法拉第电磁感应定律习题课

1、第四章第四章 电磁感应电磁感应法拉第电磁感应定律习题课山西大同同煤一中第一模块第一模块电路电路问题问题答答案案 vRabr例题例题1 定值电阻定值电阻 R，导体棒，导体棒ab电阻电阻 r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感应强度为B，当棒，当棒ab以速度以速度v向右匀速运向右匀速运动时求：动时求：（1）产生的电动势；）产生的电动势；（2）回路电流；）回路电流；（4）回路消耗）回路消耗总功率总功率和和ab 棒消耗的功率；棒消耗的功率；（3）ab 两端的电压两端的电压；（5）在）在 t 时间内流过时间内流过 R 的电荷量；的电荷量；(1)EBlv(2)Bl

2、IRrv(3)baBlURRrv2 222(4)abB lBlPPrRrRr，（）vv总(5)BlqtRrv答答案案练习练习1：如图，边长为如图，边长为 L 均匀的正方形金属框架均匀的正方形金属框架 abcd 总电总电阻为阻为 R，框架以速度，框架以速度 v 向右匀速平动，经过磁感强度为向右匀速平动，经过磁感强度为B的匀强磁场，求下列三种情况的匀强磁场，求下列三种情况 ab 之间的电势差。之间的电势差。(1) Uab=3BLv/4；(1) 只有只有ab进入磁场；进入磁场；(2) 线框全部进入磁场；线框全部进入磁场；(3) 只有只有ab边离开磁场。边离开磁场。abcdv(2) Uab=BLv；(

3、3) Uab=BLv/4；答答案案练习练习2：如图所示，长如图所示，长 L1 宽宽 L2的矩形线圈电阻为的矩形线圈电阻为R，处于，处于磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直，现的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直，现将线圈以向右的速度将线圈以向右的速度 v 匀速匀速拉出磁场的过程中，求：拉出磁场的过程中，求：（1）线圈中产生的热量；）线圈中产生的热量；（2）通过线圈某一横截面的电荷量。）通过线圈某一横截面的电荷量。BvL2L12221(1)B L LvQR12(2)BL LEqI ttRR 答答案案练习练习3：（变式）：（变式）如图所示，矩形线框先后以如图所示，矩形线框先后以不

4、同不同的速度的速度v1和和 v2匀速地匀速地完全完全拉出有界匀强磁场。设线框电阻为拉出有界匀强磁场。设线框电阻为R，且两次的始末位置相同，求：且两次的始末位置相同，求：(1) 通过导线截面的电量之比；通过导线截面的电量之比；(3) 两次拉出过程产生热量之比；两次拉出过程产生热量之比；(2) 两次拉出过程中电流的功率之比。两次拉出过程中电流的功率之比。Bv（1）q1 :q2 =1:1（2） P1:P2= v12 : v22（3） W1:W2 = v1:v2变式变式1：和上题第（：和上题第（1）（）（2）（）（3）问属同类型题）问属同类型题 导学案导学案P31第第3题；题；P32 第第7题、题、8

5、、9题；题；P35 第第1题题 ；P43 第第5题；题；P45 问题三第问题三第2题题 ； P46 基础巩固第基础巩固第1、2题题变式变式2：和上题第（：和上题第（4）（）（5）问属同类型题）问属同类型题 导学案导学案P32 第第4题、第题、第6题；题；P33 第第10题题 ；P35 第第2题；题；P45 问题三问题三第第2题题 第二模块第二模块动力学动力学问题问题例题例题2 定值电阻定值电阻 R，导体棒，导体棒ab电阻电阻 r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感应强度为B，当棒，当棒ab以速度以速度v向右匀速运向右匀速运动时，求：动时，求： vRab

6、r（1）棒棒 ab 受到的安培力为多大？受到的安培力为多大？（2）要使棒要使棒 ab 匀速运动，至少要施匀速运动，至少要施加多大的外力，方向如何？加多大的外力，方向如何？ （3）整个回路中消耗的电能从哪里整个回路中消耗的电能从哪里转化来的，它们之间有什么样转化来的，它们之间有什么样的关系？的关系？答案答案2 2(1)B lFRr安v2 2(2)B lFFRr安， 向右v(3)= = WWQ外力安外力做功，热单杆受恒力单杆受恒力作用的模型作用的模型答案答案变式变式1 定值电阻定值电阻 R，导体棒，导体棒ab电阻电阻 r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感

