10.如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=0.4m,上端接有电阻R=0.3Ω,虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感强度B=0.5T。现将质量
m=0.05kg、电阻r=0.1Ω的金属杆ab,从OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的v-t图像如图乙所示,0-1s内的v-t图像为过原点的直线,2s后的v-t图像为平行于t轴的横线,不计空气阻力,g取10m/s2,求:
(1)金属杆ab刚进入磁场时感应电流的大小;
(2)已知金属杆ab在t=2s时在磁场中下落了h=6.65m,则杆从静止下落2s的过程中电阻R 产生的热量是多少?
【答案】(1)I1=5A (2)Q R=3.9J
【解析】
【分析】
本题首先通过对图像的分析,得到金属杆刚开始做匀加速直线运动,可以利用运动学公式与闭合电路的相关知识求解,其次抓住图中匀速可以列出平衡式子,对于非匀变速可以从能量角度列示求解。
【详解】
(1)由图乙可知,t=1s时,金属杆进入磁场
v1=gt E1=BLv1
联立以上各式,代入数据得 I1=5A
(2)由第1问,v1=10m/s,2s后金属杆匀速运动,由:mg=BI2L
E2 = BLv2,代入数据得:v2=5m/s
金属杆下落过程有:
代入数据得Q R =3.9J 【点睛】
本题强化对图像的认识,图像中两段运动比较特殊,一段是匀加速,一段是匀速,这个是解题的突破口,可以用运动学公式结合电路相关公式求解问题。对于非匀变速突出从能量角度找突破口列示求解。
11.如图甲所示,水平放置的电阻不计的光滑平行金属导轨相距L=0.5m ,左端连接R=0.4Ω的电阻,右端紧靠在绝缘墙壁边,导轨间虚线右边与墙壁之间的区域内存在方向垂直导轨平面的磁场,虚线与墙壁间的距离为s=10m ,磁感应强度B 随时间t 变化的图象如图乙所示。一电阻r=0.1Ω、质量为m=0.5kg 的金属棒ab 垂直导轨放置于距离磁场左边界d= 2.5m 处,在t=0时刻金属棒受水平向右的大小F=2.5N 的恒力作用由静止开始运动,棒与导轨始终接触良好,棒滑至墙壁边后就保持静止不动。求:
(1)棒进入磁场时受到的安培力F ; (2) 在0~4s 时间内通过电阻R 的电荷量q ; (3)在0~5s 时间内金属棒ab 产生的焦耳热Q 。 【答案】(1) =2.5F N 安 (2) 10q c = (3)15Q J = 【解析】(1)棒进入磁场之前对ab 受力分析由牛顿第二定律得25m/s F
a m
== 由匀变速直线位移与时间关系2112
d at = 则11s t =
由匀变速直线运动速度与时间关系得15m/s v at ==
金属棒受到的安培力22= 2.5N B L v
F BIL R
==安 (2)由上知,棒进人磁场时=F F 安,则金属棒作匀速运动,匀速运动时间22s s
t v
== 3~4s 棒在绝缘墙壁处静止不动
则在0~4s 时间内通过电阻R 的电量2210C +BLv
q It t R r
==
= (3)由上知在金属棒在匀强磁场中匀速运动过程中产生的2
125J Q I rt ==
4~5s 由楞次定律得感应电流方向为顺时针,由左手定则知金属棒受到的安培力水平向右,则金属棒仍在绝缘墙壁处静止不动, 由法拉第电磁感应定律得5V BLs
E t t
???=
==?? 焦耳热2
2
23310J E Q I rt rt R r ??
=== ?+?
'?
在0~5s 时间内金属棒ab 产生的焦耳热1215J Q Q Q =+=
【点睛】本题根据牛顿第二定律和运动学公式结合分析棒的运动情况,关键是求解安培力.当棒静止后磁场均匀变化,回路中产生恒定电流,由焦耳定律求解热量.
12.如图所示,一无限长的光滑金属平行导轨置于匀强磁场B 中,磁场方向垂直导轨平面,导轨平面竖直且与地面绝缘,导轨上M 、N 间接一电阻R ,P 、Q 端接一对沿水平方向的平行金属板,导体棒ab 置于导轨上,其电阻为3R ,导轨电阻不计,棒长为L ,平行金属板间距为d .今导体棒通过定滑轮在一物块拉动下开始运动,稳定后棒的速度为v ,不计一切摩擦阻力.此时有一带电量为q 的液滴恰能在两板间做半径为r 的匀速圆周运动,且速率也为v .求: (1)速度v 的大小; (2)物块的质量m .
