专题十四电磁感应中的电路问题答案

1、专题十四电磁感应中的电路问题答案1.由磁感应强度变化规律图象可知,螺线管中磁场磁感强度的变化率为=2 T/s：t通电螺线管产生的感应电动势为二nn S 空=6VAtAt电路中感应电流大小为I二A=1AR-) R2 r 10 3.5 1.5所以R上消耗的电功率为 P = |2R =10W .1.如图所示(2)由图象可知导体棒最终将做匀速运动sv7m /s由功能关系，得1mgh Q mv2因此电阻R中产生的电热为:R=0.06JRax mgvmax °.7W3. (1)棒滑过圆环直径时切割磁感线的有效长度L= 2a,棒中产生的感应电动势为E= BLv= 0.2 X 2X 0.4 X 5V

2、= 0.8V当不计棒与环的电阻时，直径 00 两端的电压 U= E= 0.8V，所以通过灯 Li的电流为I1= U=A=0.4A2Ro1U =丄E , Li的功率为2(2)右半圆环向上翻转 90°后，穿过回路的磁场有效面积变为原来的一半，即S = 1-a2.2磁场变化时在回路中产生的感应电动势为E.-t2 于十2 “ = 2X(0.4)V= 0.32V由于Li、L2两灯相同，圆环电阻不计，所以每灯的电压均为Pi= URo0.6122W =1.28 10 -W4. （1）线圈下落过程中，穿过线圈中的磁通量增加，据楞次定律可知，金属框中的感应电流 方向为逆时针流向。（2）设下边所处高度为

3、 y时线圈达到收尾速度 Vm,线圈下落过程中，上、下两边切割磁感线, 此时线圈中产生的感应电动势为E，E 二B。k(y L)LVm -(B。ky)LvkL2Vm线圈中的感应电流为：I二E/R 线圈上下边受到的安培力分别为F1、F2 ,F =(Bo ky)ILF2 =Bo k(y L)IL线圈达收尾速度时,据力的平衡条件得:XXmg F1 -F2联立以上几式可得:mgRVm2,4k Lty16分.式4分,（2分）其余各式各2分.评分标准本题5.解：不正确oaAB回路的平均电动势巳就是导体棒AB上产生的平均电动势bcAB回路的平均电动势 E2也是导体棒 AB上产生的平均电动势2BI 2导体棒AB上

4、的平均电动势 E=E1=E2 =&2通过导体棒的电量q二旦址二匹1.5R3R2 2匚+B L at F =ma十1.5R(2(2(6F-t图线，与横坐标所围面积就是拉力 F的能求出匀加速运动过程中拉力F的冲量，方法是作出冲量。2、3I"第(46. （1）在S刚闭合的瞬间，导线ab速度为零，没有电磁感应现象，由 a到b的电流Ef BI l2I0千二=1.5A, ab受安培力水平向右，此时瞬时加速度a, =-i =_m°- = 6m/s ab运动起来且将发生电磁感应现象.ab向右运动的速度为 u时，感应电动势EBlv ,根据右手定则，ab上的感应电动势（a端电势比b端高

5、）在闭合电路中与电池电动势相反.电I路中的电流（顺时针方向，I =詩）将减小（小于lo=1.5A）, ab所受的向右的安培力随之减小，加速度也减小.尽管加速度减小，速度还是在增大，感应电动势E随速度的增大而增大，电路中电流进一步减小，安培力、加速度也随之进一步减小，当感应电动势E'与电池电动势E相等时，电路中电流为零，ab所受安培力、加速度也为零，这时ab的速度达到最大值， 随后则以最大速度继续向右做匀速运动.设最终达到的最大速度为u m,根据上述分析可知：E-Bl：m =0E1 5所以=;mm/s=3.75m/s .Bl0&0.5（2）如果ab以恒定速度、=7.5m/s向右沿

6、导轨运动，则 ab中感应电动势E = Blv =0.8 0.5 7.5V=3V由于E > E ,这时闭合电路中电流方向为逆时针方向，大小为： E' -E 3-1.5IA=1.5AR+r 0.8+0.2直导线ab中的电流由b到a,根据左手定则，磁场对ab有水平向左的安培力作用，大小为 f' = BII ' =0.8 0.5 1.5n=0.6N所以要使ab以恒定速度v=7.5m/s向右运动，必须有水平向右的恒力F = 0.6 N作用于ab.上述物理过程的能量转化情况，可以概括为下列三点： 作用于ab的恒力（F）的功率：P = Fv =0.6 7.5W=4.5W 电阻（

7、R +r）产生焦耳热的功率：P = I 2（R 1.52 （0.8 0.2） w=2.25W 逆时针方向的电流I '，从电池的正极流入，负极流出，电池处于“充电”状态，吸收P =1 E =1.5 1.5 W=2.25W能量，以化学能的形式储存起来电池吸收能量的功率:由上看出，p =p' p'',符合能量转化和守恒定律（沿水平面匀速运动机械能不变）b端脱离导轨的过程中，其感应电动6.解析：从ab棒以a端为轴旋转切割磁感线，直到 势不断增大，对 C不断充电，同时又与 R构成回路.B S（R r） R：S 二丄 L ；3L 3 L2 2 2 OBI 2根据以上两式得

8、q二f 2R当ab棒运动到b'时，电容C上所带电量为q'二CUC,通过R的电量q = n V2此时 Uc =Em，而 Em =B 2L 2BL ,2所以 q' = 2BL2 Q 当ab脱离导轨后，C对R放电，通过 R的电量为q',所以整个过程中通过 R的总电量为V3bl222 V3q总=q q'2BL2 C = BL2（2 C） 2 R2 R8、解：（1）不管转到何位置，磁场方向、速度方向都垂直，所以有E =2Blv =2BIBlL （2分）（2）在线圈转动过程中，只有一个线框产生电动势，相当电源，另一线框与电阻R并联组成（2分）（2 分）（2分）外电路，故Rr 2R外二=rR r 3, E 3BlL IR外 r 5r2Ur = U 外=IR 外.Bl