《高三第物理二輪復習專題復習 10電磁感應綜合題 課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高三第物理二輪復習專題復習 10電磁感應綜合題 課件（34頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、電磁感應綜合題電磁感應綜合題電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的條件感應電動勢的大小感應電動勢的大小E=n/tE=BLv感應電流的方向感應電流的方向楞次定律楞次定律右手定則右手定則應用牛頓第二定律，解決導體切割磁感應線運動問題應用牛頓第二定律，解決導體切割磁感應線運動問題應用動量定理、動量守恒定律解決導體切割磁感應線運動問題應用動量定理、動量守恒定律解決導體切割磁感應線運動問題應用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決電磁感應問題應用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決電磁感應問題1法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律1. 引起某一回路磁通量變化的原因引起某一回路磁通量變化的原因

2、 （1）磁感強度的變化）磁感強度的變化 （2）線圈面積的變化）線圈面積的變化 （3）線圈平面的法線方向與磁場方向夾角的變化）線圈平面的法線方向與磁場方向夾角的變化2. 電磁感應現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化電磁感應現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化 電磁感應現(xiàn)象中，克服安培力做功，其它形式的能電磁感應現(xiàn)象中，克服安培力做功，其它形式的能 轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)化為電能。3. 法拉第電磁感應定律：法拉第電磁感應定律：（1）決定感應電動勢大小因素：穿過這個閉合電路中）決定感應電動勢大小因素：穿過這個閉合電路中的磁通量的變化快慢（即磁通量的變化率）的磁通量的變化快慢（即磁通量的變化率）（2）注意區(qū)分磁通量，磁通量的變化量，磁通量的變）注意區(qū)分

3、磁通量，磁通量的變化量，磁通量的變化率的不同化率的不同 磁通量，磁通量， 磁通量的變化量，磁通量的變化量， /t=（ 2 - 1）/ t -磁通量的變化率磁通量的變化率（3）定律內(nèi)容：感應電動勢大小與穿過這一電路磁）定律內(nèi)容：感應電動勢大小與穿過這一電路磁通量的變化率成正比。通量的變化率成正比。（4）感應電動勢大小的計算式：）感應電動勢大小的計算式： tnE（5）幾種題型）幾種題型 線圈面積線圈面積S不變，磁感應強度均勻變化：不變，磁感應強度均勻變化：tBnStBSnE磁感強度磁感強度B不變，線圈面積均勻變化：不變，線圈面積均勻變化：tSnBtSBnEB、S均不變，線圈繞過線圈平面內(nèi)的某一軸轉(zhuǎn)

4、動時均不變，線圈繞過線圈平面內(nèi)的某一軸轉(zhuǎn)動時 tnBStBSBSnE1212coscoscoscos二二. 導體切割磁感線時產(chǎn)生感應電動勢大小的計算：導體切割磁感線時產(chǎn)生感應電動勢大小的計算：1. 公式：公式：sinBlvE 2. 若導體在磁場中繞著導體上的某一點轉(zhuǎn)動時，若導體在磁場中繞著導體上的某一點轉(zhuǎn)動時，221BlE 3. 矩形線圈在勻強磁場中繞軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生交流電矩形線圈在勻強磁場中繞軸勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生交流電從中性面計時從中性面計時 e = Em sin t最大值最大值 Em =nBS三三. 楞次定律應用題型楞次定律應用題型1. 阻礙原磁通的變化，阻礙原磁通的變化， 即即“增反減同增反

5、減同”2. 阻礙（導體間的）相對運動，阻礙（導體間的）相對運動， 即即“來時拒，去時留來時拒，去時留”3. 阻礙原電流的變化，（阻礙原電流的變化，（線圈中的電流不能突變線圈中的電流不能突變） 應用在解釋自感現(xiàn)象的有關問題。應用在解釋自感現(xiàn)象的有關問題。四四. 綜合應用題型綜合應用題型1. 電磁感應現(xiàn)象中的動態(tài)過程分析電磁感應現(xiàn)象中的動態(tài)過程分析2. 用功能觀點分析電磁感應現(xiàn)象中的有關問題用功能觀點分析電磁感應現(xiàn)象中的有關問題例例1. 水平放置于勻強磁場中的光滑導軌上，有一根導體棒水平放置于勻強磁場中的光滑導軌上，有一根導體棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由靜止開始運動，回路總電阻為

