【物理】物理法拉第电磁感应定律的专项培优 易错 难题练习题含答案
【物理】物理法拉第电磁感应定律的专项培优 易错 难题练习题含答案
一、法拉第电磁感应定律
1．如图所示，正方形单匝线框bcde边长L＝0.4 m，每边电阻相同，总电阻R＝0.16 Ω.一根足够长的绝缘轻质细绳跨过两个轻小光滑定滑轮，一端连接正方形线框，另一端连接物体P，手持物体P使二者在空中保持静止，线框处在竖直面内．线框的正上方有一有界匀强磁场，磁场区域的上、下边界水平平行，间距也为L＝0.4 m，磁感线方向垂直于线框所在平面向里，磁感应强度大小B＝1.0 T，磁场的下边界与线框的上边eb相距h＝1.6 m．现将系统由静止释放，线框向上运动过程中始终在同一竖直面内，eb边保持水平，刚好以v＝4.0 m/s的速度进入磁场并匀速穿过磁场区，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力．
（1）线框eb边进入磁场中运动时，e、b两点间的电势差Ueb为多少？
（2）线框匀速穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q为多少？
（3）若在线框eb边刚进入磁场时，立即给物体P施加一竖直向下的力F，使线框保持进入磁场前的加速度匀加速运动穿过磁场区域，已知此过程中力F做功WF＝3.6 J，求eb边上产生的焦耳Qeb为多少？
【答案】（1）1.2 V（2）3.2 J（3）0.9 J
【解析】
【详解】
(1)线框eb边以v=4.0 m/s的速度进入磁场并匀速运动，产生的感应电动势为：
10.44V=1.6 VEBLv
因为e、b两点间作为等效电源，则e、b两点间的电势差为外电压：
Ueb=34E=1.2 V.
(2)线框进入磁场后立即做匀速运动，并匀速穿过磁场区，线框受安培力：
F安=BLI
根据闭合电路欧姆定律有：
I=ER
联立解得解得F安=4 N 所以克服安培力做功：
=2=420.4J=3.2JWFL安安
而Q=W安，故该过程中产生的焦耳热Q=3.2 J
(3)设线框出磁场区域的速度大小为v1，则根据运动学关系有：
22122vvaL
而根据牛顿运动定律可知：
()MmgaMm
联立整理得：
12(M+m)( 21v-v2)=(M-m)g·2L
线框穿过磁场区域过程中，力F和安培力都是变力，根据动能定理有：
WF-W'安+(M-m)g·2L=12(M+m)( 21v-v2)
联立解得：
WF-W'安=0
而W'安= Q'，故Q'=3.6 J
又因为线框每边产生的热量相等，故eb边上产生的焦耳热：
Qeb=14Q'=0.9 J.
答：(1)线框eb边进入磁场中运动时，e、b两点间的电势差Ueb=1.2 V.
(2)线框匀速穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q=3.2 J.
(3) eb边上产生的焦耳Qeb=0.9J.
