【物理】物理法拉第电磁感应定律的专项培优 易错 难题练习题及答案

【物理】物理法拉第电磁感应定律的专项培优易错难题练习题及答案

一、法拉第电磁感应定律

1.如图所示,垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd,其边长为L,总电阻为R,ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中,线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动,求:

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(1)拉力做功的功率P;

(2)ab边产生的焦耳热Q.

【答案】(1)P=

222

B L v

R

(2)Q=

23

4

B L v

R

【解析】

【详解】

(1)线圈中的感应电动势

E=BLv 感应电流

I=E R

拉力大小等于安培力大小

F=BIL 拉力的功率

P=Fv=

222 B L v R

(2)线圈ab边电阻

R ab=

4

R 运动时间

t=L v

ab边产生的焦耳热

Q=I2R ab t =

23 4

B L v

R

2.如图所示,在垂直纸面向里的磁感应强度为B的有界矩形匀强磁场区域内,有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd,线框平面垂直于磁感线。线框以恒定的速度v沿垂直

磁场边界向左运动,运动中线框dc 边始终与磁场右边界平行,线框边长ad =l ,cd =2l ,线框导线的总电阻为R ,则线框离开磁场的过程中,求:

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(1)线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量q ; (2)线框离开磁场的过程中产生的热量 Q ; (3)线框离开磁场过程中cd 两点间的电势差U cd . 【答案】(1)22Bl q R =(2) 234B l v

Q R

=(3)43cd Blv U =

【解析】 【详解】

(1)线框离开磁场的过程中,则有:

2E B lv =g

E I R = q It =

l t v

=

联立可得:2

2Bl q R

=

(2)线框中的产生的热量:

2Q I Rt

=

解得:234B l v

Q R

=

(3) cd 间的电压为:

2

3

cd U I R =g

解得:43

cd Blv

U =

3.如图所示,间距为l 的平行金属导轨与水平面间的夹角为α,导轨间接有一阻值为R 的电阻,一长为l 的金属杆置于导轨上,杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ,导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向垂直于斜面向上,当金属杆受到平行于斜面向上大小为F 的恒定拉力作用,可以使其匀速向上运动;当金属杆受到平行于斜面向下大小为

2

F

的恒定拉力作用时,可以使其保持与

向上运动时大小相同的速度向下匀速运动,重力加速度大小为g ,求:

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(1)金属杆的质量;

(2)金属杆在磁场中匀速向上运动时速度的大小。 【答案】(1)4sin F m g α=;(2)2222

344tan RE RF

v B l B l μα

=-。 【解析】 【分析】 【详解】

(1)金属杆在平行于斜面向上大小为F 的恒定拉力作用下可以保持匀速向上运动,设金属杆的质量为m ,速度为v ,由力的平衡条件可得

sin cos F mg mg BIl αμα=++,

同理可得

sin cos 2

F

mg mg BIl αμα+=+, 由闭合电路的欧姆定律可得

E IR =,

由法拉第电磁感应定律可得

E BLv =,

联立解得

4sin F

m g α

=

(2)金属杆在磁场中匀速向上运动时速度的大小

2222344tan RE RF

v B l B l μα

=

-。

4.如图,水平面(纸面)内同距为l 的平行金属导轨间接一电阻,质量为m 、长度为l 的金属杆置于导轨上,t =0时,金属杆在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始运动.0t 时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g .求

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(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小; (2)电阻的阻值.

【答案】0F E Blt g m μ??=- ??? ; R =220

B l t m

【解析】 【分析】 【详解】

(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a ,由牛顿第二定律得:ma=F-μmg ① 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v ,由运动学公式有:v =at 0 ②

当金属杆以速度v 在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为:E=Blv ③ 联立①②③式可得:0F E Blt g m μ??

=-

???