6、上，由靜止開始運動，回路總電阻為R，分，分析析ab 的運動情況，并求的運動情況，并求ab的最大速度。的最大速度。abBR分析：分析：ab 在在F作用下向右加速運動，切割磁感應線，產(chǎn)生感應作用下向右加速運動，切割磁感應線，產(chǎn)生感應電流，感應電流又受到磁場的作用力電流，感應電流又受到磁場的作用力f，畫出受力圖：，畫出受力圖： F f1a=(F-f)/m v =BLv I= /R f=BIL F f2 Ff最后，當最后，當f=F 時，時，a=0，速度達到最大，速度達到最大，F(xiàn)=f=BIL=B2 L2 vm /R vm=FR / B2 L2vm稱為收尾速度稱為收尾速度.又解：勻速運動時，拉力又解：勻速

7、運動時，拉力所做的功使機械能轉(zhuǎn)化為所做的功使機械能轉(zhuǎn)化為電阻電阻R上的內(nèi)能。上的內(nèi)能。 F vm=I2 R= B2 L2 v2 m /R vm=FR / B2 L2 3.愛因斯坦由光電效應的實驗規(guī)律，愛因斯坦由光電效應的實驗規(guī)律，猜測光具有粒子性，從而提出光子說。從科學研究的方法來說，猜測光具有粒子性，從而提出光子說。從科學研究的方法來說，這屬于這屬于 （ ）A.等效替代等效替代 B.控制變量控制變量 C.科學假說科學假說 D.數(shù)學歸納數(shù)學歸納20032003年上海高考年上海高考 C6.粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強磁場中，磁場方向垂直

8、于線框平面，其邊界與正方形磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行。現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不線框的邊平行?，F(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框一邊一邊a、b兩點間的電勢差絕對值最大的是兩點間的電勢差絕對值最大的是 （ ）A. B. C. D.a bva bva bva bvB 例例2、如圖示，正方形線圈邊長為、如圖示，正方形線圈邊長為a，總電阻為，總電阻為R，以速度以速度v從左向右勻速穿過兩個寬為從左向右勻速穿過兩個寬為L（L a），磁），磁感應強度為感應強度為B，但方向相反的兩個

9、勻強磁場區(qū)域，運，但方向相反的兩個勻強磁場區(qū)域，運動方向與線圈一邊、磁場邊界及磁場方向均垂直，動方向與線圈一邊、磁場邊界及磁場方向均垂直，則這一過程中線圈中感應電流的最大值為則這一過程中線圈中感應電流的最大值為 ，全過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為全過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為 。aLL解：在磁場分界線兩側(cè)時感應電流最大解：在磁場分界線兩側(cè)時感應電流最大 I2=2Bav/R此時產(chǎn)生的電能為此時產(chǎn)生的電能為W2=I22 Rt=4B2a2v2/Ra/v= 4B2a3v/R進入和出來的感應電流為進入和出來的感應電流為 I1=Bav/R產(chǎn)生的電能分別為產(chǎn)生的電能分別為W1= W3= I12 Rt=B2a2v2/Ra/v =

10、B2a3v/R2Bav/R6B2a3v/R例例3. 用同樣的材料，不同粗細導線繞成兩個質(zhì)量、面用同樣的材料，不同粗細導線繞成兩個質(zhì)量、面積均相同的正方形線圈積均相同的正方形線圈I和和II，使它們從離有理想界面，使它們從離有理想界面的勻強磁場高度為的勻強磁場高度為h 的地方同時自由下落，如圖所示，的地方同時自由下落，如圖所示，線圈平面與磁感線垂直，空氣阻力不計，則（線圈平面與磁感線垂直，空氣阻力不計，則（ ） A. 兩線圈同時落地，線圈發(fā)熱量相同兩線圈同時落地，線圈發(fā)熱量相同 B. 細線圈先落到地，細線圈發(fā)熱量大細線圈先落到地，細線圈發(fā)熱量大 C. 粗線圈先落到地，粗線圈發(fā)熱量大粗線圈先落到地，

11、粗線圈發(fā)熱量大 D. 兩線圈同時落地，細線圈發(fā)熱量大兩線圈同時落地，細線圈發(fā)熱量大hIII B解：解：設導線橫截面積之比為設導線橫截面積之比為n，則長度之，則長度之比為比為1 n ，匝數(shù)之比為，匝數(shù)之比為1 n ，電阻之，電阻之比為比為1 n 2，進入磁場時，進入磁場時 v2 =2gh E1 /E2=BLv/ nBLv=1/n I1 /I2= E1 R2 /E2 R1 =n 安培力之比為安培力之比為 F1 /F2=BI1L/ nBI2L=1：1 加速度之比為加速度之比為 a1 /a2=（mg-F1) / （mg-F2) =1：1所以兩線圈下落情況相同所以兩線圈下落情況相同A例例4. 下列是一些