2．光滑平行的金属导轨MN和PQ,间距L=1.0m,与水平面之间的夹角α=30°,匀强磁场磁感应强度B=2.0T,垂直于导轨平面向上,MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻,其它电阻不计,质量m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置,如图(a)所示．用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab,由静止开始运动,v−t图象如图(b)所示.g=10m/s2，导轨足够长．求：
(1)恒力F的大小；
(2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小；
(3)根据v−t图象估算在前0.8s内电阻上产生的热量．
【答案】(1)18N(2)2m/s2（3）4.12J
【解析】
【详解】
（1）由题图知，杆运动的最大速度为4/mvms，
有22sinsinmBLvFmgFmgR安，代入数据解得F=18N．
（2）由牛顿第二定律可得：sinFFmgma安
得222222212sin182100.52/2/2BLvFmgRamsmsm，
（3）由题图可知0.8s末金属杆的速度为12.2/vms，前0.8s内图线与t轴所包围的小方格的个数约为28个，面积为28×0.2×0.2=1.12，即前0.8s内金属杆的位移为1.12xm，
由能量的转化和守恒定律得：211sin2QFxmgxmv，
代入数据解得：4.12JQ．
【点睛】
本题电磁感应与力学知识的综合，抓住速度图象的两个意义：斜率等于加速度，“面积”等于位移辅助求解．估算位移时，采用近似的方法，要学会运用．
3．如图甲所示，相距d的两根足够长的金属制成的导轨，水平部分左端ef间连接一阻值为2R的定值电阻，并用电压传感器实际监测两端电压，倾斜部分与水平面夹角为37°.长度也为d、质量为m的金属棒ab电阻为R，通过固定在棒两端的金属轻滑环套在导轨上，滑环与导轨上MG、NH段动摩擦因数μ＝18 (其余部分摩擦不计)．MN、PQ、GH相距为L，MN、PQ间有垂直轨道平面向下、磁感应强度为B1的匀强磁场，PQ、GH间有平行于斜面但大小、方向未知的匀强磁场B2，其他区域无磁场，除金属棒及定值电阻，其余电阻均不计，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，当ab棒从MN上方一定距离由静止释放通过MN、PQ区域(运动过程中ab棒始终保持水平)，电压传感器监测到U－t关系如图乙所示．
（1）求ab棒刚进入磁场B1时的速度大小．
（2）求定值电阻上产生的热量Q1.
（3）多次操作发现，当ab棒从MN以某一特定速度进入MNQP区域的同时，另一质量为2m，电阻为2R的金属棒cd只要以等大的速度从PQ进入PQHG区域，两棒均可同时匀速通过各自场区，试求B2的大小和方向． 【答案】（1）11.5UBd（2）2221934mUmgLBd；（3）32B1 方向沿导轨平面向上
【解析】
【详解】
(1)根据ab棒刚进入磁场B1时电压传感器的示数为U,再由闭合电路欧姆定律可得此时的感应电动势：
11.52UEURUR
根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得：
111EBdv
计算得出:111.5UvBd.
(2)设金属棒ab离开PQ时的速度为v2，根据图乙可以知道定值电阻两端电压为2U，根据闭合电路的欧姆定律可得：
12222BdvRURR
计算得出：213UvBd；棒ab从MN到PQ，根据动能定理可得：
222111sin37cos3722mgLmgLWmvmv安
根据功能关系可得产生的总的焦耳热 ：
=QW总安
根据焦耳定律可得定值电阻产生的焦耳热为：
122RQQRR总
联立以上各式得出：
212211934mUQmgLBd
(3)两棒以相同的初速度进入场区匀速经过相同的位移，对ab棒根据共点力的平衡可得：
221sin37cos3702BdvmgmgR
计算得出：221mgRvBd
对cd棒分析因为：
2sin372cos370mgmg
故cd棒安培力必须垂直导轨平面向下，根据左手定则可以知道磁感应强度B2沿导轨平面向上，cd棒也匀速运动则有： 1212sin372cos37022BdvmgmgBdR
将221mgRvBd代入计算得出：2132BB.
答：(1)ab棒刚进入磁场1B时的速度大小为11.5UBd;
(2)定值电阻上产生的热量为22211934mUmgLBd;
(3)2B的大小为132B，方向沿导轨平面向上.