【答案】(1)gdr
L
222B l dLr
R g
【解析】 【详解】
(1)设平行金属板间电压为U .液滴在平行金属板间做匀速圆周运动,重力与电场力必定平衡,则有:
U
q
mg d
= 由2
v qvB m r
=
得mv r qB
=
联立解得gdrB
U v
=
则棒产生的感应电动势为: ·(3)4U gdrB B R R R v
=+= 由E BLv =棒, 得 4gdr
v vL
=
棒 (2)棒中电流为:U gdrB I R vR
=
= ab 棒匀速运动,外力与安培力平衡,则有 2
gdrLB F BIL vR
==
而外力等于物块的重力,即为 2
gdrLB mg vR
=
解得2
drLB m vR
=
13.如图所示,两根互相平行的金属导轨MN 、PQ 水平放置,相距d=1m 、且足够长、不计电阻。AC 、BD 区域光滑,其它区域粗糙且动摩擦因数μ=0.2,并在AB 的左侧和CD 的右侧存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=2T 。在导轨中央放置着两根质量均为m=1kg ,电阻均为R=2Ω的金属棒a 、b ,用一锁定装置将一弹簧压缩在金属棒a 、b 之间(弹簧与a 、b 不栓连),此时弹簧具有的弹性势能E=9J 。现解除锁定,当弹簧恢复原长时,a 、b 棒刚好进入磁场,且b 棒向右运动x=0.8m 后停止,g 取10m/s 2,求:
(1)a 、b 棒刚进入磁场时的速度大小; (2)金属棒b 刚进入磁场时的加速度大小 (3)整个运动过程中电路中产生的焦耳热。 【答案】(1)3m/s (2)8m/s 2(3)5.8J 【解析】 【分析】
对ab 系统,所受的合外力为零,则动量守恒,根据动量守恒定律和能量关系列式求解速度;(2)当ab 棒进入磁场后,两棒均切割磁感线,产生感生电动势串联,求解感应电流,根据牛顿第二定律求解b 刚进入磁场时的加速度;(3)由能量守恒求解产生的热量. 【详解】
(1)对ab 系统,由动量守恒:0=mv a -mv b 由能量关系:221122
P a b E mv mv =+ 解得v a =v b =3m/s
(2)当ab棒进入磁场后,两棒均切割磁感线,产生感生电动势串联,则有:
E a=E b=Bdv a=6V又:
2
3
2
a
E
I A
R
==
对b,由牛顿第二定律:BId+μmg=ma b
解得a b=8m/s2
(3)由动量守恒可知,ab棒速率时刻相同,即两者移动相同距离后停止,则对系统,由能量守恒:E P=2μmgx+Q
解得Q=5.8J
【点睛】
此题是力、电磁综合题目,关键是分析两棒的受力情况和运动情况,运用动量守恒定律和能量守恒关系列式求解.
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,
则
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.如图甲所示的螺线管,匝数n =1500匝,横截面积S =20cm 2,方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。则
(1)2s 内穿过线圈的磁通量的变化量是多少? (2)磁通量的变化率多大? (3)线圈中感应电动势大小为多少?
【答案】(1)8×10-3Wb (2)4×10-3Wb/s (3)6.0V 【解析】 【详解】
(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的, 则11B S Φ=,22B S Φ=,21?Φ=Φ-Φ。
43(62)2010Wb 810Wb BS --?Φ?=-??=?=
(2)磁通量的变化率为:
33810Wb/s 410Wb/s 2
t --?Φ?==?? (3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小:
31500410V 6.0V E n
t
-==??=?Φ
? 答:(1)2s 内穿过线圈的磁通量的变化量8×
10-3Wb (2)磁通量的变化率为4×
10-3Wb/s (3)线圈中感应电动势大小为6.0V
2010高中物理易错题分析集锦——11电磁感应
第11单元电磁感应 [内容和方法] 本单元内容包括电磁感应现象、自感现象、感应电动势、磁通量的变化率等基本概念,以及法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则等规律。 本单元涉及到的基本方法,要求能够从空间想象的角度理解法拉第电磁感应定律。用画图的方法将题目中所叙述的电磁感应现象表示出来。能够将电磁感应现象的实际问题抽象成直流电路的问题;能够用能量转化和守恒的观点分析解决电磁感应问题;会用图象表示电磁感应的物理过程,也能够识别电磁感应问题的图像。 [例题分析] 在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:概念理解不准确;空间想象出现错误;运用楞次定量和法拉第电磁感应定律时,操作步骤不规范;不会运用图像法来研究处理,综合运用电路知识时将等效电路图画错。 例1在图11-1中,CDEF为闭合线圈,AB为电阻丝。当滑动变阻器的滑动头向下滑动时,线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时,电源的哪一端是正极? 【错解分析】错解:当变阻器的滑动头在最上端时,电阻丝AB因被短路而无电流通过。由此可知,滑动头下移时,流过AB中的电流是增加的。当线圈CDEF中的电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时,由楞次定律可知AB中逐渐增加的电流在G处产生的磁感强度的方向是“×”,再由右手定则可知,AB中的电流方向是从A流向B,从而判定电源的上端为正极。 楞次定律中“感生电流的磁场总是要阻碍引起感生电流的磁通量的变化”,所述的“磁通量”是指穿过线圈内部磁感线的条数,因此判断感应电流方向的位置一般应该选在线圈的内部。 【正确解答】 当线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时,它在线圈内部产生磁感强度方向应是“×”,AB中增强的电流在线圈内部产生的磁感强度方向是“·”,所以,AB中电流的方向是由B流向A,故电源的下端为正极。 【小结】 同学们往往认为力学中有确定研究对象的问题,忽略了电学中也有选择研究对象的问题。学习中应该注意这些研究方法上的共同点。 例2长为a宽为b的矩形线圈,在磁感强度为B的匀强磁场中垂直于磁场的OO′轴以恒定的角速度ω旋转,设t= 0时,线圈平面与磁场方向平行,则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是[ ]
高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优)及答案