④ (2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆的电流为I ,根据欧姆定律:I=E

R

⑤ 式中R 为电阻的阻值.金属杆所受的安培力为:f BIl = ⑥ 因金属杆做匀速运动,由牛顿运动定律得:F –μmg–f=0 ⑦

联立④⑤⑥⑦式得: R =220

B l t m

5.如图为电磁驱动与阻尼模型,在水平面上有两根足够长的平行轨道PQ 和MN ,左端接有阻值为R 的定值电阻,其间有垂直轨道平面的磁感应强度为B 的匀强磁场,两轨道间距及磁场宽度均为L .质量为m 的金属棒ab 静置于导轨上,当磁场沿轨道向右运动的速度为v 时,棒ab 恰好滑动.棒运动过程始终在磁场范围内,并与轨道垂直且接触良好,轨道和棒电阻均不计,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.

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(1)判断棒ab 刚要滑动时棒中的感应电流方向,并求此时棒所受的摩擦力f 大小; (2)若磁场不动,将棒ab 以水平初速度2v 运动,经过时间22

mR

t B L =停止运动,求棒ab 运动位移x 及回路中产生的焦耳热Q ;

(3)若t =0时棒ab 静止,而磁场从静止开始以加速度a 做匀加速运动,下列关于棒ab 运

动的速度时间图像哪个可能是正确的?请分析说明棒各阶段的运动情况.

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【答案】(1)22B L v

f R

=;(2)22

mvR x B L = 2Q mv =;(3)丙图正确 【解析】 【详解】

(1)根据右手定则,感应电流方向a 至b

依题意得,棒刚要运动时,受摩擦力等于安培力:f=F A

又有F A =BI 1L ,1BLv

I R

=

联立解得:22B L v

f R

=

(2)设棒的平均速度为v ,根据动量定理可得:02Ft ft mv --=-

又有F BIL =,

BLv

I R

=,x vt = 联立得:22

mvR

x B L =

根据动能定理有:()21022

A fx W m v --=- 根据功能关系有:Q =W A 得:Q =mv 2 (3)丙图正确

当磁场速度小于v 时,棒ab 静止不动;

当磁场速度大于v 时,E=BLΔv ,棒ab 的加速度从零开始增加,a 棒

6.如图1所示,水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN 和PQ ,两导轨间距为l ,电阻均可忽略不计。在M 和P 之间接有阻值为R 的定值电阻,导体杆ab 质量为m 、电阻为r ,并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上磁感应强度为B 的匀强磁场中。现给ab 杆一个初速度v 0,使杆向右运动。

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(1)当ab 杆刚好具有初速度v 0时,求此时ab 杆两端的电压U ;a 、b 两端哪端电势高; (2)请在图2中定性画出通过电阻R 的电流i 随时间t 变化规律的图象;

(3)若将M 和P 之间的电阻R 改为接一电容为C 的电容器,如图3所示。同样给ab 杆一个初速度v 0,使杆向右运动。请分析说明ab 杆的运动情况。

【答案】(1)0Bl R

U R r

=

+v ;a 端电势高(2) (3)当ab 杆以初速度

v 0开始切割磁感线时,产生感应电动势,电路开始给电容器充电,有电流通过ab 杆,杆

在安培力的作用下做减速运动,随着速度减小,安培力减小,加速度也减小,杆做加速度减小的减速运动。当电容器两端电压与感应电动势相等时,充电结束,杆以恒定的速度做匀速直线运动。 【解析】 【分析】

(1)求解产生感应电动势大小,根据全电路欧姆定律求解电流强度和电压,根据右手定则判断电势高低;

(2)分析杆的受力情况和运动情况,确定感应电流变化情况,由此画出图象;

(3)杆在向右运动过程中速度逐渐减小、由此分析安培力的变化,确定运动情况;根据动量定理求解最后的速度大小。 【详解】

(1)ab 杆切割磁感线产生感应电动势: E = Bl v 0 根据全电路欧姆定律:E

I R r

=

+ ab 杆两端电压即路端电压:U IR = 解得0Bl R

U R r

=

+v ;a 端电势高。 (2)杆在向右运动过程中速度逐渐减小、感应电动势逐渐减小,根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流逐渐减小,通过电阻R 的电流i 随时间变化规律的图象如图所示:

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(3)当ab 杆以初速度v 0开始切割磁感线时,产生感应电动势,电路开始给电容器充电,

有电流通过ab杆,杆在安培力的作用下做减速运动,随着速度减小,安培力减小,加速度也减小,杆做加速度减小的减速运动。当电容器两端电压与感应电动势相等时,充电结束,杆以恒定的速度做匀速直线运动。

【点睛】

对于电磁感应问题研究思路常常有两条:一条从力的角度,重点是分析安培力作用下物体的平衡问题;另一条是能量,分析电磁感应现象中的能量如何转化是关键。

7.如图(1)所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为0.8m,导轨平面与水平面夹角为α,导轨电阻不计.有一个匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为1m的金属棒ab 垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为0.1kg、与导轨接触端间电阻为1Ω.两金属导轨的上端连接右端电路,电路中R2为一电阻箱.已知灯泡的电阻R L=4Ω,定值电阻R1=2Ω,调节电阻箱使R2=12Ω,重力加速度g=10m/s2.将电键S打开,金属棒由静止释放,1s后闭合电键,如图(2)所示为金属棒的速度随时间变化的图象.求:

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(1)斜面倾角α及磁感应强度B的大小;

(2)若金属棒下滑距离为60m时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑100m的过程中,整个电路产生的电热;

(3)改变电阻箱R2的值,当R2为何值时,金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大;消耗的最大功率为多少?

【答案】(1)斜面倾角α是30°,磁感应强度B的大小是0.5T;

(2)若金属棒下滑距离为60m时速度恰达到最大,金属棒由静止开始下滑100m的过程中,整个电路产生的电热是32.42J;

(3)改变电阻箱R2的值,当R2为4Ω时,金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大,消耗的最大功率为1.5625W.

【解析】

【分析】

(1)电键S打开,ab棒做匀加速直线运动,由速度图象求出加速度,由牛顿第二定律求解斜面的倾角α.开关闭合后,导体棒最终做匀速直线运动,由F安=BIL,I=得到安培

力表达式,由重力的分力mgsinα=F安,求出磁感应强度B.

(2)金属棒由静止开始下滑100m的过程中,重力势能减小mgSsinα,转化为金属棒的动能和整个电路产生的电热,由能量守恒求解电热.

(3)改变电阻箱R2的值后,由金属棒ab匀速运动,得到干路中电流表达式,推导出R2

消耗的功率与R 2的关系式,根据数学知识求解R 2消耗的最大功率. 【详解】

(1)电键S 打开,从图上得:a=gsinα==5m/s 2

得 sinα=,则得α=30°

金属棒匀速下滑时速度最大,此时棒所受的安培力F 安=BIL 又 I=

,R 总=R ab +R 1+

=(1+2+

)Ω=6Ω 从图上得:v m =18.75m/s

由平衡条件得:mgsinα=F 安,所以mgsinα=

代入数据解得:B=0.5T ;

(2)由动能定理:mg?S?sinα﹣Q=mv m 2﹣0 由图知,v m =18.75m/s

得 Q=mg?S?sinα﹣mvm 2=32.42J ;

(3)改变电阻箱R 2的值后,金属棒匀速下滑时的速度为v m ′,则有 mgsinα=BI 总L R 2和灯泡并联电阻 R 并′=

=(

)Ω,

R 2消耗的功率:P 2==

由上联立解得 P 2=()2

由数学知识得,当=R 2,即R 2=4Ω时,R 2消耗的功率最大:

最大功率为 P 2m =(

)2(

)=

W=1.5625W .

8.如图所示,在倾角为30?的斜面上,固定一宽度为0.25m L =的足够长平行金属光滑导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器.电源电动势为 3.0V E =,内阻为 1.0r =Ω.质量20g m =的金属棒ab 与两导轨垂直并接触良好.整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度为0.80T B =.导轨与金属棒的电阻不计,取2

10m/s g =.

