高中物理电磁感应习题及答案解析

.1. 图 12-2 ，甲、乙两图为与匀强磁场垂直放置的两个金属框架，乙图除了一个电阻为零、自感系数为l 的线圈外， 其他部分与甲图都相同，导体 ab以相同的加速度向右做匀加速直线运动。若位移相同，则（）a甲图中外力做功多b两图中外力做功相同c乙图中外力做功多2图 12-1 ，平行导轨间距为d无法判断d，一端跨接一电阻为r，匀强磁场磁感强度为b，方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金属棒与导轨成 角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v 滑行时，通过电阻r的电流强度是（）abdva. brbdvsin rrvdc bdv cosrdbdv rsinb图 12-13. 图 12-3 ，在光滑水平面上的直线mn左侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，右侧是无磁场 空间。将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示位置以同样的速度v 向右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:2. 则拉出过程中下列说法中正确的是（ m）a. 所用拉力大小之比为2:1b. 通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1c. 拉力做功之比是 1:4d. 线框中产生的电热之比为1:2bvn图 12-34. 图 12-5 ，条形磁铁用细线悬挂在o点。 o点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是（）oa在磁铁摆动一个周期内，线圈内感应电流的方向改变2 次b磁铁始终受到感应电流磁铁的斥力作用 c磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力d 磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力5图 12-7 ，设套在条形磁铁上的弹性金属导线圈突然缩小为线圈，则关于线圈的感应电流及其方向( 从上往下看 ) 应是 ()a有顺时针方向的感应电流 b有逆时针方向的感应电流 c有先逆时针后顺时针方向的感应电流;.sn图 12-5图 12-7d无感应电流6. 图 12-8 ，a、b 是同种材料的等长导体棒，静止于水平面内的足够长的光滑平行导轨上，b 棒的质量是a 棒的两倍。匀强磁场竖直向下。若给a 棒以 4.5j 的初动能，使之向左运动，不计导轨的电阻，则整个过程a 棒产生的最大热量是（）a 2jb 1.5jc 3jd 4.5j7. 内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度v0 沿逆时针方向匀速转动，如图12-9所示，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度b 随时v0ba图 12-8 bv0图 12-9间成正比增加的变化磁场，运动过程中小球带电量不变，正确的是（）a小球对玻璃环的压力一定不断增大b小球受到的磁场力一定不断增大c. 小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动d. 磁场力对小球先做负功后做正功8. 图 12-10 ，在磁感应强度为 b 的匀强磁场中有固定的金属框架abc，已知 b= ，导体棒 de在框架上从b 点开始在外力作用下，沿垂直de方向以速度v 匀速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路。设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为r，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流i 和电功率p随时间 t 变化的下列四个图中可能正确的是（）9（ 14 分）在磁感应强度b=0.5t 的匀强磁场中有一个正方形金属线圈abcd，边长 l=0.2m。线圈的ad 边与磁场的左侧边界重合，如图12-14 所示，线圈的电阻r=0.4 . 用外力把线圈从磁场中移出有两种方法：一种是用外力把线圈从左侧边界匀速平移出磁场；另一种是以ad 边为轴，用力使线圈匀速转动移出磁场，两种过程所用时间都是t =0.1s 。求（ 1）线圈匀速平移出磁场的过程中，外力对线圈所做的功。albbdc图 12-14;.（ 2）线圈匀速转动移出磁场的过程中，外力对线圈所做的功。10（15 分） 如图 12-17 所示， 一质量为m=0.016kg 、长 l=0.5m、宽 d=0.1m、电阻 r=0.1 的矩形线圈，从h1=5m的高处由静止开始下落，然后进入匀强磁场，当下边进入磁场时，由于磁场力的作用，线圈正好作匀速运动。（ 1）求匀强磁场的磁感应强度b。（ 2）如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t =0.15s ，求磁场区域的高度h2.