电磁感应经典练习题.doc

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1、106电磁感应经典练习线圈铁芯铝环电源1绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图所示线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起若保持电键闭合，则 （ ）A铝环不断升高 B铝环停留在某一高度C铝环跳起到某一高度后将回落D如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变 2如图所示，矩形闭台线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)当磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄扳的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是（ ）A摩擦力方向一直向左B摩擦力方向先向左、后向或右C感应电流的方

2、向顺时针逆时针逆时针顺时针D感应电流的方向顺时针逆时针 3如图甲所示，一圆环形线圈放在匀强磁场中若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，设第1s内磁感线垂直于纸面向里，那么，第2s内线圈中感应电流的大小与其各处所受安培力的方向是（ ）A大小恒定，沿着圆半径离开圆心B大小恒定，沿顺时针方向与圆相切C逐渐增加，沿着圆半径指向圆心D逐渐增加，沿逆时针方向与圆相切4如图所示，一矩形线框竖直向上进入有水平边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，线框在磁场中运动时只受重力和磁场力，线框平面始终与磁场方向垂直。向上经过图中1、2、3位置时的速率按时间依次为v1、v2、v3，向下经过图中2、1位置时的速率按

3、时间依次为v4、v5，下列说法中一定正确的是 （ ）Av1v2 Bv2v3 Cv2v4 Dv4v55如图所示,两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中,磁场垂直导轨所在平面,金属棒可沿导轨自由滑动.导轨一端连接一个定值电阻R,导轨电阻可忽略不计.现将金属棒沿导轨由静止向右拉.若保持拉力恒定,当速度为时,加速度为,最终以速度做匀速运动;若保持拉力的功率恒定,当速度为时，加速度为,最终也以速度做匀速运动,则( )A.B.C.D. 6如图所示,平行导轨水平放置,匀强磁场的方向垂直于导轨平面,两金属棒、和轨道组成闭合电路,用水平恒力F向右拉,使、分别以和的速度向右匀速运动,若棒与轨道间的滑动摩擦力为,则回路

4、中感应电流的功率为 ( ) A.B.C. D. 7如图所示，足够长的光滑平行金属导轨cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一个半径为r的四分之三金属光滑圆环，两圆环面平行且竖直。在水平导轨和圆环上各有一根与导轨垂直的金属杆，两金属杆与水平导轨、金属圆环形成闭合回路，两金属杆质量均为m，电阻均为R，其余电阻不计。整个装置放在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。当用水平向右的恒力F=mg拉细杆a，达到匀速运动时，杆b恰好静止在圆环上某处，试求：（1）杆a做匀速运动时，回路中的感应电流；（2）杆a做匀速运动时的速度；（3）杆b静止的位置距圆环最低点的高度。 8如图所示，竖直放置的光滑

5、平行金属导轨MN、PQ相距L，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间 OO1O1O 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场，磁感应强度为B一质量为m，电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上，与磁场上边边界相距d0现使ab棒由静止开始释放，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平，导轨电阻不计）求：（1）棒ab在离开磁场下边界时的速度；（2）棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热； （3）试分析讨论ab棒在磁场中可能出现的运动情况。 9如图甲所示的轮轴,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动.轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重

6、物,另一端系一质量为的金属杆.在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直.开始时金属杆置于导轨下端,将重物由静止释放,重物最终能匀速下降.运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,忽略所有摩擦。(1)若重物的质量为M,则重物匀速下降的速度为多大? (2)对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值,测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出实验图线.图乙中画出了磁感应强度分别为和时的两条实验图线,试根据实验结果计算与的比值。10如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面

7、夹角=30，导轨电阻不计磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上，长为L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m、电阻为R两金属导轨的上端连接右端电路，灯泡的电阻RL=4R，定值电阻R1=2R，电阻箱电阻调到使R2=12R，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，试求：（1）金属棒下滑的最大速度为多大？（2）R2为何值时，其消耗的功率最大？消耗的最大功率为多少？ 11如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d0.5 m，电阻不计，左端通过导线与阻值R 2 W的电阻连接，右端通过导线与阻值RL 4 W的小灯泡L连接在CDEF矩形区域内有竖直向