高考物理电磁感应现象的两类情况(大题培优)及答案 一、电磁感应现象的两类情况 1.如图所示,光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ,导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,导轨上端电阻R=0.8Ω,其他电阻不计.导轨放在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T .金属棒ab 从上端由静止开始下滑,金属棒ab 的质量m=0.1kg .(sin37°=0.6,g=10m/s 2) (1)求导体棒下滑的最大速度; (2)求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度; (3)若经过时间t ,导体棒下滑的垂直距离为s ,速度为v .若在同一时间内,电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同,求恒定电流I 0的表达式(各物理量全部用字母表示). 【答案】(1)18.75m/s (2)a=4.4m/s 2 (32 22mgs mv Rt 【解析】 【分析】根据感应电动势大小与安培力大小表达式,结合闭合电路欧姆定律与受力平衡方程,即可求解;根据牛顿第二定律,由受力分析,列出方程,即可求解;根据能量守恒求解; 解:(1)当物体达到平衡时,导体棒有最大速度,有:sin cos mg F θθ= , 根据安培力公式有: F BIL =, 根据欧姆定律有: cos E BLv I R R θ==, 解得: 222 sin 18.75cos mgR v B L θ θ = =; (2)由牛顿第二定律有:sin cos mg F ma θθ-= , cos 1BLv I A R θ = =, 0.2F BIL N ==, 24.4/a m s =; (3)根据能量守恒有:22012 mgs mv I Rt = + , 解得: 2 02mgs mv I Rt -=
法拉第电磁感应定律教案
§ 4.3 法拉第电磁感应定律 编写 薛介忠 【教学目标】 知识与技能 ● 知道什么叫感应电动势 ● 知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能区别Φ、ΔΦ、t ??Φ ● 理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式 ● 知道E =BLv sin θ如何推得 ● 会用t n E ??Φ=和E =BLv sin θ解决问题 过程与方法 ● 通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E =BLv ,掌握运用理论知识探究问题的方法 情感态度与价值观 ● 从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析,找出共性与个性的辩证唯物主义思想 ● 了解法拉第探索科学的方法,学习他的执著的科学探究精神 【重点难点】 重点:法拉第电磁感应定律 难点:平均电动势与瞬时电动势区别 【教学内容】 [导入新课] 在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么? 在电磁感应现象中,磁通量发生变化的方式有哪些情况? 恒定电流中学过,电路中产生电流的条件是什么? 在电磁感应现象中,既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。 [新课教学] 一.感应电动势 1.在图a 与图b 中,若电路是断开的,有无电流?有无电动势? 电路断开,肯定无电流,但有电动势。 2.电流大,电动势一定大吗? 电流的大小由电动势和电阻共同决定,电阻一定的情况下,电流越大,表明电动势越大。 3.图b 中,哪部分相当于a 中的电源?螺线管相当于电源。 4.图b 中,哪部分相当于a 中电源内阻?螺线管自身的电阻。 在电磁感应现象中,不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势。有感应电动势是电磁感应现象的本质。
2020高考物理 专题9电磁感应热点分析与预测 精品
2020高考物理热点分析与预测专题9·电磁感应 一、2020大纲解读 本专题涉及的考点有:电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律、导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则、自感现象、日光灯等.《2020考试大纲》对自感现象等考点为Ⅰ类要求,而对电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、楞次定律、导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则等考点为Ⅱ类要求. 电磁感应是每年高考考查的重点内容之一,电磁学与电磁感应的综合应用是高考热点之一,往往由于其综合性较强,在选择题与计算题都可能出现较为复杂的试题.电磁感应的综合应用主要体现在与电学知识的综合,以导轨+导体棒模型为主,充分利用电磁感应定律、楞次定律、安培力、直流电路知识、磁场知识等多个知识点,可能以图象的形式进行考查,也可能是求解有关电学的一些物理量(如电量、电功率或电热等).同时在求解过程中通常也会涉及力学知识,如物体的平衡条件(运动最大速度求解)、牛顿运动定律、动能定理、动量守恒定理(双导体棒)及能量守恒等知识点.电磁感应的综合应用突出考查了考生理解能力、分析综合能力,尤其是考查了从实际问题中抽象概括构建物理模型的创新能力. 二、重点剖析 电磁感应综合应用的中心是法拉第电磁感应定律,近年来的高考中,电磁感应的考查主要是通过法拉第电磁感应定律再综合力、热、静电场、直流电路、磁场等知识内容,有机地把力与电磁结合起来,具体反映在以下几个方面: 1.以电磁感应现象为核心,综合应用力学各种不同的规律(如牛顿运动定律、动量守恒定律、动能定理)等内容形成的综合类问题.通常以导体棒或线圈为载体,分析导体棒在磁场中因电磁感应现象对运动情况的影响,解决此类问题的关键在于运动情况的分析,特别是最终稳定状态的确定,利用物体的平衡条件可求最大速度之类的问题,利用动量观点可分析双导体棒运动情况. 2.电磁感应与电路的综合问题,关键在于电路结构的分析,能正确画出等效电路图,并结合电学知识进行分析、求解.求解过程中首先要注意电源的确定.通常将切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路作为等效电源.若产生感应电动势是由几个相互联系部分构成时,可视为电源的串联与并联.其次是要能正确区分内、外电路,通常把产生感应电动势那部分电路视为内电路.最后应用全电路欧姆定律及串并联电路的基本性质列方程求解. 3.电磁感应中的能量转化问题 电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程,而能量的转化则是通过安培力做功的形式而实现的,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,“外力”克服安培力做功,则是其他形式的能转化为电能的过程.求解过程中主要从以下三种思路进行分析:①利用安培力做功求解,电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功.注意安培力应为恒力.②利用能量守恒求解,开始的机械能总和与最后的机械能总和之差等于产生的电能.适用于安培力为变力.③利用电路特征来求解,通过电路中所产生的电能来计算. 4.