（ 3）求线圈的下边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度的大小和方向。（ 4）从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内，在线圈中产生的焦耳热是多少？dlh1h2图 12-1711. 图中虚线为相邻两个匀强磁场区域1 和 2 的边界，两个区域的磁场方向相反且都垂直于纸面，磁感应强度大小都为b，两个区域的高度都为l 。一质量为m、电阻为r、边长也为l 的单匝矩形导线框abcd，从磁场区上方某处竖直自由下落，ab 边保持水平且线框不发生转动。当 ab 边刚进入区域1 时，线框恰开始做匀速运动；当线框的 ab 边下落到区域2 的中间位置时，线框恰又开始做匀速运动。求：（ 1）当 ab 边刚进入区域1 时做匀速运动的速度v1；（ 2）当 ab 边刚进入磁场区域2 时，线框的加速度的大小与方向；（ 3）线框从开始运动到 ab 边刚要离开磁场区域2 时的下落过程中产生的热量q。12. 如图所示，两根足够长的光滑金属导轨mn、pq间距为 l =0.5m，其电阻不计 ，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角。完全相同的两金属棒ab、 cd 分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg ，电阻均为r=0.1 ，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为b=0.2t ，棒 ab 在平行于导轨向上的力f2作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd 恰好能保持静止。取g=10m/s（ 1）通过 cd 棒的电流i 是多少，方向如何？（ 3）棒 cd 每产生 q=0.1j 的热量，力f 做的功 w是多少？，问：13. 如图 17 所示，质量为m的导体棒ab，垂直放在相距为l 的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为 ，并处于磁感应强度大小为中，左侧是水平放置、间距为值，不计其他电阻。d 的平行金属板，b、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场r 和 rx 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻（ 1）调节（ 2）改变rx =r，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流i 及棒的速率v。rx ，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为 +q 的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的rx 。;.1.a2.d3.d4.c5.a6.a答案7.c8.ad9解：（ 1）使线圈匀速平动移出磁场时，bc 边切割磁感线而产生恒定感应电动势e=blv.而 v=l/t .（ 2 分）外力对线圈做的功等于线圈中消耗的电能，即w1e 2trb 2 l 4rt0.01j（ 4 分）(2) 线圈以 ad 边为轴匀速转出磁场时，线圈中产生的感应电动势和感应电流都是按正弦规律变化的，感应电动势和感应电流的最大值为: embs,2t（ 4 分）外力对线圈做的功等于线圈中消耗的电能，即2224wem22 rtb l8rt0.012 j（ 4 分）10解：（ 1）设线圈刚进入磁场时的速度为v0，则据机械能守恒定律可得：mgh112mv20（2 分）根据平衡条件可得mgb 2d 2 vr0（ 2 分），解得 b=0.4t（ 1 分）(2) 因为线圈的下边进入磁场后先做匀速运动，用时t 0=0.05s ，（ 1 分）所以线圈做加速运动的时间t 1=0.1s ， h2lv t0 11 gt 21.55m21（ 2 分）(3)线圈的下边刚离开磁场的瞬间的速度v=v0+gt 1=11m/s;（ 2 分）线圈的加速度的大小ab 2d 2 vmgr1m / s2，方向向上。（ 3 分）mr(4) q=mgl=0.08j（ 3 分）11. （1）由 mg bil b2l2v1/r，得 v1 mgr/b2l2，（ 2）由 f 安 4b2l2v1/r 4mg（ 1 分）， f 安 mg ma则 a 3g，方向竖直向上。（ 3）由 mg 4b2l2v2/r得 v2mgr/4b2l2 1/4v1 ，2mgl q 12mv22 12mv12，得 q2mgl 15m3g2r2/32b4l4解：（ 1）设导体棒速率v，通过棒的电流i ，感应电动势 eblv ，感应电流 ie2r对导体棒ab， mgsinbilimgsin， v2 mgr sin22blb l（2）棒再次匀速下滑，mg sinbil ，定值电阻 r两端电压 urir带电微粒匀速运动，urxqdmg，rx由rx、r串联分压关系，ru rx ， ur解得， rxmbldqm sin解：设金属棒ab