态，共速v为末态，由动量守恒有 mv0=2mv ， v=v0/2 。再由能量守恒，求得整个过程产生热量 。取初态v0及ab速度v=3v0/4为末态，由动量守恒，可求cd棒速度。Mv0=3mv0/4 + mv v=v0/4 。 回路感应电动势： ，