4．研究小组同学在学习了电磁感应知识后，进行了如下的实验探究（如图所示）：两个足够长的平行导轨（MNPQ与M1P1Q1）间距L=0.2m，光滑倾斜轨道和粗糙水平轨道圆滑连接，水平部分长短可调节，倾斜轨道与水平面的夹角θ=37°．倾斜轨道内存在垂直斜面方向向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，NN1右侧没有磁场；竖直放置的光滑半圆轨道PQ、P1Q1分别与水平轨道相切于P、P1，圆轨道半径r1=0．lm，且在最高点Q、Q1处安装了压力传感器．金属棒ab质量m=0.0lkg，电阻r=0.1Ω，运动中与导轨有良好接触，并且垂直于导轨；定值电阻R=0.4Ω，连接在MM1间，其余电阻不计：金属棒与水平轨道间动摩擦因数μ=0.4．实验中他们惊奇地发现：当把NP间的距离调至某一合适值d，则只要金属棒从倾斜轨道上离地高h=0.95m及以上任何地方由静止释放，金属棒ab总能到达QQ1处，且压力传感器的读数均为零．取g=l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．则：
（1）金属棒从0.95m高度以上滑下时，试定性描述金属棒在斜面上的运动情况，并求出它在斜面上运动的最大速度；
（2）求从高度h=0.95m处滑下后电阻R上产生的热量；
（3）求合适值d．
【答案】（1）3m/s；（2）0.04J；（3）0.5m．
【解析】
【详解】
（1）导体棒在斜面上由静止滑下时，受重力、支持力、安培力，当安培力增加到等于重力的下滑分量时，加速度减小为零，速度达到最大值；根据牛顿第二定律，有：A0mgsinF
安培力：AFBIL BLvIRr 联立解得：2222()sin0.0110(0.40.1)0.63m/s0.50.2mgRrvBL
（2）根据能量守恒定律，从高度h=0.95m处滑下后回路中上产生的热量：
22110.01100.950.0130.05J22Qmghmv
故电阻R产生的热量为：0.40.050.04J0.40.1RRQQRr
（3）对从斜面最低点到圆轨道最高点过程，根据动能定理，有：221111222mgrmgdmvmv①
在圆轨道的最高点，重力等于向心力，有：211vmgmr②
联立①②解得：221535100.10.5m220.410vgrdg
5．如图甲所示，两根间距L=1.0m、电阻不计的足够长平行金属导轨ab、cd水平放置，一端与阻值R=2.0Ω的电阻相连．质量m=0.2kg的导体棒ef在恒定外力F作用下由静止开始运动，已知导体棒与两根导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力均为f=1.0N，导体棒电阻为r=1.0Ω，整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场B中，导体棒运动过程中加速度a与速度v的关系如图乙所示（取g=10m/s2）．求：
（1）当导体棒速度为v时，棒所受安培力F安的大小（用题中字母表示）．
（2）磁场的磁感应强度B．
（3）若ef棒由静止开始运动距离为S=6.9m时，速度已达v′=3m/s．求此过程中产生的焦耳热Q．
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
(1)当导体棒速度为v时,导体棒上的电动势为E,电路中的电流为I.
由法拉第电磁感应定律
由欧姆定律
导体棒所受安培力
2019版高考物理总复习练习：第30课 法拉第电磁感应定律 含解析
全国中小学精品试卷、试题、教案、复习资料
全国中小学精品试卷、试题、教案、复习资料 1 第30课 ·法拉第电磁感应定律
1．根据法拉第电磁感应定律判断影响感应电动势的因素
(1)(经典题，4分)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
答案：C
解析：根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E＝n
，即感应电动势的大小与线圈的匝数有关，故A项错误。同时可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，磁通量变化越快，感应电动势越大，故C项正确。感应电动势与磁通量大小无关，取决于磁通量的变化率，穿过线圈的磁通量大，如果磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，故B项错误。根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”，故D项错误。
2．根据E＝Blv、E＝12Bl2ω和E＝nB
计算动生电动势
a．根据E＝Blv计算导线平动切割磁感线产生的动生电动势
(2)(多选)(经典题，6分)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触。从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示，则( )
A．θ＝0时，杆产生的电动势为2Bav
B．θ＝π3时，杆产生的电动势为3Bav
C．θ＝0时，杆受的安培力大小为3B2av（π＋2）R0 全国中小学精品试卷、试题、教案、复习资料
法拉第电磁感应定律习题试卷含答案解析
法拉第电磁感应定律习题试卷含答案解析
一、高中物理解题方法：法拉第电磁感应定律
1．两间距为L=1m的平行直导轨与水平面间的夹角为=37° ,导轨处在垂直导轨平面向下、
磁感应强度大小B=2T的匀强磁场中.金属棒P垂直地放在导轨上，且通过质量不计的绝缘细绳跨过如图所示的定滑轮悬吊一重物（重物的质量m0未知），将重物由静止释放，经过一 段时间，将另一根完全相同的金属棒Q垂直放在导轨上，重物立即向下做匀速直线运动，金 属棒Q恰好处于静止状态.己知两金属棒的质量均为m=lkg、电阻均为R=lΩ，假设重物始终没有落在水平面上，且金属棒与导轨接触良好，一切摩擦均可忽略，重力加速度g=l0m/s2，sin 37°=0.6，cos37°=0.8.求：
（1）金属棒Q放上后，金属棒户的速度v的大小；
（2）金属棒Q放上导轨之前，重物下降的加速度a的大小（结果保留两位有效数字）；
（3）若平行直导轨足够长，金属棒Q放上后，重物每下降h=lm时，Q棒产生的焦耳热.
