法拉第电磁感应专题大题教案资料.doc

法拉第电磁感应专题大题

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法拉第电磁感应定律专题
1．如图所示，宽度L=0.1m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值R=1.0Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T．一根质量m=10g的导体棒MN放在导轨上，并与导轨始终接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用垂直MN的水平拉力F拉动导体棒使其沿导轨向右匀速运动，速度v=5.0m/s，在运动过程中始终保持导体棒与导轨垂直。求：
（1）在闭合回路中产生感应电流I的大小；
（2）作用在导体棒上拉力F的大小；
（3）当导体棒移动50cm时撤去拉力，求整个过程中电阻R上产生的热量Q。

2．如图所示，两个光滑金属导轨（金属导轨电阻忽略不计）相距L=50cm，导体棒AB的电阻为r=1Ω，且可以在光滑金属导轨上滑动，定值电阻R1=3Ω，R2=6Ω，整个装置放在磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直与整个导轨平面，现用外力F拉着AB向右以v=5m/s速度作匀速运动．求：（1）导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向，
（2）导体棒AB两端的电压U．

3．如图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向内。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r，其余电阻不计，导体棒与圆形导轨接触良好。求：
（1）在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值；
（2）MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量；
（3）当MN通过圆导轨中心时，通过r的电流是多大？

4.如图(a)所示，平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长，固定在同一水平面上，两导轨间距L＝0.25m，电阻R＝0.5Ω，导轨上停放一质量m＝0.1kg、电阻r＝0.1Ω的金属杆，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感强度B＝0.4T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，现用一外力F沿水平方向拉杆，使其由静止开始运动，理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图（b）所示。试分析与求：
（1）分析证明金属杆做匀加速直线运动；
（2）求金属杆运动的加速度；
（3）写出外力F随时间变化的表达式；
（4）求第2.5s末外力F的瞬时功率。

5．如图所示，宽度L=0.5m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=2Ω的电阻．导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.5T．一根质量m=0.1kg的导体棒MN放在导轨上与导轨始终接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右做初速度为0的匀加速直线运动，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直当导体棒的速度大小v=2m/s时，
（1）求通过电阻的电流I；
（2）若作用在导体棒上的拉力大小F=0.1625N，求导体棒的加速度大小．

6．如图所示，PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好．整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.4T．已知ab有效长度为L=0.5m，电阻R1=2Ω，R2=4Ω，其余电阻均忽略不计，若使ab以v=5m/s的速度向右匀速运动，作用于ab的外力大小为多少？R1、R2上消耗的电热功率分别为多大？（不计摩擦）

7．如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻．导体棒ab长l=0.5m，其电阻为r，与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T．现使ab以v=10m/s的速度向右做匀速运动．
（1）ab中的感应电动势多大？电流的方向如何？
（2）若定值电阻R=3.0Ω，导体棒的电阻r=1.0Ω，则电路中的电流多大？

8．两根光滑的长直金属导轨MN、M′N′平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不计，M、M′处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C．长度也为l、阻值也为R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中．ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在ab运动距离为x的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q．求：
（1）ab运动速度v的大小；
（2）电容器所带的电荷量q．

9．如图所示，MN、PQ是两条水平放置的平行光滑导轨，其阻值可以忽略不计，轨道间距L=0.6m．匀强磁场垂直导轨平面向下，磁感应强度B=1.0×10﹣2T，金属杆ab垂直于导轨放置与导轨接触良好，ab杆在导轨间部分的电阻r=1.0Ω，在导轨的左侧连接有电阻R1、R2，阻值分别为R1=3.0Ω，R2=6.0Ω，ab杆在外力作用下以v=5.0m/s的速度向右匀速运动．
（1）ab杆哪端的电势高？电势差为多少？
（2）求电阻R1上每分钟产生的热量Q．

10．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面内的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的过程中，导体框中产生的焦耳热之比为　 　，导体框ad边两端电势差之比为　 　，通电导体框截面的电荷量之比为　 　．