电磁感应中的图象问题 电磁感应的图象主要包括B-t图象、Φ-t图象、E-t图象和I-t图象,还可能涉及感应电动势E和感应电流I随线圈位移x变化的图象,即E-x图象和I-x图象.一般又可把图象问题分为两类:①由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象.②由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量.解答电磁感应中的图象问题的基本方法是利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解答. 三、高考考点透视 1.电磁感应中的力和运动 例1.磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型,固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框,电阻为R,金属框置于xOy平面内,长边MN长为l,平行于y轴,宽为d的NP边平行于x轴,如图1所示。列车轨道沿Ox方向,轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场,磁
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高考物理最新电磁学知识点之电磁感应易错题汇编含答案(2) 一、选择题 1.目前,我国正在大力推行ETC系统,ETC(ElectronicTallCollection)是全自动电子收费系统,车辆通过收费站时无须停车,这种收费系统每车收费耗时不到两秒,其收费通道的通行能力是人工收费通道的5至10倍,如图甲所示,在收费站自动栏杆前,后的地面各自铺设完全相同的传感器线圈A、B,两线圈各自接入相同的电路,如图乙所示,电路a、b端与电压有效值恒定的交变电源连接,回路中流过交变电流,当汽车接近或远离线圈时,线圈的自感系数发生变化,线圈对交变电流的阻碍作用发生变化,使得定值电阻R的c、d两端电压就会有所变化,这一变化的电压输入控制系统,控制系统就能做出抬杆或落杆的动作,下列说法正确的是() A.汽车接近线圈A时,c、d两端电压升高 B.汽车离开线圈A时,c、d两端电压升高 C.汽车接近线圈B时,c、d两端电压升高 D.汽车离开线圈B时,c、d两端电压降低 2.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s时间拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则( ) A.W1W2,q1=q2D.W1>W2,q1>q2 3.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r不可忽略.A、B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数较大的线圈.关于这个电路的说法中正确的是 A.闭合开关,A灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定 B.闭合开关,B灯立刻亮,而后逐渐变暗,最后亮度稳定 C.开关由闭合至断开,在断开瞬间,A灯闪亮一下再熄灭
近十年年高考物理电磁感应压轴题
θ v 0 y M a B 电磁感应 2006年全国理综 (北京卷) 24.(20分)磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是平静海面上某 实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。 如图2所示,通道尺寸a =2.0m ,b =0.15m 、c =0.10m 。工作时,在通道内沿z 轴正方 向加B =8.0T 的匀强磁场;沿x 轴正方向加匀强电场,使两金属板间的电压U =99.6V ;海水沿y 轴正方向流过通道。已知海水的电阻率ρ=0.22Ω·m 。 (1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向; (2)船以v s =5.0m /s 的速度匀速前进。若以船为参照物,海水以5.0m /s 的速率涌入进 水口由于通道的截面积小球进水口的截面积,在通道内海水速率增加到v d =8.0m /s 。求此时两金属板间的感应电动势U 感。 (3)船行驶时,通道中海水两侧的电压U /=U -U 感计算,海水受到电磁力的80%可以 转化为对船的推力。当船以v s =5.0m /s 的船速度匀速前进时,求海水推力的功率。 解析24.(20分) (1)根据安培力公式,推力F 1=I 1Bb ,其中I 1= R U ,R =ρac b 则F t = 8.796==B p U Bb R U ac N 对海水推力的方向沿y 轴正方向(向右) (2)U 感=Bu 感b=9.6 V (3)根据欧姆定律,I 2= 600)('4=-=pb ac b Bv U R U A 安培推力F 2=I 2Bb =720 N
推力的功率P =Fv s =80%F 2v s =2 880 W 2006年全国物理试题(江苏卷) 19.(17分)如图所示,顶角θ=45°,的金属导轨 MON 固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中。一根与ON 垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v 0沿导轨MON 向左滑动,导体棒的质量为m ,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r 。导体棒与导轨接触点的a 和b ,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t =0时,导体棒位于顶角O 处,求: (1)t 时刻流过导体棒的电流强度I 和电流方向。 (2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F 的表达式。 (3)导体棒在0~t 时间内产生的焦耳热Q 。 (4)若在t 0时刻将外力F 撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x 。 19.(1)0到t 时间内,导体棒的位移 x =t t 时刻,导体棒的长度 l =x 导体棒的电动势 E =Bl v 0 回路总电阻 R =(2x +2x )r 电流强度 022E I R r ==(+) 电流方向 b →a (2) F =BlI =22 02 22E I R r ==(+) (3)解法一 t 时刻导体的电功率 P =I 2R = 23 02 22E I R r ==(+) ∵P ∝t ∴ Q =2P t =232 02 2(22E I R r ==+) 解法二 t 时刻导体棒的电功率 P =I 2R 由于I 恒定 R /=v 0rt ∝t
精选高考物理易错题专题复习法拉第电磁感应定律含答案