12、說法：正確的是（下列是一些說法：正確的是（ ） A. 在閉合金屬線圈上方有一個下端為在閉合金屬線圈上方有一個下端為N極的條形極的條形磁鐵自由下落，直至穿過線圈的過程中，磁鐵減少磁鐵自由下落，直至穿過線圈的過程中，磁鐵減少的機械能等于線圈增加的內(nèi)能與線圈產(chǎn)生的電能之的機械能等于線圈增加的內(nèi)能與線圈產(chǎn)生的電能之和和 B. 將一條形磁鐵緩慢和迅速地豎直插到閉合線圈將一條形磁鐵緩慢和迅速地豎直插到閉合線圈中的同一位置處，流過導體橫截面的電量相同中的同一位置處，流過導體橫截面的電量相同 C. 兩個相同金屬材料制成的邊長相同、橫截面積兩個相同金屬材料制成的邊長相同、橫截面積不同的正方形線圈，先后從水平勻強

13、磁場外同一高不同的正方形線圈，先后從水平勻強磁場外同一高度自由下落，線圈進入磁場的過程中，線圈平面與度自由下落，線圈進入磁場的過程中，線圈平面與磁場始終垂直，則兩線圈在進入磁場過程中產(chǎn)生的磁場始終垂直，則兩線圈在進入磁場過程中產(chǎn)生的電能相同電能相同 D. 通電導線所受的安培力是作用在運動電荷上的通電導線所受的安培力是作用在運動電荷上的洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)洛侖茲力的宏觀表現(xiàn) B D例例5. 下圖下圖a中中A、B為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置，靠近放置，A線圈中通有如圖（線圈中通有如圖（b）所示的交流電）所示的交流電i ，則（則（ ） A. 在在t1到到t2時間內(nèi)時

14、間內(nèi)A、B兩線圈相吸兩線圈相吸 B. 在在t2到到t3時間內(nèi)時間內(nèi)A、B兩線圈相斥兩線圈相斥 C. t1時刻兩線圈間作用力為零時刻兩線圈間作用力為零 D. t2時刻兩線圈間吸力最大時刻兩線圈間吸力最大 t1t2t3t4it0bBAiaA B C 例例6： 如圖示：質(zhì)量為如圖示：質(zhì)量為m 、邊長為、邊長為a 的正方形金的正方形金屬線框自某一高度由靜止下落，依次經(jīng)過屬線框自某一高度由靜止下落，依次經(jīng)過B1和和B2兩兩勻強磁場區(qū)域，已知勻強磁場區(qū)域，已知B1 =2B2，且，且B2磁場的高度為磁場的高度為a，線框在進入，線框在進入B1的過程中做勻速運動，速度大小為的過程中做勻速運動，速度大小為v1 ，

15、在，在B1中加速一段時間后又勻速進入和穿出中加速一段時間后又勻速進入和穿出B2，進入和穿出進入和穿出B2時的速度恒為時的速度恒為v2，求：，求： v1和和v2之比之比在整個下落過程中產(chǎn)生的焦耳熱在整個下落過程中產(chǎn)生的焦耳熱aaB2B1解：解：v2v1進入進入B1時時 mg = B1 I1 a= B1 2 a2 v1 / R進入進入B2時時 I2 = (B1- B2) a v2 / Rmg = (B1- B2) I2 a = (B1- B2)2 a2 v2 / R v1 /v2 =(B1- B2)2 / B12 =1/4 由能量守恒定律由能量守恒定律 Q=3mgaaaB2B1又解：又解：v2v1

16、v2進入進入B1時時 mg = B1I1a = B12 a2 v1 / R出出B2時時 mg = B2I2 a = B22 a2 v2 / R v1 /v2 = B22 / B12 =1/4由能量守恒定律由能量守恒定律 Q=3mga v1例例7. 在光滑絕緣水平面上，一邊長為在光滑絕緣水平面上，一邊長為10厘米、電阻厘米、電阻1、質(zhì)量、質(zhì)量0.1千克的正方形金屬框千克的正方形金屬框abcd以以 的速的速度向一有界的勻強磁場滑去，磁場方向與線框面垂直，度向一有界的勻強磁場滑去，磁場方向與線框面垂直，B=0.5T，當線框全部進入磁場時，線框中已放出了，當線框全部進入磁場時，線框中已放出了1.8焦焦