11．足够的平行金属导轨MN和PQ表面粗糙，与水平面间的夹角为37°（sin37°=0.6），间距为1.0m．垂直于导轨平面上的匀强磁场的磁感应的强度的大小为4.0T，PM间所接电阻的阻值为8.0Ω，质量为2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置，不计杆与导轨的电阻，杆与导轨间的动摩擦因数为0.25．金属杆ab在沿斜面向下且与杆垂直的恒力为F作用下，由静止开始运动，杆的最终速度为8m/s，取g=10m/s2，求：
（1）当金属杆的速度为4.0m/s时，金属杆的加速度大小；
（2）当金属杆沿到位的位移为6.0m时，通过金属杆的电荷量。

12．如图所示，U形导体框架的宽度为L=1m，其所在平面与水平面夹角θ=30°，其电阻可以忽略不计．设匀强磁场与U形框架的平面垂直，磁感强度B=0.2Wb/m2．今有一条形导体棒MN，其质量m=0.2kg，其电阻R=0.2Ω，跨放在U形框架（足够长）上，并能无摩擦地滑动，求：
（1）导体棒MN下滑过程的最大速度vm；
（2）在最大速度vm时，在导体棒MN上释放出来的电功率P；
（3）若导体棒从开始下滑到达到最大速度这一过程中导体棒消耗的电能为Q电=1.5J，则此过程中通过导体棒横截面积的电量q是多少？

13. 如图10所示，一个圆形线圈的匝数n=1000，线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1,线圈外接一个阻值R=4的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图所示；求：
（1）、前4S内的感应电动势
（2）、前5S内的感应电动势

14.有一面积为S =100cm2金属环，电阻为R =0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电量为多少？

15．如图所示，水平放置的光滑U型金属导轨，电阻不计，宽度L=0.5m，导轨左端连接一个定值电阻R=0.4Ω．在导轨上放着一金属棒MN，电阻R0=0.1Ω．且与导轨接触良好．一水平细线一端拴在MN的中点，另一端通过光滑定滑轮连着静止在水平地面上质量为M=0.2kg的重物，细绳拉力刚好为零．又知PN长d=0.8m．今沿垂直导轨平面加一竖直向上的匀强磁场，t=0时，磁感应强度B0=0.5T，并且以=1T/s的变化率均匀增大，g取10m/s2．求：
（1）从t=0开始，经多长时间重物恰好被提离地面；
（2）从t=0开始到重物恰好被提离地面这一过程中整个回路产生的热量是多少．

16．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=2000匝，横截面积S=50cm2．螺线管导线电阻r=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．求：
（1）求螺线管中产生的感应电动势；
（2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R1的电功率；
（3）S断开后，求流经R2的电量．

17．如图甲所示，88匝的线圈（为表示线圈的绕向，图中只画了2匝）两端A、B与一个电压表相连，线圈内有垂直纸面向外的匀强磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化．
（1）电压表的读数是多少？
（2）请判断，在线圈上感生电场的方向是逆时针还是顺时针？
（3）A、B两端，哪端应该与电压表的正接线柱相接？

18．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2．螺线管导线电阻r=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．求：
（1）螺线管中产生的感应电动势；
（2）S断开后，求流经R2的电荷量．

19．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=1 000，线圈面积S=300cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻，线圈处在有一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积S0=200cm2，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．求：
（1）第4秒时线圈的磁通量及前4s内磁通量的变化量
（2）前4s内的感应电动势和前4s内通过R的电荷量；
（3）线圈电阻r消耗的功率．

20．如图甲所示，光滑导轨宽0.4m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1Ω，导轨电阻不计．t=0时刻，ab棒从导轨最左端，以v=1m/s的速度向右匀速运动，求1s末回路中的感应电流及金属棒ab受到的安培力．

21．如图所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径rA=2rB，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小．
（1）A、B线圈中产生的感应电动势之比EA：EB是多少？
（2）两线圈中感应电流之比IA：IB是多少？

22．一个线圈有100匝、面积为0.01m2，线圈的内电阻为0.5Ω，线圈两端接一个9.5Ω的电阻．线圈在0.02S的时间内从磁感应强度均为0.4T的磁铁两极间移出，
求：（1）线圈的感应电动势多大？
（2）电路中产生的电流多大？
（3）线圈两端的电压多大？
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