一、法拉第电磁感应定律 1.如图甲所示,两根足够长的水平放置的平行的光滑金属导轨,导轨电阻不计,间距为L ,导轨间电阻为R 。PQ 右侧区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度大小为B ;PQ 左侧区域两导轨间有一面积为S 的圆形磁场区,该区域内磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示,取垂直纸面向外为正方向,图象中B 0和t 0都为已知量。一根电阻为r 、质量为m 的导体棒置于导轨上,0?t 0时间内导体棒在水平外力作用下处于静止状态,t 0时刻立即撤掉外力,同时给导体棒瞬时冲量,此后导体棒向右做匀速直线运动,且始终与导轨保持良好接触。求: (1)0~t 0时间内导体棒ab 所受水平外力的大小及方向 (2)t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小 【答案】(1) ()00=BB SL t F R r + 水平向左 (2) 00 mB S BLt 【解析】 【详解】 (1)由法拉第电磁感应定律得 : 010 B S BS E t t t ?Φ?= ==?? 所以此时回路中的电流为: () 1 00B S E I R r R r t = =++ 根据右手螺旋定则知电流方向为a 到b. 因为导体棒在水平外力作用下处于静止状态,故外力等于此时的安培力,即: () 00==BB SL F F BIL R t r = +安 由左手定则知安培力方向向右,故水平外力方向向左. (2)导体棒做匀速直线运动,切割磁感线产生电动势为: 2E BLv = 由题意知: 12E E = 所以联立解得:
00 B S v BLt = 所以根据动量定理知t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小为: 00 0mB S I mv BLt =-= 答:(1)0~t 0时间内导体棒ab 所受水平外力为() 00= BB SL t F R r +,方向水平向左. (2)t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小 00 mB S BLt 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: (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 = 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 =
高考物理电磁学知识点之电磁感应易错题汇编含答案
高考物理电磁学知识点之电磁感应易错题汇编含答案 一、选择题 1.如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界).则线框内产生的感应电流的有效值为 A. 2 2 BL R ω B. 2 2BLωC . 2 2BLωD . 2 4 BL R ω 2.如图所示,L是自感系数很大的线圈,但其自身的电阻几乎为零。A和B是两个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是() A.接通开关S瞬间,A灯先亮,B灯不亮 B.接通开关S后,B灯慢慢变亮 C.开关闭合稳定后,突然断开开关瞬间,A灯立即熄灭、B灯闪亮一下 D.开关闭合稳定后,突然断开开关瞬间,A灯、B灯都闪亮一下 3.如图所示,把金属圆环在纸面内拉出磁场,下列叙述正确的是() A.将金属圆环向左拉出磁场时,感应电流方向为逆时针 B.不管沿什么方向将金属圆环拉出磁场时,感应电流方向都是顺时针 C.将金属圆环向右匀速拉出磁场时,磁通量变化率不变 D.将金属圆环向右加速拉出磁场时,受到向右的安培力 4.如图所示,铁芯P上绕着两个线圈A和B, B与水平光滑导轨相连,导体棒放在水平导轨上。A中通入电流i(俯视线圈A,顺时针电流为正),观察到导体棒向右加速运动,则A中通入的电流可能是()
A . B . C . D . 5.如图所示的电路中,电源的电动势为E ,内阻为r ,电感L 的电阻不计,电阻R 的阻值大于灯泡D 的阻值,在0t =时刻闭合开关S ,经过一段时间后,在1t t =时刻断开S ,下列表示灯D 中的电流(规定电流方向A B →为正)随时间t 变化的图像中,正确的是( ) A . B . C . D . 6.如图所示,abcd 是边长为L ,每边电阻均相同的正方形导体框,今维持线框以恒定的速度v 沿x 轴运动,并穿过倾角为45°的三角形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度为B ,方向垂直纸面向里。线框b 点在O 位置时开始计时,则在2L t v = 时间内,a 、b 两点的电势差U 随时间t 的变化图线为( )
2018年高考物理试题分类解析电磁感应
2018年高考物理试题分类解析:电磁感应 全国1卷 17.如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为半圆弧的中心,O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆。M端位于PQS上,O M与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM 的电荷量相等,则 B B ' 等于 A. 5 4 B. 3 2 C. 7 4 D.2 【解析】在过程Ⅰ中 R r B R t R E t I q 2 __4 1 π ? = ?Φ = = =,在过程Ⅱ中 2 2 1 ) ' (r B B R q π ? - = ?Φ =二者相等,解得 B B ' = 3 2 。 【答案】17.B 全国1卷 19.如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是 A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动 B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D .开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动 【解析】A .开关闭合后的瞬间,铁芯内磁通量向右并增加,根据楞次定律,左线圈感应电流方向在直导线从南向北,其磁场在其上方向里,所以小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动,A 正确; B 、 C 直导线无电流,小磁针恢复图中方向。 D .开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,电流方向与A 相反,小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动,D 正确。 【答案】19.AD 全国2卷 18.如图,在同一平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域, 区域宽度均为l ,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为 3 2 l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动,线框中感应电流i 随时间t 变化的正确图线可能是 【解析】如图情况下,电流方向为顺时针,当前边在向里的磁场时,电流方向为逆时针,但因为两导体棒之间距离为磁场宽度的 2 3 倍,所以有一段时间两个导体棒都在同一方向的磁场中,感应电流方向相反,总电流为0,所以选D. 【答案】18.D 全国3卷 20.如图(a ),在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ,R 在PQ 的右侧。导线 PQ 中通有正弦交流电流i ,i 的变化如图(b )所示,规定从Q 到P 为电流的正方向。导线框R 中的感应电动势