【答案】（1）3m/sv （2）22.7m/sa （3）3J
【解析】
【详解】
(1)金属棒Q恰好处于静止时
sinmgBIL
由电路分析可知EBLv ,2EIR ,
代入数据得，3m/sv
（2）P棒做匀速直线运动时，0sinmgBILmg，
金属棒Q放上导轨之前，由牛顿第二定律可得
00sin()mgmgmma
代入数据得，22.7m/sa
（3）根据能量守恒可得，0sinmghmghQ总
由于两个金属棒电阻串联，均为R，可知
Q棒产生的焦耳热为3J2QQ总
2．如图所示，两根间距为L的平行金属导轨，其cd右侧水平，左侧为竖直的14画弧，圆弧半径为r，导轨的电阻与摩擦不计，在导轨的顶端接有阻值为R1的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。现有一根阻值为R2、质量为m的金属杆，在水平拉力作用下，从图中位置ef由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好。开始运动后，经时间t1，金属杆运动到cd时撤去拉力，此时理想电压表的示数为U，此后全属杆恰好能到达圆弧最高处ab。重力加速度为g。求：
备战高考物理法拉第电磁感应定律-经典压轴题含详细答案
一、法拉第电磁感应定律
1．如图，匝数为N、电阻为r、面积为S的圆形线圈P放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈P通过导线与阻值为R的电阻和两平行金属板相连，两金属板之间的距离为d，两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场。当线圈P所在位置的磁场均匀变化时，一质量为m、带电量为q的油滴在两金属板之间的竖直平面内做圆周运动。重力加速度为g，求：
(1)匀强电场的电场强度
(2)流过电阻R的电流
(3)线圈P所在磁场磁感应强度的变化率
【答案】(1)mgq(2)mgdqR(3)()BmgdRrtNQRS
【解析】
【详解】
(1)由题意得：
qE=mg
解得
mgqE
(2)由电场强度与电势差的关系得：
UEd
由欧姆定律得：
UIR
解得
mgdIqR
(3)根据法拉第电磁感应定律得到：
ENt
BStt 根据闭合回路的欧姆定律得到：()EIRr
解得：
()BmgdRrtNqRS
2．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．重力加速度大小为g．求
（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】0FEBltgm ； R=220 Bltm
【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=at0 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
高中物理 选修二(2019)第二章 电磁感应 第2节法拉第电磁感应定律 基础练习(含答案)
试卷第1页，总6页 法拉第电磁感应定律 基础练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．将多匝线圈置于磁感应强度大小随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势，下列说法正确的是（ ）
A．感应电动势与线圈的匝数无关
B．通过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．通过线圈的磁通量为0，感应电动势一定也为0
2．下列关于电磁感应说法正确的是（ ）
A．只要磁通量发生变化，就会产生感应电流
B．穿过闭合回路磁通量最大时，感应电流也一定最大
C．穿过闭合回路磁通量为零时，感应电流也为零
D．感应电流激发的磁场总是阻碍线圈中磁通量的变化
3．如图所示，导体直导轨OM和PN平行且OM与x轴重合，两导轨间距为d，两导轨间垂直纸面向里的匀强磁场沿y轴方向的宽度按sin2ydxd的规律分布，两金属圆环固定在同一绝缘平面内，外圆环与两导轨接触良好，与两导轨接触良好的导体棒从OP开始始终垂直导轨沿x轴正方向以速度v做匀速运动，规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压uab为正，下列uab-x图像可能正确的是（ ）