7、应强度为B，且，且 ab 棒质量为棒质量为 m，开始，开始静静止止，当受到一个向右，当受到一个向右恒力恒力F的作用，求：的作用，求： vRabr（1） ab棒将如何运动？棒将如何运动？（2） ab棒能否达到最大速度？为多棒能否达到最大速度？为多少？这时少？这时ab棒两端的电压为多棒两端的电压为多少？少？（3） ab棒的速度达到最大值前，外棒的速度达到最大值前，外力做功功率与回路的电功率有力做功功率与回路的电功率有什么样的关系？什么样的关系？（1）加速度减小的加速运动；2 2()(2)mabF RrB lFRUBl是，v（3）P外外P电，电，W外外=Q热热+EK练习练习 如图所示，如图所示， B

8、0.2 T 与导轨垂直向上，导轨宽度与导轨垂直向上，导轨宽度L1m，30，电阻可忽略不计，导体棒，电阻可忽略不计，导体棒ab质量为质量为m0.2 kg，其电阻，其电阻R0.1 ，跨放在，跨放在U形框架上，并能无摩形框架上，并能无摩擦的滑动，求：擦的滑动，求：（1）导体棒）导体棒 ab 下滑的最大速度下滑的最大速度 vm；abB（2）在最大速度）在最大速度 vm时，时，ab上消耗的电功上消耗的电功率。率。答案答案(1) vm=2.5 m/s(2) Pm=2.5 W例题例题3 定值电阻定值电阻 R，导体棒，导体棒ab电阻电阻 r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为，匀强

9、磁场磁感应强度为B，且，且 ab 棒质量为棒质量为 m，某时刻，某时刻给它一个水平向右为给它一个水平向右为 v0 的初速度，求：的初速度，求： v0Rabr (1) 分析分析ab棒的受力情况和运动情况；棒的受力情况和运动情况；(2) ab棒棒运动过程中的最大加速度；运动过程中的最大加速度；答案答案：（：（1）做）做加速度减小的减速运动加速度减小的减速运动答答案案2 20(2)()B lam Rrmv(3) ab棒棒运动过程中的最大速度和最小速度；运动过程中的最大速度和最小速度；(4) 整个过程中电阻整个过程中电阻 R 上产生的焦耳热；上产生的焦耳热；例题例题3 定值电阻定值电阻 R，导体棒，导

10、体棒ab电阻电阻 r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感应强度为B，且，且 ab 棒质量为棒质量为 m，某时刻，某时刻给它一个水平向右为给它一个水平向右为 v0 的初速度，求：的初速度，求： v0Rabr答案答案：（：（3）最大速度为）最大速度为v0，最小速度为，最小速度为 0答答案案20(4)2()RmQRrv练习练习1：如图，一正方形闭合线框如图，一正方形闭合线框abcd，每边长为，每边长为L，总，总电阻为电阻为R，总质量为，总质量为m. 将其置于磁感应强度为将其置于磁感应强度为B的水平的水平匀强磁场上方一定高度处，线框由静止自由下落匀强磁场上方一

11、定高度处，线框由静止自由下落 (1) 试分析：从试分析：从 cd 边刚进入磁场时，之后的运动情况。边刚进入磁场时，之后的运动情况。(2) 若此时线框加速度若此时线框加速度恰好为零恰好为零，求线框下落的高度，求线框下落的高度h h所应满足的条件所应满足的条件。答案答案(1)共三种情况； 2244(2)2m gRhB L答案答案练习练习2：（变式）：（变式）如图，一正方形闭合线框如图，一正方形闭合线框abcd，每边长，每边长为为L，总电阻为，总电阻为R，总质量为，总质量为m. 将其置于水平匀强磁场将其置于水平匀强磁场上方上方h高度处，线框由静止自由下落高度处，线框由静止自由下落 ，磁感应强度为，磁