《法拉第电磁感应定律》教学案例
法拉第电磁感应定律教学设计 鹿城中学理化生教研组田存群 课程背景: “法拉第电磁感应定律”是高二物理选修(3-2)中的第四章第4节内容,是电磁学的核心内容。从知识的发展来看,它既能与电场、磁场和恒定电流有紧密的联系,又是学习交流电、电磁振荡和电磁波的重要基础。从能力的发展来看,它既能在与力、热知识的综合应用中培养综合分析能力,又能全面体现能量守恒的观点。因此,它既是教学的重点,又是教学的难点。 鉴于此部分知识较抽象,而我的学生的抽象思维能力较弱。在这节课的教学中,我注重体现新课程改革的要求,注意新旧知识的联系,同时紧扣教材,通过实验、类比、等效的手段和方法,来化难为简,使同学们利用已掌握的旧知识,来理解所要学习的新概念。力求通过明显的实验现象诱发同学们真正的主动起来,从而激发兴趣,变被动记忆为主动认识。 课程详述: 一.教学目标: 1.知道感应电动势,能区分磁通量的变化Δφ和磁通量的变化率Δφ/Δt。 通过演示实验,定性分析感应电动势的大小与磁通量变化快慢之间的关系。培养学生对实验条件的控制能力和对实验的观察能力。 2.通过法拉第电磁感应定律的建立,进一步定量揭示电与磁的关系,培养学生类比推理能力和通过观察、实验寻找物理规律.使学生明确电磁感应现象中的电路结构,通过对公式E=nΔφ/Δt的理解,引导学生推导出E=BLv,并学会初步的应用。 3.通过介绍法拉第的生平事迹,使学生了解法拉第探索科学的方法和执著的科学研究精神,教育学生加强学习的毅力和恒心。 二.教学重点: 法拉第电磁感应定律的建立过程及规律理解。 三.教学难点: 1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别。 2.理解E=nΔφ/Δt是普遍意义的公式,而E=BLv是特殊情况下导线在切割磁感线情况下的计算公式。 四.教具:
高考物理电磁学知识点之电磁感应易错题汇编附解析(4)
高考物理电磁学知识点之电磁感应易错题汇编附解析(4) 一、选择题 1.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行,现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移动过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是() A.B. C.D. 2.如图所示,有一正方形闭合线圈,在足够大的匀强磁场中运动。下列四个图中能产生感应电流的是 A.B. C.D. 3.如图所示,L1和L2为直流电阻可忽略的电感线圈。A1、A2和A3分别为三个相同的小灯泡。下列说法正确的是() A.图甲中,闭合S1瞬间和断开S1瞬间,通过A1的电流方向不同 B.图甲中,闭合S1,随着电路稳定后,A1会再次亮起 C.图乙中,断开S2瞬间,灯A3立刻熄灭 D.图乙中,断开S2瞬间,灯A2立刻熄灭 4.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s时间拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则( )
A .W 1W 2,q 1=q 2 D .W 1>W 2,q 1>q 2 5.两块水平放置的金属板间的距离为d ,用导线与一个n 匝线圈相连,线圈电阻为r ,线圈中有竖直方向的磁场,电阻R 与金属板连接,如图所示,两板间有一个质量为m 、电荷量+q 的油滴恰好处于静止,则线圈中的磁感应强度B 的变化情况和磁通量的变化率分别是 A .磁感应强度 B 竖直向上且正增强,t φ?=dmg nq B .磁感应强度B 竖直向下且正增强,t φ?=dmg nq C .磁感应强度B 竖直向上且正减弱,t φ?=()dmg R r nqR + D .磁感应强度B 竖直向下且正减弱, t φ?=()dmgr R r nqR + 6.如图所示,用粗细均匀的同种金属导线制成的两个正方形单匝线圈a 、b ,垂直放置在磁感应强度为B 的匀强磁场中,a 的边长为L ,b 的边长为2L 。当磁感应强度均匀增加时,不考虑线圈a 、b 之间的影响,下列说法正确的是( ) A .线圈a 、b 中感应电动势之比为E 1∶E 2=1∶2 B .线圈a 、b 中的感应电流之比为I 1∶I 2=1∶2 C .相同时间内,线圈a 、b 中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2=1∶4 D .相同时间内,通过线圈a 、b 某截面的电荷量之比q 1∶q 2=1∶4 7.如图所示,把金属圆环在纸面内拉出磁场,下列叙述正确的是( )
高中物理易错题精选 电磁感应错题集
第十一章电磁感应错题集 一、主要内容:电磁感应现象、自感现象、感应电动势、磁通量的变化率等基本概念,以及法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则等规律。 二、基本方法:要求能够从空间想象的角度理解法拉第电磁感应定律。用画图的方法将题目中所叙述的电磁感应现象表示出来。能够将电磁感应现象的实际问题抽象成直流电路的问题;能够用能量转化和守恒的观点分析解决电磁感应问题;会用图象表示电磁感应的物理过程,也能够识别电磁感应问题的图像。 三、错解分析:错误主要表现在:概念理解不准确;空间想象出现错误;运用楞次定量和法拉第电磁感应定律时,操作步骤不规范;不会运用图像法来研究处理,综合运用电路知识时将等效电路图画错。 例1 长为a宽为b的矩形线圈,在磁感强度为B的匀强磁场中垂直于磁场的OO′轴以恒定的角速度ω旋转,设t= 0时,线圈平面与磁场方向平行,则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是[] 错解:t=0时,线圈平面与磁场平行、磁通量为零,对应的磁通量的变化率也为零,选A。 错解原因:磁通量Φ=BS⊥BS(S⊥是线圈垂直磁场的面积),磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1,两者的物理意义截然不同,不能理解为磁通量为零,磁通量的变化率也为零。 分析解答:实际上,线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时,产生交变电动势e=εm cosωt=Babωcosωt。当t=0时,cosωt=1,虽然磁通量 可知当电动势为最大值时,对应的磁通量的变化率也最大,即 评析:弄清概念之间的联系和区别,是正确解题的前提条件。在电磁感应中要弄清 磁通量Φ、磁通量的变化ΔΦ以及磁通量的变化率ΔΦ/Δt之间的联系和区别。 例2 在图11-1中,CDEF为闭合线圈,AB为电阻丝。当滑动变阻器的滑动头向 下滑动时,线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时,电源的 哪一端是正极?