17、耳的熱量，則當線框耳的熱量，則當線框ab邊剛穿出磁場的瞬間，線框中電邊剛穿出磁場的瞬間，線框中電流的瞬時功率為流的瞬時功率為 ，加速度大小為，加速度大小為 ，當，當線框全部穿出磁場時，線框的速度線框全部穿出磁場時，線框的速度 零（填）零（填）. sm/26a bcdv0解：解：到到，由能量守恒定律，由能量守恒定律1/2mv02 = 1/2mv12 +Q 得得 EK1=1/2mv12 =1.8J v1=6m/s在位置在位置 ，E=BLv1= 0.3VP=E2 /R=0.09WF=BIL=B2L2v/R=0.015Na=F/m=0.15m/s2 線框全部穿出磁場過程中，速度減小，產(chǎn)生熱量線框全部穿

18、出磁場過程中，速度減小，產(chǎn)生熱量Q2 應小應小于于1.8J， EK2 = EK1 - Q2 0 v2 0 0.09W0.15m/s2例例8. 如圖所示，在水平面內(nèi)有一對平行放置的金屬如圖所示，在水平面內(nèi)有一對平行放置的金屬導軌，其電阻不計，連接在導軌左端的電阻導軌，其電阻不計，連接在導軌左端的電阻 R=2，垂直放置在導軌上的金屬棒垂直放置在導軌上的金屬棒ab的電阻為的電阻為 r=1 ，整個，整個裝置放置在垂直于導軌平面的勻強磁場中，方向如裝置放置在垂直于導軌平面的勻強磁場中，方向如圖所示?，F(xiàn)給圖所示?，F(xiàn)給ab一個方向向右的瞬時沖量，使桿獲一個方向向右的瞬時沖量，使桿獲得的動量得的動量p=0.2

19、5kgm/s，此時桿的加速度大小為，此時桿的加速度大小為a=5m/s2. 已知桿與導軌間動摩擦因數(shù)已知桿與導軌間動摩擦因數(shù)=0.2，g=10m/s2, 則此時通過電阻則此時通過電阻R上的電流大小為多少？上的電流大小為多少？a bRp解解：畫出示意圖如圖示，：畫出示意圖如圖示，v0 =p/mB導體棒向右運動時產(chǎn)生感應電流，受到安培力和摩擦力導體棒向右運動時產(chǎn)生感應電流，受到安培力和摩擦力F安安f=mgBIL+mg=ma即即BIL=ma- mg=3m I=E/ (R+r)=BL v0 / (R+r) B2L2 v0 / (R+r)=3m 以以v0 =p/m (R+r)=3代入上式得代入上式得B2L

20、2 p =9m2 p = 9m2 B2L2I=3m/BL=p1/2 = 0.5 A2002年河南年河南15：如圖所示，半徑為：如圖所示，半徑為R、單位長度電阻為、單位長度電阻為的均的均勻?qū)щ妶A環(huán)固定在水平面上，圓環(huán)中心為勻?qū)щ妶A環(huán)固定在水平面上，圓環(huán)中心為O。勻強磁場垂直水。勻強磁場垂直水平方向向下，磁感強度為平方向向下，磁感強度為B。平行于直徑。平行于直徑MON的導體桿，沿的導體桿，沿垂直于桿的方向向右運動。桿的電阻可以忽略不計，桿與圓垂直于桿的方向向右運動。桿的電阻可以忽略不計，桿與圓環(huán)接觸良好環(huán)接觸良好,某時刻，桿的位置如圖，某時刻，桿的位置如圖，aOb=2 ，速度為，速度為v。求此時刻

21、作用在桿上的安培力的大小。求此時刻作用在桿上的安培力的大小。NMObaRdc 解：解：E= Bv lab=Bv2Rsin 等效電路如圖示：等效電路如圖示：cabd此時弧此時弧acb和弧和弧adb的電阻分別為的電阻分別為2 R( - )和和 2 R ，它們的并聯(lián)電阻為它們的并聯(lián)電阻為 R并并= 2 R (-)/I=E/ R并并= Bvsin (-)F=BI(2Rsin)RvB22)(sin2F = 例例9、如圖示，固定于水平桌面上的金屬框架如圖示，固定于水平桌面上的金屬框架cdef，處，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，此擱在框架上，此時時adeb構成