8、上的匀强磁场，CE长l =2 m，有一阻值r =2 W的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示在t0至t4s内，金属棒PQ保持静止，在t4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动已知从t0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：（1）通过小灯泡的电流 （2）金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小图乙图甲12两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与水平和竖直导轨之间有相同的动摩擦因数，导轨

9、电阻不计，回路总电阻为2R。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下做匀速运动。设运动过程中金属细杆ab、cd与导轨接触良好， 重力加速度为g。求： (1)ab杆匀速运动的速度v1； (2)ab杆所受拉力F； (3)若测得cd杆匀速运动的速度为v2，则在cd杆向下运动路程为h过程中，整个回路中产生的焦耳热为多少?13如图所示，abcd为质量M=2 kg的导轨，放在光滑绝缘的水平面上，另有一根重量m=0.6 kg的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上，PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱ef（竖直立柱光滑，且

10、固定不动），导轨处于匀强磁场中，磁场以cd为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度B大小都为0.8 T.导轨的bc段长L=0.5 m，其电阻r=0.4，金属棒PQ的电阻 R=0.2，其余电阻均可不计.金属棒与导轨间的动摩擦因数=0.2.若在导轨上作用一个方向向左、大小为F=2 N的水平拉力，设导轨足够长，重力加速度g取 10 m/s2，试求：（1）导轨运动的最大加速度；（2）导轨的最大速度；（3）定性画出回路中感应电流随时间变化的图线。 14光滑的平行金属导轨长L=2.0m，两导轨间距离d=0.5m，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端接一阻值为R=0.5的电阻，其余电阻

11、不计，轨道所在空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度B=1T，如图所示。有一不计电阻、质量为m=0.5kg的金属棒ab，放在导轨最上端且与导轨垂直。当金属棒ab由静止开始自由下滑到底端脱离轨道的过程中，电阻R上产生的热量为Q=1J，g=10m/s2，则： （1）指出金属棒ab中感应电流的方向。（2）棒在下滑的过程中达到的最大速度是多少？ （3）当棒的速度为v=2 ms时，它的加速度是多大 答案：1【解析】若保持电键闭合，磁通量不变，感应电流消失，所以铝环跳起到某一高度后将回落；正、负极对调，同样磁通量增加，由楞次定律，铝环向上跳起【答案】CD2【解析】 是楞次定律可以判断选项AC正确 【答案

12、】AC3【解析】橡胶盘A在加速转动时，产生的磁场在不断增加，穿过B的磁通量不断增加，根据楞次定律可知B正确。【答案】B4【解析】矩形线框向上进入匀强磁场时，受到向下的重力和磁场力，致使速度减小，所以v1v2，A正确；进入磁场后上升阶段从位置2到位置3，无磁场力，重力做负功，所以v2v3，B错误；从位置2上升至最高点后再返回至位置2，无磁场力，重力做功为零，所以v2v4，C正确；下落离开磁场的过程中，受到向下的重力和向上的磁场力，两个力大小无法确定，所以v4与v5无法比较，D错误。【答案】AC5【解析】当拉力恒定时, 最终以的速度做匀速运动,则，代入的表达式中得当功率恒定时,最终以的速度做匀速运

13、动,则代入的表达式中得【答案】C6【解析】对、棒受力分析如图所示,从能的转化与守恒角度出发,可推知外力F克服棒所受的摩擦力做功直接将其他形式的能转化为内能,而F克服安培阻力做的功将其他形式的能转化为电能,其功率为P电=(F-f)Va,故感应电流做功的 功率也为,C项正确.本题易错选D,实际上它是回路的总电能的一部分。在棒上通过克服做功转化为棒与轨道的内能,功率.这时棒与相当于电动机通过感应电流而运动,把电能通过克服做功转化为内能.电能的另一部分,由电流的热效应转化为电路的内能,电能的另一部分,由电流的热效应转化为电路的内能,其功率为感应电流做功的总功率减去棒上输出的功率,即,故D项所指正是这部

