电磁感应常考题型及解析.docx

1、电磁感应常考题型及解析电磁感应常考题型及解析电磁感应经典题型及解析1(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是()A向右加速运动B向左加速运动C向右减速运动D向左减速运动解析：选BC.MN向右运动，说明MN受到向右的安培力，因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由MNL1中感应电流的磁场方向向上.若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为QP且减小向右减速运动；若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为PQ且增大向左加速运动2.如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置

2、，倾角为37，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1 .一导体棒MNMN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光，此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2，sin 370.6)()A2.5 m/s1 W B5 m/s1 WC7.5 m/s 9 W D15 m/s9 W解析：选B.小灯泡稳定发光说明棒做匀速直线运动此时：F安，对棒满足：mgsin mgcos 0因为R灯R棒则：P灯P棒再依据功能关系：mgsin vmgcos vP灯P棒联立解得v5 m/s，P灯1 W，所以B项正确3(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L0.

3、3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B10.5 T一根直金属杆MN以v2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好杆MN的电阻r11 ，导轨的电阻可忽略求杆MN中产生的感应电动势E1.(2)如图乙所示，一个匝数n100的圆形线圈，面积S10.4 m2，电阻r21 .在线圈中存在面积S20.3 m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示求圆形线圈中产生的感应电动势E2.(3)有一个R2 的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端

4、的电势a.解析：(1)杆MN做切割磁感线的运动，E1B1Lv产生的感应电动势E10.3 V.(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，E2nS2产生的感应电动势E24.5 V.(3)当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高通过电阻R的电流I电阻R两端的电势差abIRa端的电势aIR0.2 V.答案：(1)0.3 V(2)4.5 V(3)与图甲中的导轨相连接a端电势高a0.2 V4.2016全国卷 如图1所示，水平面(纸面)内间距为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t0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t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为

5、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)电阻的阻值图124答案 (1)Blt0(2)解析 (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maFmg设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有vat0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EBlv联立式可得EBlt0(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I，根据欧姆定律I式中R为电阻的阻值金属杆所受的安培力

6、为fBIl因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得Fmgf0联立式得R5(2017北京东城期末)如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角37的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R3 的定值电阻，下端开口，轨道间距L1 m整个装置处于磁感应强度B2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上质量m1 kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r1 ，电路中其余电阻不计金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好不计空气阻力影响已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数0.5，sin 370.6，cos 370.8，取g10 m/s2.(1)求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm；(

7、2)求金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率PR；(3)若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5 J，求流过电阻R的总电荷量q.解析：(1)金属棒由静止释放后，沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时有最大速度vm.由牛顿第二定律得mgsin mgcos F安0F安BIL，I，解得vm2.0 m/s(2)金属棒以最大速度vm匀速运动时，电阻R上的电功率最大，此时PRI2R，解得PR3 W(3)设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中，沿导轨下滑距离为x，由能量守恒定律得mgxsin mgxcos QRQrmv根据焦耳定律，解得x2.0

8、m根据q t，解得q1.0 C答案：(1)2 m/s(2)3 W(3)1.0 C5(2017四川资阳诊断)如图所示，无限长金属导轨EF、PQ固定在倾角为53的光滑绝缘斜面上，轨道间距L1 m，底部接入一阻值为R0.4 的定值电阻，上端开口垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B2 T一质量为m0.5 kg的金属棒ab与导轨接触良好，ab与导轨间的动摩擦因数0.2，ab连入导轨间的电阻r0.1 ，电路中其余电阻不计现用一质量为M2.86 kg的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与ab相连由静止释放M，当M下落高度h2.0 m时，ab开始匀速运动(运动中ab始终垂直导轨，并接触良好)不计空气

9、阻力，sin 530.8，cos 530.6，取g10 m/s2.求：(1)ab棒沿斜面向上运动的最大速度vm；(2)ab棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻R上产生的焦耳热QR和流过电阻R的总电荷量q.解析：(1)由题意知，由静止释放M后，ab棒在绳拉力T、重力mg、安培力F和导轨支持力N及摩擦力f共同作用下沿导轨向上做加速度逐渐减小的加速运动直至匀速运动，当达到最大速度时，由平衡条件有Tmgsin Ff0Nmgcos 0，TMg又fNab棒所受的安培力FBIL回路中的感应电流I联立以上各式，代入数据解得最大速度vm3.0 m/s(2)由能量守恒定律知，系统的总能量守恒，即系统减少的重力势

10、能等于系统增加的动能、焦耳热及由于摩擦产生的内能之和，有Mghmghsin (Mm)vQfh电阻R产生的焦耳热QRQ根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律有流过电阻R的总电荷量qIt电流的平均值感应电动势的平均值磁通量的变化量B(Lh)联立以上各式，代入数据解得QR26.30 J，q8 C.答案：(1)3.0 m/s(2)26.30 J8 C6. 如图所示，N50匝的矩形线圈abcd，ab边长l120 cm，ad边长l225 cm，放在磁感应强度B0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO轴以n3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r1 ，外电路电阻R9 ，

11、t0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里求：(1)t0时感应电流的方向；(2)感应电动势的瞬时值表达式；(3)线圈转一圈外力做的功；(4)从图示位置转过90的过程中流过电阻R的电荷量解析：(1)根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba.(2)线圈的角速度2n100 rad/s图示位置的感应电动势最大，其大小为EmNBl1l2代入数据得Em314 V感应电动势的瞬时值表达式eEmcos t314cos(100t) V.(3)电动势的有效值E线圈匀速转动的周期T0.02 s线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即WI2(Rr)TT代入数据得W98.6 J.(4)从t0起转过90过程中，t内流过R的电荷量：qt代入数据得q0.1 C.答案：(1)感应电流方向沿adcba(2)e314cos (100t) V(3)98.6 J(4)0.1