22、一個邊長為構成一個邊長為L的正方形，棒的電阻為的正方形，棒的電阻為r，其，其余部分電阻不計，不計摩擦，開始時磁感應強度為余部分電阻不計，不計摩擦，開始時磁感應強度為B0. （1）若從）若從t=0 時刻起，磁感應強度均勻增加，每秒時刻起，磁感應強度均勻增加，每秒增量為增量為k，同時保持棒靜止，求棒中的感應電流，在，同時保持棒靜止，求棒中的感應電流，在圖上標出感應電流的方向。圖上標出感應電流的方向。 （2）在上述（）在上述（1）情況中，始終保持棒靜止，當）情況中，始終保持棒靜止，當t=t1 末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大？末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大？ （3）若從）若從t=0 時刻起，磁

23、感應強度逐漸減小，當棒時刻起，磁感應強度逐漸減小，當棒以恒定速度以恒定速度v向右勻速運動時，可使棒中不產(chǎn)生感應向右勻速運動時，可使棒中不產(chǎn)生感應電流，則感應強度應怎樣隨電流，則感應強度應怎樣隨時間時間t 變化？（寫出變化？（寫出B與與t 的關系式）的關系式） a bcdfeB0LLa bcdfeB0LL解：解：（1）E感感=SB/ t=kL2I=E感感/r= kL2 /r電流為逆時針方向電流為逆時針方向（2） t =t 1時磁感應強度時磁感應強度 B1=B0-+kt1 外力大小外力大小 F=F安安=B1 I L =（ B0-+kt1 ） kL3 /r（3）要使棒不產(chǎn)生感應電流，即要回路中）要使

24、棒不產(chǎn)生感應電流，即要回路中abed中中磁通量不變磁通量不變 即即20LBvtLBL t 秒時磁感強度秒時磁感強度vtLLBB0例例10、 如圖甲示，在周期性變化的勻強磁場區(qū)域內(nèi)如圖甲示，在周期性變化的勻強磁場區(qū)域內(nèi)有垂直于磁場的、半徑為有垂直于磁場的、半徑為r=1m、電阻為、電阻為R=3.14的的金屬圓形線框，當磁場按圖乙所示規(guī)律變化時，線框金屬圓形線框，當磁場按圖乙所示規(guī)律變化時，線框中有感應電流產(chǎn)生，中有感應電流產(chǎn)生，（1）在丙圖中畫出電流隨時間變化的）在丙圖中畫出電流隨時間變化的 i t 圖象（以圖象（以逆時針方向為正）逆時針方向為正）（2）求出線框中感應電流的有效值。）求出線框中感應

25、電流的有效值。t/sB/T102 3 4 5 6 72乙乙甲甲t/si/ A102 3 4 5 6 7丙丙解：解：E1=SB1/t =2S （V）i1 = E 1 /R=2r2 /3.14=2 A E2=SB 2 /t = S （V）i2 = E 2 /R=r2 /3.14=1 A 電流電流i1 i2分別為逆時針和順時針方向分別為逆時針和順時針方向-12（2） Q=4R1+ 1R2=I 2R3有效值有效值 I =1.41A A 逐漸增大逐漸增大 B. 先減小后增大先減小后增大 C. 先增大后減小先增大后減小 D. 增大、減小、增大、減小、 再增大、再減小再增大、再減小例例11.如圖示：如圖示：

26、abcd是粗細均勻的電阻絲制成的長方形線框，另是粗細均勻的電阻絲制成的長方形線框，另一種材料制成的導體棒一種材料制成的導體棒MN有電阻，可與保持良好接觸并做無有電阻，可與保持良好接觸并做無摩擦滑動，線框處在垂直紙面向里的勻強磁場摩擦滑動，線框處在垂直紙面向里的勻強磁場B中，當導體棒中，當導體棒MN在外力作用下從導線框的左端開始做切割磁感應線的勻速在外力作用下從導線框的左端開始做切割磁感應線的勻速運動，一直滑到右端的過程中，導線框上消耗的電功率的變化運動，一直滑到右端的過程中，導線框上消耗的電功率的變化情況可能為：（情況可能為：（ ） bv0BcMNad解解： MN的電阻為的電阻為r ，MN 在