A． 试卷第2页，总6页 B．
C． D．
4．如图所示，导体棒ab沿水平面内的光滑导线框向右做匀速运动，速度v=6.0m/s．线框宽度L=0.3m，处于垂直纸面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.1T．则感应电动势E的大小为
A．0.18V B．0.20 V C．0.30V D．0.40V
5．如图所示，xOy坐标系第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第三象限有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，第二、四象限内没有磁场．一个围成四分之一圆弧形的导体环Oab，其圆心在原点O，开始时导体环在第四象限，从t＝0时刻起绕O点在xOy坐标平面内逆时针匀速转动．若以逆时针方向的电流为正，下列表示环内感应电流i随时间t变化的图象中，正确的是( )
法拉第电磁感应定律(含答案)
物理选修3-2测试题
姓名：___________ 班级：___________ 得分：_________
一、选择题(本题共有10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的4个选项中，至少有一项是正确的。全部选对的给4分，选对但不全的得2分，有选错的或不选的得0分)
1．如图，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F。为使F＝0，可能达到要求的方法是
A．加水平向右的磁场
B．加水平向左的磁场
C．加垂直纸面向里的磁场
D．加垂直纸面向外的磁场
2．两根长直通电导线互相平行，电流方向相同.它们的截面处于一个等边三角形ABC的A和B处.如图所示，两通电导线在C处的磁场的磁感应强度的值都是B，则C处磁场的总磁感应强度是（ ）
A．2B B．B C．0 D．3B
3．如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（ ）
A．F2 B．F1－F2
C．F1＋F2 D．2F1－F2
4．下列说法中正确的是（ ）
A．磁感线可以表示磁场的方向和强弱
B．磁感线从磁体的N极出发，终止于磁体的S极
C．磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场
D．放入通电螺线管内的小磁针，根据异名磁极相吸的原则，小磁针的N极一定指向通电螺线管的S极
5．关于磁感应强度，下列说法中错误的是（ ）
A．由B=ILF可知，B与F成正比，与IL成反比
B．由B=ILF可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场
C．通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强
D．磁感应强度的方向就是该处小磁针N极受力方向
6．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置着一根长直流导线，电流方向指向读者，ａ、ｂ、ｃ、ｄ是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中：
初中电磁感应专题练习(含详细答案)
初中电磁感应专题练习(含详细答案)
一、选择题
1. 一个导线在磁场中匀速向右移动，感应电动势的方向如何？
A. 由左向右
B. 由右向左
C. 没有感应电动势
D. 无法确定
答案：B
2. 带电粒子在磁场中匀速运动，运动轨迹如何？
A. 直线运动
B. 圆形运动
C. 抛物线运动
D. 双曲线运动
答案：B
二、计算题 1. 一个弯曲的导线长为10cm，导线中有一个电流I=2A，若在导线处有一个磁感应强度为B=3T的磁场，求电动势的大小为多少？
解答：$\mathcal{E}=Blv=\frac{1}{2}Blv=\frac{1}{2}Blsin\theta=\frac{1}{2}\times 3 \times 0.1 \times 2=\frac{3}{20}$V。
