电磁感应现象的应用

1、电磁感应现象的应用11如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B.电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时()A电容器两端的电压为零 B电阻两端的电压为BLvC电容器所带电荷量为CBLv D为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为1某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时，海水自西向

2、东流，流速为2m/s.下列说法正确的是()A河北岸的电势较高 B河南岸的电势较高C电压表记录的电压为9mV D电压表记录的电压为5mV2半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图2所示在t0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是()A第2秒内上极板为正极 B第3秒内上极板为负极C第2秒末微粒回到了原来位置 D第2秒末两极板之间的电场强度大小为0.2r2/d3矩形线圈abcd，长ab20 cm，宽bc10 cm，

3、匝数n200，线圈回路总电阻R5 .整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如右图所示，则()A线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B线圈回路中产生的感应电流为0.2 AC当t0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 ND在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J4一个面积S4102m2，匝数n100匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B的大小随时间变化的规律如右图所示，由图可知()A在开始2s内穿过每匝线圈的磁通量的变化率等于0.08Wb/sB在开始2s内穿过每匝线圈的磁通量的变化量为零C在开始2s内线圈产生

4、的感应电动势等于8VD在第3s末感应电动势为零5如右图所示，两竖直放置的平行光滑导轨相距0.2 m，其电阻不计，处于水平向里的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，导体棒ab与cd的电阻均为0.1 ，质量均为0.01 kg.现用竖直向上的力拉ab棒，使之匀速向上运动，此时cd棒恰好静止，已知棒与导轨始终接触良好，导轨足够长，g取10 m/s2，则()Aab棒向上运动的速度为1 m/sBab棒受到的拉力大小为0.2 NC在2 s时间内，拉力做功为0.4 JD在2 s时间内，ab棒上产生的焦耳热为0.4 J6如图甲所示，一个电阻为R，面积为S的矩形导线框abcd，在匀强磁场中水平旋转，磁场

5、的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45角，o、o分别是ab边和cd边的中点现将线框右半边obco绕oo逆时针旋转90到图乙所示位置在这一过程中，导线中通过的电荷量是()A. B. C. D07竖直平面内有一形状为抛物线的光滑曲面轨道，如图所示，抛物线方程是yx2，轨道下半部分处在一个水平向外的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中虚线所示)，一个小金属环从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属环沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()Amgb B.mv2 Cmg(ba) Dmg(ba)mv28如图所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电

6、阻可以忽略的带铁芯的线圈，则()A电键S闭合瞬间，A、B灯同时亮B断开电键S的瞬间，B灯亮，A灯不亮C断开电键S的瞬间，A、B灯同时熄灭D断开电键S的瞬间，B灯立即熄灭，A灯突然闪亮一下再熄灭9如右图所示，光滑金属导轨AC、AD固定在水平面内，并处在方向竖直向下、大小为B的匀强磁场中有一质量为m的导体棒以初速度v0从某位置开始在导轨上水平向右运动，最终恰好静止在A点在运动过程中，导体棒与导轨始终构成等边三角形回路，且通过A点的总电荷量为Q.已知导体棒与导轨间的接触电阻阻值为R，其余电阻不计，则()A该过程中导体棒做匀减速运动B该过程中接触电阻产生的热量为mvC开始运动时，导体棒与导轨所构成回路

7、的面积为D当导体棒的速度为v0时，回路中感应电流大小为初始时的一半10如右图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图所示，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大一个边长为a，质量为m，电阻为R的正方形金属线框垂直磁场方向，以速度v从图示位置向右运动，当线框中心线AB运动到与PQ重合时，线框的速度为，则()A此时线框中的电功率为4B2a2v2/RB此时线框的加速度为4B2a2v/(mR)C此过程通过线框截面的电荷量为Ba2/RD此过程回路产生的电能为0.75mv211一质量为m、电阻为r的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平

8、面与水平面成30角，两导轨上端用一电阻R相连，如右图所示，磁场垂直斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，()A向上滑行的时间大于向下滑行的时间B在向上滑行时电阻R上产生的热量小于向下滑行时电阻R上产生的热量C向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电荷量相等D金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻R上产生的热量为m(vv2)二、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)11如图甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着边界t

9、0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t0穿出磁场图乙所示为外力F随时间t变化的图象若线框质量为m、电阻R及图象中的F0、t0均为已知量，则根据上述条件，请你推出：(1)磁感应强度B的表达式；(2)线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势E的表达式【解析】(1)线框运动的加速度：a线框边长：lat02线框离开磁场前瞬间速度：vat0由牛顿第二定律知：3F0ma解式得：B(2)线框离开磁场前瞬间感应电动势：EBlv解式得：E.【答案】(1)(2)12高频焊接是一种常用的焊接方法，如图甲所示是焊接的原理示意图将半径r0.10m的待焊接环形金属工件放在线圈中，然后

10、在线圈中通以高频变化的电流，线圈产生垂直于工件平面的匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面向里，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示工件非焊接部分单位长度上的电阻R01.0103m1，焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍焊接的缝宽非常小，不计温度变化对电阻的影响求：(1)02.0102s和2.0102s3.0102s时间内环形金属工件中感应电动势各是多大；(2)02.0102s和2.01023.0102s时间内环形金属工件中感应电流的大小，并在图乙中定量画出感应电流随时间变化的it图象(以逆时针方向为电流的正方向)；(3)在t0.10s内电流通过焊接处所产生的焦耳热【解析】(1)根据法拉第电

11、磁感应定律，在02.0102s内的感应电动势为E1r2解得：E13.14V在2102s3102s时间内的感应电动势为E2r2解得：E26.28V2)环形金属工件电阻为R2rR092rR020rR06.28103由闭合电路欧姆定律，在02.0102s内的电流为I1500A(电流方向逆时针)在2.0102s3.0102s时间内的电流为I21000A(电流方向顺时针)it图象如下图所示(3)设环形金属工件中电流的有效值为I，焊缝接触电阻为R1，在一个周期内焊接处产生的焦耳热为I2R1TI12R1I22R1解得：I500A在t0.10s内电流通过焊接处所产生的焦耳热为QI2R1t而R192rR05.6

12、5103Q(500)25.651030.1J282.5J.【答案】(1)3.14V6.28V(2)见解析(3)282.5J13(2010高考天津卷)如图所示，质量m10.1kg，电阻R10.3，长度l0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上框架质量m20.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长电阻R20.1的MN垂直于MM.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5T.垂直于ab施加F2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2.、(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；(2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q0.1J，求该过程ab位移x的大小