27、中間位置時在中間位置時導線框?qū)Ь€框總電阻最大為總電阻最大為R 畫出畫出P-R圖線如圖示，若圖線如圖示，若R r，選，選C,O RP出出Pmr若若R r 且在兩端時的電阻等于且在兩端時的電阻等于r，則選，則選B.若若R r 且在兩端時的電阻小于且在兩端時的電阻小于r，則選，則選D.B C D 練習：練習： 如圖示：如圖示：abcd是粗細均勻的電阻絲制成是粗細均勻的電阻絲制成的長方形線框，導體棒的長方形線框，導體棒MN有電阻，可在有電阻，可在ad邊與邊與bc邊邊上無摩擦滑動，且接觸良好，線框處在垂直紙面向上無摩擦滑動，且接觸良好，線框處在垂直紙面向里的勻強磁場里的勻強磁場B中，在中，在MN由靠近由

28、靠近ab邊向邊向dc邊勻速滑邊勻速滑動的過程中，下列說法正確的是：動的過程中，下列說法正確的是： （ ） A.矩形線框消耗的功率一定先減小后增大矩形線框消耗的功率一定先減小后增大 B. MN棒中的電流強度一定先減小后增大棒中的電流強度一定先減小后增大 C. MN兩端的電壓一定先減小后增大兩端的電壓一定先減小后增大 D. MN棒上拉力的功率一定先減小后增大棒上拉力的功率一定先減小后增大B Dv0BcMNabd解：解：在在ad中點時，并聯(lián)電阻最中點時，并聯(lián)電阻最大，電流最小，路端電壓最大，大，電流最小，路端電壓最大，安培力最小。安培力最小。例例12、如圖示，光滑的平行導軌如圖示，光滑的平行導軌P、

29、Q間距間距l(xiāng) =1m，處，處在同一豎直面內(nèi)，導軌的左端接有如圖所示的電路，在同一豎直面內(nèi)，導軌的左端接有如圖所示的電路，其中水平放置的電容器兩極板相距其中水平放置的電容器兩極板相距d=10mm，定值電，定值電阻阻R1= R3 = 8， R2=2,導軌的電阻不計。磁感強度導軌的電阻不計。磁感強度B=0.4T的勻強磁場垂直穿過導軌面。當金屬棒的勻強磁場垂直穿過導軌面。當金屬棒ab沿導沿導軌向右勻速運動（開關軌向右勻速運動（開關S斷開）時，電容器兩極板之斷開）時，電容器兩極板之間質(zhì)量間質(zhì)量m=110-14 kg、帶電量、帶電量q= - 1 10-15 C的微粒的微粒恰好靜止不動；當恰好靜止不動；當S

30、閉合時，微粒以加速度閉合時，微粒以加速度a=7m/s2 向向下做勻加速運動，取下做勻加速運動，取g=10 m/s2 。求。求 （1）金屬棒）金屬棒ab運動的速度多大？電阻多大？運動的速度多大？電阻多大？ （2）S閉合后，使金屬棒閉合后，使金屬棒ab做做勻速運動的外力的功率多大？勻速運動的外力的功率多大？R3R1R2SCv0a bPQB=0.4T m=110-14 kg q= - 1 10-15 C d=10mm l =1m a=7m/s2R3R1R2SCE r288 解：解：（1）帶電微粒在電容器兩極間靜止時，）帶電微粒在電容器兩極間靜止時，mg = qU1/d 求得電容器板間電壓為：求得電容

31、器板間電壓為： U1= mg d /q = 1V 因微粒帶負電，可知上板電勢高因微粒帶負電，可知上板電勢高由于由于S斷開，斷開，R3上無電流通過，可知電路中上無電流通過，可知電路中 的感應電流為：的感應電流為：)( 1 . 02111ARRUI由閉合電路歐姆定律，由閉合電路歐姆定律，E=U1 +I 1r (1)題目題目B=0.4T m=110-14 kg q= - 1 10-15 C d=10mm l =1m a=7m/s2R3R1R2SCE r288 S閉合時，帶電粒子向下做閉合時，帶電粒子向下做 勻加速運動，勻加速運動，mg qU 2/ d =maS閉合時電容器兩板間電壓為：閉合時電容器兩