三、简答题
1. 什么是电磁感应？
电磁感应是指导体中的电子受到磁场的作用从而在导体两端产生的电动势。
2. 什么是法拉第电磁感应定律？
法拉第电磁感应定律指出，当导体中的磁力线发生变化时，沿着导体的任意闭合回路中就会产生感应电动势，其大小与磁通量的变化率成正比，方向满足楞次定律。
3. 什么是楞次定律？
楞次定律指出，当导体内有感应电流时，该电流所发出的磁场的方向是这样的，即它所引起的磁通量的变化总是阻碍引起这种变化的原因。
4. 什么情况下会产生感应电流？
当导体在磁场中发生运动或被磁场线穿过而发生变化时，就会在导体中产生感应电流。
易错点25 电磁感应中的动力学和能量问题 (解析版)-备战2023年高考物理考试易错题
易错点25 电磁感应中的动力学和能量问题
例题1. (多选)(2021·全国甲卷·21)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍．现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示．不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平．在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是( )
A．甲和乙都加速运动
B．甲和乙都减速运动
C．甲加速运动，乙减速运动
D．甲减速运动，乙加速运动
【答案】 AB
【解析】
设线圈下边到磁场的高度为h，线圈的边长为l，则线圈下边刚进入磁场时，有v＝2gh，
感应电动势为E＝nBlv，
两线圈材料相同(设密度为ρ0)，质量相同(设为m)，
则m＝ρ0×4nl×S，
设材料的电阻率为ρ，则线圈电阻
R＝ρ4nlS＝16n2l2ρρ0m
感应电流为I＝ER＝mBv16nlρρ0
所受安培力大小为F＝nBIl＝mB2v16ρρ0
由牛顿第二定律有mg－F＝ma
联立解得a＝g－Fm＝g－B2v16ρρ0
加速度和线圈的匝数、横截面积无关，则甲和乙进入磁场时，具有相同的加速度．
当g>B2v16ρρ0时，甲和乙都加速运动，
当g
当g＝B2v16ρρ0时，甲和乙都匀速运动，
故选A、B.
【误选警示】
误选CD的原因：没有对物理问题仔细受力分析和运动学分析。该题综合性较强，综合了自由落体运动学公式，电阻定律，法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，牛顿第二定律、安培力等物理学知识。
例题2. 如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝30°角固定，间距为L＝1 m，质量为m的金属杆ab垂直放置在轨道上且与轨道接触良好，其阻值忽略不计．空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B＝0.5 T．P、M间接有阻值为R1的定值电阻，Q、N间接电阻箱R.现从静止释放ab，改变电阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到1vm与1R的关系如图乙所示．若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取10
高中物理电磁感应现象习题培优题附答案解析
高中物理电磁感应现象习题培优题附答案解析
一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况
1．如图，在地面上方空间存在着两个水平方向的匀强磁场，磁场的理想边界ef、gh、pq水平，磁感应强度大小均为B，区域I的磁场方向垂直纸面向里，区域Ⅱ的磁场方向向外，两个磁场的高度均为L；将一个质量为m，电阻为R，对角线长为2L的正方形金属线圈从图示位置由静止释放(线圈的d点与磁场上边界f等高，线圈平面与磁场垂直)，下落过程中对角线ac始终保持水平，当对角线ac刚到达cf时，线圈恰好受力平衡；当对角线ac到达h时，线圈又恰好受力平衡(重力加速度为g).求：
(1)当线圈的对角线ac刚到达gf时的速度大小；
(2)从线圈释放开始到对角线ac到达gh边界时，感应电流在线圈中产生的热量为多少?