高三物理电磁感应知识点
届高三物理电磁感应知识点 物理二字出现在中文中,是取格物致理四字的简称,即考察事物的形态和变化,总结研究它们的规律的意思。小编准备了高三物理电磁感应知识点,具体请看以下内容。 1.电磁感应现象 电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流。 (1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即0。 (2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 (1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义式:=BS。如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S,即=BS,国际单位:Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过
该面的磁通量为正。反之,磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.楞次定律 (1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身。③如何阻碍---原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即增反减同。④阻碍的结果---阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少。 (3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种: ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍 原电流的变化(自感)。 4.法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。表达式E=n/t
高考物理专题电磁感应中的动力学和能量综合问题及参考复习资料
高考专题:电磁感应中的动力学和能量综合问题 一.选择题。(本题共6小题,每小题6分,共36分。1—3为单选题,4—6为多选题) 1.如图所示,“U ”形金属框架固定在水平面上,处于竖直向下的匀强磁场中棒以水平初速度v 0向右运动,下列说 法正确的是( ) 棒做匀减速运动 B.回路中电流均匀减小 点电势比b 点电势低 棒受到水平向左的安培力 2.如图,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在0到1的时间间隔内,直导线中电流i 发生某种变化,而线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i 正方向与图中箭头方向相同,则i 随时间t 变化的图线可能是( ) 3.如图所示,在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域,磁场的边界 与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下.导线框以某一初速度向右运动=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域.下列v -t 图象中,可能正确描述上述过程的是( ) A B C D 4.如图1所示,两根足够长、电阻不计且相距L =0.2 m 的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,顶端接有一盏额定电压U =4 V 的小灯泡,两导轨间有一磁感应强度大小B =5 T 、方向垂直斜面向上的匀强磁场.今将一根长为L 、质量为m =0.2 、电阻r =1.0 Ω的金属棒垂直于导轨放置在顶端附近无初速度释放,金属棒与导轨接触良好,金属棒 与导轨间的动摩擦因数μ=0.25,已知金属棒下滑到速度稳定时,小灯泡恰能正常发光,重力加速度g 取10 2, 37°=0.6, 37°=0.8,则( ) 班级 姓名 出题者 徐利兵 审题者 得分 密 封 线
历年高考物理易错题汇编-电磁感应现象的两类情况练习题附答案解析
历年高考物理易错题汇编-电磁感应现象的两类情况练习题附答案解析 一、电磁感应现象的两类情况 1.如图所示,两根光滑、平行且足够长的金属导轨倾斜固定在水平地面上,导轨平面与水平地面的夹角37θ=?,间距为d =0.2m ,且电阻不计。导轨的上端接有阻值为R =7Ω的定值电阻和理想电压表。空间中有垂直于导轨平面斜向上的、大小为B =3T 的匀强磁场。质量为m =0.1kg 、接入电路有效电阻r =5Ω的导体棒垂直导轨放置,无初速释放,导体棒沿导轨下滑一段距离后做匀速运动,取g =10m/s 2,sin37°=0.6,求: (1)导体棒匀速下滑的速度大小和导体棒匀速运动时电压表的示数; (2)导体棒下滑l =0.4m 过程中通过电阻R 的电荷量。 【答案】(1)20m/s 7V (2)0.02C 【解析】 【详解】 (1)设导体棒匀速运动时速度为v ,通过导体棒电流为I 。 由平衡条件 sin mg BId θ=① 导体棒切割磁感线产生的电动势为 E =Bdv ② 由闭合电路欧姆定律得 E I R r = +③ 联立①②③得 v =20m/s ④ 由欧姆定律得 U =IR ⑤ 联立①⑤得 U =7V ⑥ (2)由电流定义式得 Q It =⑦ 由法拉第电磁感应定律得 E t ?Φ = ?⑧
B ld ?Φ=?⑨ 由欧姆定律得 E I R r = +⑩ 由⑦⑧⑨⑩得 Q =0.02C ? 2.如图所示,水平放置的两根平行光滑金属导轨固定在平台上导轨间距为1m ,处在磁感应强度为2T 、竖直向下的匀强磁场中,平台离地面的高度为h =3.2m 初始时刻,质量为2kg 的杆ab 与导轨垂直且处于静止,距离导轨边缘为d =2m ,质量同为2kg 的杆cd 与导轨垂直,以初速度v 0=15m/s 进入磁场区域最终发现两杆先后落在地面上.已知两杆的电阻均为r =1Ω,导轨电阻不计,两杆落地点之间的距离s =4m (整个过程中两杆始终不相碰) (1)求ab 杆从磁场边缘射出时的速度大小; (2)当ab 杆射出时求cd 杆运动的距离; (3)在两根杆相互作用的过程中,求回路中产生的电能. 【答案】(1) 210m/s v =;(2) cd 杆运动距离为7m ; (3) 电路中损耗的焦耳热为100J . 【解析】 【详解】 (1)设ab 、cd 杆从磁场边缘射出时的速度分别为1v 、2v 设ab 杆落地点的水平位移为x ,cd 杆落地点的水平位移为x s +,则有 2h x v g =2h x s v g +=根据动量守恒 012mv mv mv =+ 求得: 210m/s v =
高考物理电磁学知识点之电磁感应易错题汇编附答案解析
高考物理电磁学知识点之电磁感应易错题汇编附答案解析 一、选择题 1.在水平桌面上,一个圆形金属框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,磁感应强度 B1随时间t的变化关系如图甲所示,0~1 s内磁场方向垂直线框平面向下,圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接,导轨上放置一根导体棒,且与导轨接触良好,导体棒处于另一匀强磁场B2中,如图乙所示,导体棒始终保持静止,则其所受的摩擦力F f随时间变化的图像是下图中的(设向右的方向为摩擦力的正方向) ( ) A.B. C.D. 2.如图所示,A和B是电阻为R的电灯,L是自感系数较大的线圈,当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B亮度相同,再闭合S2,待电路稳定后将S1断开,下列说法中,正确的是() A.B灯逐渐熄灭 B.A灯将比原来更亮一些后再熄灭 C.有电流通过B灯,方向为c→d D.有电流通过A灯,方向为b→a 3.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s时间拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则( )