32、板間電壓為：U 2=m(g-a)d/q=0.3V 這時電路的感應電流為：這時電路的感應電流為： I 2= U2 / R2=0.15A根據(jù)閉合電路知識，可列方程根據(jù)閉合電路知識，可列方程)2(231312rRRRRRIE將已知量代入將已知量代入(1)(2)式，可求得：式，可求得：E=1.2V r=2由由 E=BLv可得：可得：v=E/BL=3m/s題目題目上頁上頁R3R1R2SCE r288（2）S 閉合時，通過閉合時，通過ab的電流的電流 I 2=0.15A ab所受磁場力為所受磁場力為F2=B I 2 L=0.06Nab以速度以速度 v=3m/s 做勻速運動，做勻速運動，所受外力所受外力F必

33、與磁場力必與磁場力F2等大，反向，等大，反向，即即 F=F2=0.06N方向向右（與方向向右（與v相同），相同），所以外力的功率為：所以外力的功率為：P=Fv=0.063=0.18W題目題目上頁上頁2001年北京高考年北京高考20 兩根足夠長的固定的平行兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于同一水平面內(nèi)，兩導軌間的距離為金屬導軌位于同一水平面內(nèi)，兩導軌間的距離為L。導軌上面橫放著兩根導體棒導軌上面橫放著兩根導體棒ab和和cd，構成矩形回路，構成矩形回路，如圖所示兩根導體棒的質(zhì)量皆為如圖所示兩根導體棒的質(zhì)量皆為 m，電阻皆為，電阻皆為R，回路中其余部分的電阻可不計在整個導軌平面內(nèi)回路中其余部分的電阻

34、可不計在整個導軌平面內(nèi)都有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為都有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度為B設兩設兩導體棒均可沿導軌無摩擦地滑行開始時，棒導體棒均可沿導軌無摩擦地滑行開始時，棒cd靜靜止，棒止，棒ab有指向棒有指向棒cd的初速度的初速度v0（見圖）若兩導（見圖）若兩導體棒在運動中始終不接觸，求：體棒在運動中始終不接觸，求：（1）在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少）在運動中產(chǎn)生的焦耳熱最多是多少（2）當）當ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊陌舻乃俣茸優(yōu)槌跛俣鹊?/4時，棒時，棒cd的加速度是多少？的加速度是多少？ v0BdabcLv0BdabcL解：解：ab棒向棒向cd棒運動時，產(chǎn)生感應電流棒運動時，產(chǎn)生

35、感應電流ab棒和棒和cd棒受到安培力作用分別作減速運動和加速運動棒受到安培力作用分別作減速運動和加速運動 ，在在ab棒的速度大于棒的速度大于cd棒的速度時，回路總有感應電棒的速度時，回路總有感應電流，流，ab棒繼續(xù)減速，棒繼續(xù)減速，cd棒繼續(xù)加速兩棒速度達到棒繼續(xù)加速兩棒速度達到相同后，不產(chǎn)生感應電流，兩棒以相同的速度相同后，不產(chǎn)生感應電流，兩棒以相同的速度v 作作勻速運動勻速運動（1）從初始至兩棒達到速度相同的過程中，兩從初始至兩棒達到速度相同的過程中，兩棒總動量守恒，棒總動量守恒，mv0 =2mv 根據(jù)能量守恒，整個過程中產(chǎn)生的總熱量根據(jù)能量守恒，整個過程中產(chǎn)生的總熱量Q=1/2mv02

36、-1/22mv2 =1/4mv02 題目題目（2）設設ab棒的速度變?yōu)槌跛俣鹊陌舻乃俣茸優(yōu)槌跛俣鹊?/4時，時，cd棒的棒的速度為速度為v，則由動量守恒可知，則由動量守恒可知 3 v0 /4BdabcLv mv0 =m3/4v0+mv v = v0 / 4此時回路中的感應電動勢和感應電流分別為此時回路中的感應電動勢和感應電流分別為E=BL(3/4v0 -v )= BLv0/2 I=E/2R = BLv0/4R 此時此時cd 棒所受的安培力棒所受的安培力 F=BIL cd棒的加速度棒的加速度 a=F/m 由以上各式，可得由以上各式，可得 84022mRvlBa 題目題目江蘇江蘇04年高考年高考6