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(1)如果保持金属棒在导轨上静止,滑动变阻器接入到电路中的阻值是多少;

(2)如果拿走电源,直接用导线接在两导轨上端,滑动变阻器阻值不变化,求金属棒所能达到的最大速度值;

(3)在第(2)问中金属棒达到最大速度前,某时刻的速度为10m/s ,求此时金属棒的加速度大小.

【答案】(1) 5R =Ω (2) 12.5m/s v = (3) 21m/s a =

【解析】(1)因为金属棒静止在金属轨道上,受力平衡,如图所示,

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安培力0F BIL =

根据平衡条件知0sin30F mg =? 联立得sin300.5A mg I BL

?

=

= 设变阻器接入电路的阻值为R ,根据闭合电路欧姆定律()E I R r =+, 联立计算得出5E

R r I

=

-=Ω. (2)金属棒达到最大速度时,将匀速下滑,此时安培力大小,回路中电流大小应与上面情况相同,即金属棒产生的电动势, 0.55V 2.5V E IR ==?=, 由E BLv =得2512.5m/s 0.80.25

E v BL ===?. (3)

当棒的

10m/s

,所受的安培力大小为

2222'0.80.2510

N 0.08N 5

B L v F BI L R ??===='安

根据牛顿第二定律得: '

sin30mg F ma ?-=安 计算得出: 2

1m/s a =.

【点睛】本题是金属棒平衡问题和动力学问题,关键分析受力情况,特别是分析和计算安培力的大小.

9.如图所示,两根足够长的直金属MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L .M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻.一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下.导轨和金属杆的电阻可忽略.让ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦.

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(1)在加速下滑过程中,当ab 杆的速度大小为v 时,ab 杆中的电流及其加速度的大小; (2)求在下滑过程中ab 杆可达到的最大速度.

(3)从开始下滑到达到最大速度的过程中,棒沿导轨下滑了距离s ,求整个装置生热多少. 【答案】

(1)Blv I R =,22sin B l v

mg R a m

θ-

=(2)22

sin m mgR v B l θ=(3)322244

sin 2m g R Q mgh B l θ=- 【解析】

(1)在加速下滑过程中,当 ab 杆的速度大小为 v 时,感应电动势E =BLv

此时 ab 杆中的电流Blv

I R

=

金属杆受到的安培力:22B L v

F BIL R ==

由牛顿第二定律得:22sin B l v

mg R a m

θ-

=

(2) 金属杆匀速下滑时速度达到最大,由平衡条件得:22sin m

B L v mg R

θ=

则速度的最大值22

sin m mgR v B l θ

=

(3)若达到最大速度时,导体棒下落高度为 h ,由能量守恒定律得:

2

1sin 2

m mgs mv Q θ?=

+ 则焦耳热322244

sin 2m g R Q mgh B l θ

=-

【点睛】当杆匀速运动时杆的速度最大,分析清楚杆的运动过程是解题的前提;分析清楚杆的运动过程后,应用E =BLv 、欧姆定律、安培力公式、牛顿第二定律、平衡条件与能量

守恒定律即可解题;求解热量时从能量角度分析可以简化解题过程.

10.53.如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1,粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处于相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R.在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II,磁感应强度大小均为B.现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,且平行轨道中够长.已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1,下落到MN处的速度大小为v2.

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(1)求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小.

(2)若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变,求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2.

(3)若将磁场II的CD边界略微下移,导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3,要使其在外力F作用下做匀加速直线运动,加速度大小为a,求所加外力F随时间变化的关系式.