12、感应强度为B的的匀强磁场宽度为匀强磁场宽度为 2L。已知。已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：匀速运动，求：（1）cd 边刚进入磁场时线框的速度。边刚进入磁场时线框的速度。（2）线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热。线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热。abcdLL2LhB222044(1)2m g RgLB Lv32244(2)(3 )2m g RQmg hLB L第三模块第三模块能量能量问题问题答案答案例题例题4 定值电阻定值电阻 R，导体棒，导体棒ab电阻电阻 r，水平光滑导轨间距水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应，匀强磁场磁感应强度为强度为B，且，且

13、ab 棒质量为棒质量为 m，开始，开始静静止止，当受到一个向右，当受到一个向右恒力恒力F的作用，运的作用，运动位移为动位移为 x 时，速度达到时，速度达到最大值最大值，求：，求：（1）这一过程中回路产生的焦耳热这一过程中回路产生的焦耳热为多少？为多少？ vRabr（2） 该过程中，该过程中，ab 产生的焦耳热又产生的焦耳热又为多少？为多少？（3）在上述过程中，通过回路某一在上述过程中，通过回路某一横截面的电量为多少？横截面的电量为多少？224 4()(1)2mFRrQFxB l热224 4()(2)2abmFRrrQFxB lRr(3)BlxqRrRr答案答案练习：练习：如图所示如图所示,电阻

14、为电阻为 R 的矩形线框，长为的矩形线框，长为 l，宽为，宽为 a，在外力作用下，以速度在外力作用下，以速度 v 向右匀速运动，求在下列两种情向右匀速运动，求在下列两种情况通过宽度为况通过宽度为d、磁感应强度为磁感应强度为B的匀强磁场区过程中，的匀强磁场区过程中，外力所做的功外力所做的功： (a) l d 时时(a)W=2B2a2 l v/R(b)W=2B2a2 d v/Rdlavlavd答案答案变式变式1 定值电阻定值电阻 R，导体棒，导体棒ab电阻电阻 r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感应强度为B，且，且 ab 棒质量为棒质量为 m，开始，开始

15、静静止止，当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率 P 保保持恒定，持恒定，求：求： vRabr（1） ab 将如何运动？将如何运动？（2） ab 的最大速度是多少？这时的最大速度是多少？这时 ab 两端的电压为多少？两端的电压为多少？(1) 做加速度a减小的加速运动;1(2)()mabPP Rr URBlRr，v答案答案变式变式2 定值电阻定值电阻 R，导体棒，导体棒ab电阻电阻 r，水平光滑导轨间距，水平光滑导轨间距 l ，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感应强度为B，且，且 ab 棒质量为棒质量为 m，开始，开始静静止止，当受到一水平向右拉力的作用

16、，若拉力的功率当受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率 P 保保持恒定，若持恒定，若 ab 向右运动时间为向右运动时间为 t 时，速度达到时，速度达到最大值最大值，求：求：（1） 这个过程中回路产生的焦耳这个过程中回路产生的焦耳热为多少？热为多少？（2）电阻电阻 R 产生的焦耳热又为多少？产生的焦耳热又为多少？ vRabr22 21()(1)22mmP RrQPtmvPtB l热2 2()(2)2RmP RrRQPtB lRr第四模块第四模块图象图象问题问题例题例题1：匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为 B，磁场宽度，磁场宽度L，一，一正方形金属框边长为正方形金属框边长为l，且，且

17、L = 3l，总电阻为，总电阻为 R，金属框，金属框以速度以速度 v 匀速穿过磁场区，如图所示，求：匀速穿过磁场区，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）画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的电流的 i-t 图线；图线；（2）画出）画出 ab 两端电压的两端电压的 U- t 图线。图线。dabclLitBlvRBlvRlv3lv变式变式1：如图所示，上底为如图所示，上底为 l、下底为、下底为 3l、高为、高为 2l 的等的等腰梯形导线框，以速度腰梯形导线框，以速度 v 匀速穿过宽为匀速穿过宽为 l 的磁感应强度的磁感应强度为为 B 的匀强磁场时，试作出线框中感应电流随时间变的匀强磁场时，试作出线框中感应电流随时间变化的化的it图象。线框的电阻为图象。线框的电阻为R