【答案】(1)1224mgRvBL (2)322442512mgRQmgLBL
【解析】
【详解】
(1)设当线圈的对角线ac刚到达ef时线圈的速度为1v，则此时感应电动势为：
112EBLv
感应电流：11EIR
由力的平衡得：12BILmg
解以上各式得：1224mgRvBL
(2)设当线圈的对角线ac刚到达ef时线圈的速度为2v，则此时感应电动势
2222EBLv
感应电流：22EIR
由力的平衡得：222BILmg 解以上各式得：22216mgRvBL
设感应电流在线圈中产生的热量为Q,由能量守恒定律得：
22122mgLQmv
解以上各式得：322442512mgRQmgLBL
2．如图所示，质量为4m的物块与边长为L、质量为m、阻值为R的正方形金属线圈abcd由绕过轻质光滑定滑轮的绝缘细线相连，已知细线与斜面平行，物块放在光滑且足够长的固定斜面上，斜面倾角为300。垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为B，磁场上下边缘的高度为L，上边界距离滑轮足够远，线圈ab边距离磁场下边界的距离也为L。现将物块由静止释放，已知线圈cd边出磁场前线圈已经做匀速直线运动，不计空气阻力，重力加速度为g，求：
高考物理法拉第电磁感应定律-经典压轴题附详细答案
一、法拉第电磁感应定律
1．如图所示，条形磁场组方向水平向里，磁场边界与地面平行，磁场区域宽度为L＝0.1
m，磁场间距为2L，一正方形金属线框质量为m＝0.1 kg，边长也为L，总电阻为R＝0.02 Ω.现将金属线框置于磁场区域1上方某一高度h处自由释放，线框在经过磁场区域时bc边始终与磁场边界平行．当h＝2L时，bc边进入磁场时金属线框刚好能做匀速运动．不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）若h>2L，磁场不变，金属线框bc边每次出磁场时都刚好做匀速运动，求此情形中金属线框释放的高度h；
（3）求在(2)情形中，金属线框经过前n个磁场区域过程中线框中产生的总焦耳热．
【答案】（1）1 T （2）0.3 m（3）0.3n J
【解析】
【详解】
(1)当h=2L时，bc进入磁场时线框的速度
222m/svghgL
此时金属框刚好做匀速运动，则有：
mg=BIL
又
EBLvIRR
联立解得
1mgRBLv
代入数据得：
1TB
(2)当h＞2L时，bc边第一次进入磁场时金属线框的速度 022vghgL
即有
0mgBIL
又已知金属框bc边每次出磁场时都刚好做匀速运动，经过的位移为L，设此时线框的速度为v′，则有
'222vvgL
解得：
6m/sv
根据题意可知，为保证金属框bc边每次出磁场时都刚好做匀速运动，则应有
2vvgh
即有
0.3mh
(3)设金属线框在每次经过一个条形磁场过程中产生的热量为Q0，则根据能量守恒有：
'2211(2)22mvmgLmvQ
代入解得：
00.3JQ
则经过前n个磁场区域时线框上产生的总的焦耳热Q=nQ0=0.3nJ。
2．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B0和t0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〜t0时间内导体棒在水平外力作用下处于静止状态，t0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：
2020年高考物理《右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律》专项练习及答案解析
高考物理《右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律》专项练习
1．如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外。一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)，则(
)
A．导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C．导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左
【答案】 D
【解析】线框进入磁场时，磁通量增大，因此感应电流形成的磁场方向垂直纸面向里，由右手螺旋定则可知感应电流方向为a→d→c→b→a，此时，只有线框的cd边受到安培力作用，根据左手定则可知，安培力方向水平向左，故A错误，D正确。线框离开磁场时，磁通量减小，因此感应电流形成的磁场方向向外，由右手螺旋定则可知感应电流方向为a→b→c→d→a，此时，只有线框的ab边受到安培力作用，根据左手定则可知，安培力方向水平向左，故B、C错误。
2.(多选)如图甲所示，等离子气流由左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，直导线cd与线圈A在同一回路中，线圈A内有如图乙所示变化的磁场，且在同一回路中规定向左为磁感应强度B的正方向，则下列叙述正确的是(
)
A．0～1 s内ab、cd导线互相排斥
B．1～2 s内ab、cd导线互相吸引
C．2～3 s内ab、cd导线互相吸引
D．3～4 s内ab、cd导线互相排斥
【答案】 BD
【解析】 根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转，负离子向下极板N偏转，所以ab中电流方向是由a流向b。在0～2 s内，线圈A内磁感应强度方向向左，磁感应强度增大，则磁通量向左增大，由楞次定律可知感应电流的方向是由c流向d，根据ab、cd中电流的方向关系，可知两导线相互吸引，A错误，B正确；在2～4 s内，线圈A内磁感应强度方向向左，磁感应强度减小，磁通量向左减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由d流向c，根据ab、cd中电流的方向关系，可知两导线相互排斥，C错误，D正确。