【答案】(1) (2)

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【解析】试题分析:(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场I中切割磁感线,棒中产生感应电动势,导体棒ab从A下落r/2时,导体棒在重力与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律,得

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式中由各式可得到

(2)当导体棒ab通过磁场II时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即

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式中

解得

导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,

有得

此时导体棒重力的功率为

根据能量守恒定律,此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率,即

所以,

(3)设导体棒ab进入磁场II后经过时间t的速度大小为,

此时安培力大小为

由于导体棒ab做匀加速直线运动,

有根据牛顿第二定律,有

即:

由以上各式解得

考点:电磁感应,牛顿第二定律,匀加速直线运动。

【名师点睛】本题考查了关于电磁感应的复杂问题,对于这类问题一定要做好电流、安培力、运动情况、功能关系这四个方面的问题分析;也就是说认真分析物理过程,搞清各个力之间的关系,根据牛顿定律列方程;分析各种能量之间的转化关系,根据能量守恒定律列出方程;力的观点和能量的观点是解答此类问题的两大方向.

视频

11.如图甲所示是航空母舰上一种弹射装置的模型,“E”字形铁芯长为l的三个柱脚的两条缝中存在正对的由B指向A、C的磁场,该磁场任意时刻均可视为处处大小相等方向相同(如图乙所示),初始时缝中有剩余磁场,磁感应强度为B0;绕在B柱底部的多匝线圈P 用于改变缝中磁场的强弱,已知通过线圈P加在缝中的磁场与线圈中的电流大小存在关系B=k1I.Q为套在B柱上的宽为x、高为y的线圈共n匝,质量为m,电阻为R,它在外力作用下可沿B柱表面无摩擦地滑动,现在线圈P中通以I=k2t的电流,发现Q立即获得方向向右大小为a的加速度,则

【物理】物理法拉第电磁感应定律的专项培优 易错 难题练习题及答案

(1)线圈P的电流应从a、b中的哪一端注入?t=0时刻线圈Q中的感应电流大小I0。(2)为了使Q向右运动的加速度保持a不变,试求Q中磁通量的变化率与时间t的函数关系

(3)若在线圈Q从靠近线圈P处开始向右以加速度a匀加速直到飞离B柱的整个过程中,可将Q中的感应电流等效为某一恒定电流I,则此过程磁场对线圈Q做的功为多少?

【答案】(1)a入b出、I0=(2)(3)mal+I2R

【解析】

试题分析:1)a入b出

F=ma

F=2nI0LB0

得:I0=

2)E=I=

F=2nILB B=B0+k1k2t

可得:=

3)W=ΔE k+Q=mal+I2R

考点:考查了法拉第电磁感应定理

12.如图甲所示,光滑的平行金属导轨水平放置,导轨间距L=1 m,左侧接一阻值为R=0.5 Ω的电阻.在MN与PQ之间存在垂直轨道平面的有界匀强磁场,磁场宽度d=1 m.一质量m=1 kg的金属棒a b置于导轨上,与导轨垂直且接触良好,不计导轨和金属棒的电阻.金属棒ab受水平力F的作用从磁场的左边界MN由静止开始运动,其中,F与x(x为金属棒距MN的距离)的关系如图乙所示.通过电压传感器测得电阻R两端电压随时间均匀增大.则:

【物理】物理法拉第电磁感应定律的专项培优 易错 难题练习题及答案

(1)金属棒刚开始运动时的加速度为多少? (2)磁感应强度B 的大小为多少?

(3)若某时刻撤去外力F 后金属棒的速度v 随位移s 的变化规律满足v =v 0﹣

22

B L mR

s (v 0为撤去外力时的速度,s 为撤去外力F 后的位移),且棒运动到PQ 处时恰好静止,则金属棒从MN 运动到PQ 的整个过程中通过左侧电阻R 的电荷量为多少?外力F 作用的时间为多少?