37、、 如圖所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，如圖所示，一個有界勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導線框磁場方向垂直紙面向外，一個矩形閉合導線框abcd，沿紙面，沿紙面由位置由位置1（左）勻速運動到位置（左）勻速運動到位置2（右），則（右），則 （ ）A.導線框進入磁場時，感應電流方向為導線框進入磁場時，感應電流方向為a b c d aB.導線框離開磁場時，感應電流方向為導線框離開磁場時，感應電流方向為a d c b aC.導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右導線框離開磁場時，受到的安培力方向水平向右D.導線框進入磁場時，受到的安培力方向水平向左導線框進入磁場時，受到的安培力方向水平

38、向左12dabcdabcD 如圖示，通電螺線管置于閉合金屬環(huán)如圖示，通電螺線管置于閉合金屬環(huán)A的軸線的軸線上，上，A環(huán)在螺線管的正中間，當螺線管中電流逐漸環(huán)在螺線管的正中間，當螺線管中電流逐漸減小時：減小時： ( )A. A環(huán)有收縮的趨勢環(huán)有收縮的趨勢B. A環(huán)有擴張的趨勢環(huán)有擴張的趨勢C. A環(huán)向左運動環(huán)向左運動D. A環(huán)向右運動環(huán)向右運動IA解：解：畫出磁感應線的分布如圖示（左視圖）畫出磁感應線的分布如圖示（左視圖）IA 由于由于A環(huán)內(nèi)的磁感應線由兩部分疊加，環(huán)內(nèi)的磁感應線由兩部分疊加，且點多于叉，合磁場向外，當且點多于叉，合磁場向外，當I 逐漸減逐漸減小時，磁感應強度小時，磁感應強度B減

39、小，向外的磁通減小，向外的磁通量要減小，由楞次定律，感應電流的效量要減小，由楞次定律，感應電流的效果要阻礙產(chǎn)生感應電流的原因，果要阻礙產(chǎn)生感應電流的原因， A環(huán)收環(huán)收縮可以阻礙向外的磁通量減小?？s可以阻礙向外的磁通量減小。A 用同樣粗細的銅、鋁、鐵做成三根相同長度的直導用同樣粗細的銅、鋁、鐵做成三根相同長度的直導線，分別放在電阻可以忽略不計的光滑水平導軌上，線，分別放在電阻可以忽略不計的光滑水平導軌上，使導線與導軌保持垂直，設豎直方向的勻強磁場垂使導線與導軌保持垂直，設豎直方向的勻強磁場垂直于導軌平面，且充滿導軌所在空間，然后用外力直于導軌平面，且充滿導軌所在空間，然后用外力使導線向右做勻速直

40、線運動，且每次外力消耗的功使導線向右做勻速直線運動，且每次外力消耗的功率相同，則：率相同，則： ( )A. 三根導線上產(chǎn)生的感應電動勢相同三根導線上產(chǎn)生的感應電動勢相同B. 鐵導線運動得最快鐵導線運動得最快C. 銅導線運動得最快銅導線運動得最快D. 銅導線產(chǎn)生的熱功率最大銅導線產(chǎn)生的熱功率最大F解：解：E=BLv F= B2L2v /R P=Fv = B2L2v2 /R v2 =PR/B2L2 R BR= L/S鐵鐵 鋁鋁 銅銅R鐵鐵 R鋁鋁 R銅銅 例例、 如圖示，平行光滑導軌豎直放置，勻強磁場如圖示，平行光滑導軌豎直放置，勻強磁場方向垂直導軌平面，一質(zhì)量為方向垂直導軌平面，一質(zhì)量為m 的金屬棒沿導軌滑下，的金屬棒沿導軌滑下，電阻電阻R上消耗的最大功率為上消耗的最大功率為P（不計棒及導軌電阻），（不計棒及導軌電阻），要使要使R上消耗的最大功率為上消耗的最大功率為4P，可行的，可行的 辦法有：辦法有： （ ）A. 將磁感應強度變?yōu)樵瓉淼膶⒋鸥袘獜姸茸優(yōu)樵瓉淼?倍倍B. 將磁感應強度變?yōu)樵瓉淼膶⒋鸥袘獜姸茸優(yōu)樵瓉淼?/2倍倍C. 將電阻將電阻R變?yōu)樵瓉淼淖優(yōu)樵瓉淼?倍倍D. 將電阻將電阻R變?yōu)樵瓉淼淖優(yōu)樵瓉淼? 倍倍a bR解：解：穩(wěn)定時穩(wěn)定時 mg=F=BIL =B2 L2vm R vm=mgR B2L2Pm=Fvm=mgvm= m2g2R B2L2 B C