A.W1W2,q1=q2D.W1>W2,q1>q2 4.如图所示,MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距l为0.4m,电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.5T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10-3kg电阻为1Ω的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器R2和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑,整个电路消耗的电功率P为0.27W。则() A.ab稳定状态时的速率v=0.4m/s B.ab稳定状态时的速率v=0.6m/s C.滑动变阻器接入电路部分的阻值R2=4.0Ω D.滑动变阻器接入电路部分的阻值R2=6.0Ω 5.如图所示为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下。一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行,飞机机身长为a,翼展为b;该空间地磁场磁感应强度的水平分量为B1,竖直分量为B2;驾驶员左侧机翼的端点用A表示,右侧机翼的端点用B表示,用E表示飞机产生的感应电动势,则 A.E=B2vb,且A点电势高于B点电势 B.E=B1vb,且A点电势高于B点电势 C.E=B2vb,且A点电势低于B点电势 D.E=B1vb,且A点电势低于B点电势 6.如图所示,铁芯P上绕着两个线圈A和B, B与水平光滑导轨相连,导体棒放在水平导轨上。A中通入电流i(俯视线圈A,顺时针电流为正),观察到导体棒向右加速运动,则A中通入的电流可能是()
近十年年高考物理电磁感应压轴题
θ v 0 x y O M a b B N 电磁感应 2006年全国理综 (北京卷) 24.(20分)磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图1是平静海面上某 实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。 如图2所示,通道尺寸a =,b =、c =。工作时,在通道内沿z 轴正方向加B =的匀强磁 场;沿x 轴正方向加匀强电场,使两金属板间的电压U =;海水沿y 轴正方向流过通道。已知海水的电阻率ρ=Ω·m 。 (1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向; (2)船以v s =s 的速度匀速前进。若以船为参照物,海水以s 的速率涌入进水口由于通 道的截面积小球进水口的截面积,在通道内海水速率增加到v d =s 。求此时两金属板间的感应电动势U 感。 (3)船行驶时,通道中海水两侧的电压U / =U -U 感计算,海水受到电磁力的80%可以转 化为对船的推力。当船以v s =s 的船速度匀速前进时,求海水推力的功率。 解析24.(20分) (1)根据安培力公式,推力F 1=I 1Bb ,其中I 1= R U ,R =ρac b 则F t = 8.796==B p U Bb R U ac N 对海水推力的方向沿y 轴正方向(向右) (2)U 感=Bu 感b= V (3)根据欧姆定律,I 2= 600)('4=-=pb ac b Bv U R U A 安培推力F 2=I 2Bb =720 N
推力的功率P =Fv s =80%F 2v s =2 880 W 2006年全国物理试题(江苏卷) 19.(17分)如图所示,顶角θ=45°,的金属导轨 MON 固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中。一根与ON 垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v 0沿导轨MON 向左滑动,导体棒的质量为m ,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r 。导体棒与导轨接触点的a 和b ,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t =0时,导体棒位于顶角O 处,求: (1)t 时刻流过导体棒的电流强度I 和电流方向。 (2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F 的表达式。 (3)导体棒在0~t 时间内产生的焦耳热Q 。 (4)若在t 0时刻将外力F 撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x 。 19.(1)0到t 时间内,导体棒的位移 x =t t 时刻,导体棒的长度 l =x 导体棒的电动势 E =Bl v 0 回路总电阻 R =(2x +2x )r 电流强度 022E I R r ==(+) 电流方向 b →a (2) F =BlI =22 02 22E I R r ==(+) (3)解法一 t 时刻导体的电功率 P =I 2 R =23 02 22E I R r ==(+) ∵P ∝t ∴ Q =2P t =232 02 2(22E I R r ==+) 解法二 t 时刻导体棒的电功率 P =I 2 R 由于I 恒定 R / =v 0rt ∝t
法拉第的电磁感应实验
法拉第的电磁感应实验 作者:不详日期:2006-11-2 来源:本站点击: 我们现在生活在一个电气时代里:电动机在工厂里轰鸣,电车在飞驰,电灯照亮了千家万户,电视机在播放节目,电脑在运作……由于有了电,旧时代许多令人神往的幻想已变成了现实。如今电气业给我们创造的这一切福利和文明,都起源于1831年10月17日法拉第的一次具有划时代意义和意外的电磁实验成功。由于这次成功,法拉第制造了世界上第一台电磁感应发电机;由于这次成功,人类制造出今天的发电机、电动机、水电站,以及一切电力站网。 法拉第(1791~1867)出生于英国伦敦一个铁匠家里。由于家庭贫困,他12岁时就到一家书店当学徒。由于经常接触图书,他发现书里有许多自己从不知道的事物,书籍简直是知识的海洋。从此以后他开始刻苦自学,认真读书,发奋要成为一个有学识的人。他不仅认真阅读电学、化学方面的书籍,而且用平日节约下来的一点钱买了几件实验仪器,按书中所说的做起实验来。 法拉第不仅向书本学习,还利用一切机会向当时著名的科学家学习,买票听他们的讲演,认真做记录。1810年春天,法拉第凑钱去听科学家塔特林讲解自然科学。他每晚都将所做的记录整理誊清。特别对法拉第人生具有重大转折意义的是,他于1812年时到英国皇家学院去听著名科学家戴维的化学讲演。正是从此开始,他踏上了献身科学的道路。 他大胆地给戴维先生写了封信,而且将听讲的记录全寄去了。他在信中说明了自己对科学的热爱,并且渴望能在皇家学会得到一份工作。戴维看到了他的严肃认真和对科学的热情,竟然答应了他的请求,介绍他到皇家学院当助理员,担任了戴维的实验助手。 实验室的工作为法拉第提供了优越的条件。他可以自由地利用图书馆,获得各种资料,从而可以发展各方面的知识。作为戴维的助手和随从,法拉第又获得了到欧洲大陆进行科学考察的机会。尽管在旅行中受到戴维夫人的凌辱,以及其他不公正的待遇,但法拉第借这次机会却增长了知识,结交了朋友,了解了当时各国的科学状况。