【答案】(1)a=0.4m/s 2;(2)B=0.5T ;(3)t=1s 【解析】 【详解】

解:(1)金属棒开始运动时,0x =,0v =,金属棒不受安培力作用 金属棒所受合力为:0.4N F = 由牛顿第二定律得:20.4m/s F

a m

=

= (2)由题意可知,电阻R 两端电压随时间均匀增大,即金属棒切割磁感线产生的感应电动势随时间均匀增大,由E BLv =可知,金属棒的速度v 随时间t 均匀增大,则金属棒做初速度为零的匀加速运动.加速度:20.4m/s a = 由匀变速直线运动的位移公式可得:22v ax = 由图乙所示图象可知,0.8m x =时,0.8N F =

由牛顿第二定律得:22B L v

F ma R

-=

解得:0.5T B =

(3)金属棒经过磁场的过程中,感应电动势的平均值: B S BLd

E t t t

???===??? 感应电流的平均值:E

I R

=

通过电阻R 的电荷量:q I t =? 解得:1C BLd

q R R

??=

==

设外力F 的作用时间为t ,力F 作用时金属棒的位移为:212

x at =

撤去外力后,金属棒的速度为:022

B s v v L Rm

=-

到PQ 恰好静止,0v =

则撤去外力后金属棒运动的距离为:22

mR

at B L s ?=

则 22212B L at at d Rm

+?= 解得:1s t =

13.如图所示,一个单匝矩形线圈水平放在桌面上,在线圈中心上方有一竖直的条形磁体,此时线圈内的磁通量为0.05Wb.在0.5s 的时间内,将该条形磁体从图示位置竖放到线圈内的桌面上,此时线圈内的磁通量为0.10Wb ,试求此过程: (1)线圈内磁通量的变化量; (2)线圈中产生的感应电动势大小。

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【答案】(1)0.05Wb (2)0.1V 【解析】 【详解】

(1)磁通量的变化为:

△Φ=Φ′-Φ=0.10-0.05=0.05Wb ;

(2)由法拉第电磁感应定律可得感应电动势为:

0.05

10.1V 0.5

E n

t ?Φ==?=V

14.如图甲所示,平行金属导轨MN 、PQ 放置于同一水平面内,导轨电阻不计,两导轨间距d=10cm ,导体棒ab 、cd 放在导轨上,并与导轨垂直,每根棒在导轨间的部分电阻均为R=1.0Ω.用长为l=20cm 的绝缘丝线将两棒系住,整个装置处在匀强磁场中.t=0时刻,磁场方向竖直向下,丝线刚好处于未被拉伸的自然状态,此后磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示.不计感应电流磁场的影响,整个过程,丝线未被拉断.求: (1)0~2.0s 时间内电路中感应电流的大小与方向; (2)t=1.0s 时刻丝线的拉力大小.

甲乙

【答案】(1)A a→c→d→b→a (2)N

【解析】

【分析】

(1) 根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,从而求出感应电流;

(2)对导体棒进行受力分析,在水平方向上受拉力和安培力,根据F=BIL求出安培力的大小,从而求出拉力的大小。

【详解】

(1) 从图象可知,

【物理】物理法拉第电磁感应定律的专项培优 易错 难题练习题及答案

故电路中感应电流的大小为0.001A,根据楞次定律可知,方向是acdba;

(2) 导体棒在水平方向上受拉力和安培力平衡

T=F A=BIL=0.1×0.001×0.1N=1×10-5N.

故t=1.0s的时刻丝线的拉力大小1×10-5N。

【点睛】

解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律以及安培力的大小公式F=BIL。

15.如图所示,水平放置的平行金属导轨宽度为d=1 m,导轨间接有一个阻值为R=2 Ω的灯泡,一质量为m=1 kg的金属棒跨接在导轨之上,其电阻为r=1 Ω,且和导轨始终接触良好.整个装置放在磁感应强度为B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2,现对金属棒施加一水平向右的拉力F=10 N,使金属棒从静止开始向右运动.求:

【物理】物理法拉第电磁感应定律的专项培优 易错 难题练习题及答案

则金属棒达到的稳定速度v是多少?此时灯泡的实际功率P是多少?

【答案】6 m/s 32W

【解析】

由1

Bdv I R r

=

+和F 安=BId 可得221

B d v F R r

=

+安 根据平衡条件可得F =μmg +F 安 解得v 1=6 m/s 由P=I 2R 得P=32W

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