14、分功率而非感应电流做功的总功率.【答案】C7【解析】匀速时，拉力与安培力平衡，F=BIL 得： 金属棒a切割磁感线，产生的电动势E=BLv 回路电流 联立得：平衡时，棒和圆心的连线与竖直方向的夹角为， 得：=60【答案】（1） （2） （3）8【解析】（1）设ab棒离开磁场边界前做匀速运动的速度为v，产生的电动势为E = BLv电路中电流 I = 对ab棒，由平衡条件得 mgBIL = 0解得 v = (2) 由能量守恒定律：mg(d0 + d) = E电 + mv2解得 ，（3）设棒刚进入磁场时的速度为v0，由mgd0 = mv02，得v0 = 棒在磁场中匀速时速度为v = ，则 当v0=v

15、，即d0 = 时，棒进入磁场后做匀速直线运 当v0 v，即d0 时，棒进入磁场后做先加速后匀速直线运动 当v0v，即d0时，棒进入磁场后做先减速后匀速直线运动【答案】（1） （2） （3）9【解析】(1)匀速下降时,金属杆匀速上升,回路中产生的感应电动势为:则对、整体有：由以上式子解得：(2)由(1)得: 由图象可知:所以解得:【答案】（1） （2）10【解析】（1）当金属棒匀速下滑时速度最大，设最大速度为vm，达到最大时则有mgsin=F安 F安ILB 其中R总6R 所以 mgsin= 解得最大速度 （2）R2上消耗的功率 其中 又 解以上方程组可得 当时，R2消耗的功率最大 最大功率 【答

16、案】（1） （2） 11【解析】（1）在t0至t4s内，金属棒PQ保持静止，磁场变化导致电路中产生感应电动势电路为r与R并联，再与RL串联，电路的总电阻5 此时感应电动势=0.520.5V=0.5V 通过小灯泡的电流为：0.1A （2）当棒在磁场区域中运动时，由导体棒切割磁感线产生电动势，电路为R与RL并联，再与r串联，此时电路的总电阻2 由于灯泡中电流不变，所以灯泡的电流IL=0.1A，则流过棒的电流为0.3A 电动势 解得棒PQ在磁场区域中v=1m/s 【答案】（1） 0.1A （2）运动的速度大小v=1m/s12【解析】(1)ab杆向右运动时，ab杆中产生的感应电动势方向为ab，大小为E

17、=BLv1， 耐杆中的感应电流方向为dc.cd杆受到的安培力方向水平向右 安培力大小为 解、两式，ab杆匀速运动的速度为 (2)ab杆所受拉力F=(3)设cd杆以v2速度向下运动h过程中，ab杆匀速运动了s距离 整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功 【答案】（1） （2） （3） 13【解析】导轨在外力作用下向左加速运动，由于切割磁感线，在回路中要产生感应电流，导轨的bc边及金属棒PQ均要受到安培力作用PQ棒受到的支持力要随电流的变化而变化，导轨受到PQ棒的摩擦力也要变化，因此导轨的加速度要发生改变导轨向左切割磁感线时，感应电动势 E=BLv 感应电流 即 导轨受到向右的安培力F 1=

18、 BIL，金属棒PQ受到向上的安培力F2= BIL，导轨受到PQ棒对它的摩擦力， 根据牛顿第二定律，有 （1）当刚拉动导轨时，v=0，由式可知I=0时有最大加速度am，即m/s2 （2）随着导轨速度v增大感应电流I增大而加速度a减小，当a=0时，导轨有最大速度vm，从式可得 A 将A代入式，得 m/s （3）从刚拉动导轨开始计时，t=0时，v=0，I=0，当t=t1时，v达到最大，I达到2.5 A，电流I随时间t的变化图线如图所示所示 【答案】（1） m/s2 （2）m/s （3）如图所示26所示14【解析】（1）由右手定则，棒中感应电流方向由b指向a （2）棒做加速度逐渐减小的变加速运动，棒到达底端时速度最大，由能量守恒定律得 解得 m/s （3）当棒的速度为v时，感应电动势 E=Bdv 感应电流 棒所受安培力F=BId 当棒的速度为v=2 ms时，F=1 N 由牛顿第二定律得 解得棒的加速度 m/s2 【答案】（1）由b指向a；（2）m/s； （3）m/s2