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电磁感应中的综合应用

电磁感应中的综合应用
电磁感应中的综合应用

电磁感应中的综合应用

一、电磁感应中的电路问题

1.切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路产生感应电动势,则这部分电路就是等效电源,确定感应电动势和内阻

2.正确分析电路的结构,画出等效电路图

3.利用电路规律求解.主要闭合电路欧姆定律、串并联电路性质特点、电功、电热的公式.求解未知物理量.

1.把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在

竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,如右图所示,一长度为2a,

电阻等于R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良

好的电接触.当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求:

(1)棒上电流的大小和方向;

(2)棒两端的电压UMN;

(3)在圆环和金属棒上消耗的总热功率.

2.如图(a)所示,水平放置的两根据平行金属导轨,间距L=0.3m,导轨左端连接R=0.6Ω的电阻.区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场,磁场区域宽D=0.2m,细金属棒A和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直.每根金属棒1

在导轨间的电阻均为r =0.3Ω,导轨电阻不计.使金属棒以恒定速度v =1.0m/s沿导轨向右穿越磁场.计算从金属棒A1进入磁场(t=0)到A2离开磁场的时间内,不同时间段通过电阻R的电流强度,并在图(b)中画出.

3.在图甲中,直角坐标系0xy 的1、3象限内有匀强磁场,第1象限内的磁感应强度大小为2B ,第3象限内的磁感应强度大小为B ,磁感应强度的方向均垂直于纸面向里.现将半径为l ,圆心角为900的扇形导线框OPQ 以角速度ω绕O 点在纸面内沿逆时针匀速转动,导线框回路电阻为R.

(1)求导线框中感应电流最大值.

(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流I 随时间t 变化的图象.(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t=0)

(3)求线框匀速转动一周产生的热量

二、电磁感应中的动力学问题

1.解决电磁感应中的力学问题的方法

(1)选择研究对象,即是哪一根导体棒或哪几根导体棒组成的系统; (2)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向; (3)求回路中的电流大小; (4)分析其受力情况;

(5)分析研究对象所受各力的做功情况和合外力做功情况,选定所要应用的物理规律; (6)运用物理规律列方程,求解.

2.明确两大研究对象及其之间相互制约的关系

I

O t ω

π2 图乙 O 2B x

B y

┛ ω

P l Q

(3)动态分析:求解电磁感应中的力学问题时,要抓好受力分析和运动情况的动态分析.导体在拉力作用下运动,切割磁感线产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化.周而复始地循环.当循环结束时,加速度等于零,导体达到稳定运动状态.此时a=0,而速度v通过加速达到最大值,做匀速直线运动;或通过减速达到稳定值,做匀速直线运动.

(4)两种状态的处理:当导体处于平衡态——静止状态或匀速直线运动状态时,处理的途径是:根据合外力等于零分析.当导体处于非平衡态——变速运动时,处理的途径是:根据牛顿第二定律进行动态分析.

4.如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距l m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为尺的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg、电阻不计

的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.

(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;

(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻尺消耗的功率为8W,

求该速度的大小;

(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁

感应强度的大小与方向.

(g=10rn/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

5.水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,问距为L ,一端通过导线与阻值为R 的电 阻连接;导轨上放一质量为m 的金属杆(见右上图),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁 场竖直向下.用与导轨平行的恒定拉力F 作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动.当改变拉力的 大小时,相对应的匀速运动速度v 也会变化,v 与F 的关系如右下图。(取重力加速度g =10m/s 2) (1)金属杆在匀速运动之前做什么运动? (2)若m =0.5kg ,L =0.5m ,R =0.5Ω;磁感应强度B 为多大? (3)由v —F 图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?

6.如图所示,竖直向上的匀强磁场在初始时刻的磁感应强度B 0=0.5T ,并且以

B

t

??=1T/s 在增加,水平导轨的电阻和摩擦阻力均不计,导轨宽为0.5m ,左端所接电阻R = 0.4Ω。在导轨上l =1.0m 处的右端搁一金属棒ab ,其电阻R 0=0.1Ω,并用水平细绳通过定滑轮吊着质量为M = 2kg 的重物,欲将重物吊起,问:

(1)感应电流的方向(请将电流方向标在本题图上)以及感应电流的大小;

(2)经过多长时间能吊起重物。

l

R

B a

b

7.如图所示,在磁感应强度为B 的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨上端跨接一阻值为R 的电阻(导轨电阻不计)。两金属棒a 和b 的电阻均为R ,质量分别为kg m a 2102-?=和kg m b 2101-?=,它们与导轨相连,并可沿导轨无摩擦滑动。闭合开关S ,先固定b ,用一恒力F 向上拉,稳定后a 以s m v /101=的速度匀速运动,此时再释放b ,b 恰好保持静止,设导轨足够长,取

2/10s m g =

(1)求拉力F 的大小;

(2)若将金属棒a 固定,让金属棒b 自由滑下(开关仍闭合),求b 滑行的最大速度2v ;

(3)若断开开关,将金属棒a 和b 都固定,使磁感应强度从B 随时间均匀增加,经0.1s 后磁感应强度增到2B 时,a 棒受到的安培力正好等于a 棒的重力,求两金属棒间的距离h 。

三、电磁感应中的能量问题

1.电磁感应过程往往涉及多种能量的转化

如图中金属棒ab 沿导轨由静止下滑时,重力势能减少,一部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能,最终在R 上转化为焦耳热,另一部分转化为金属棒的动能.若导轨足够长,棒最终达稳定状态匀速运动时,重力势能的减小则完全用来克服安培力做功转化为感应电流的电能.因此,从功和能的观点入手,分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系,是解决电磁感应中能量问题的重要途径之一。 2.安培力的功和电能变化的特定对应关系

“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能.同理,安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能. 3.解决此类问题的步骤

(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向. (2)画出等效电路图,写出回路中电阻消耗的电功率的表达式.

(3)分析导体机械能的变化,用能量守恒关系和稳定状态时受力特点及功率关系列方程,联立求解.

8.如图所示,将边长为a 、质量为m 、电阻为R 的正方形导线框竖直向上抛出,穿过宽度为b 、磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半,线框离开磁场后继续

上升一段高度,然后落下并匀速进人磁场.整个运动过程中始终存在

着大小恒定的空气阻力f 且线框不发生转动. 求:(1)线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度v 2; (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v 1;

(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q .

9.如图所示PQ 、MN 为足够长的两平行金属导轨,它们之间连接一个阻值Ω=8R 的电阻;导轨间距为kg m m L 1.0;1==一质量为,电阻Ω=2r ,长约m 1的均匀金属杆水平放置在导轨

上,它与导轨的滑动摩擦因数5

3=

μ,导轨平面的倾角为0

30=θ在垂直导轨平面方向有匀强磁场,磁感应强度为0.5T B =,今让金属杆AB 由静止开始下滑从杆静止开始到杆AB 恰好匀速运动的过程中经过杆的电量1C q =,求: (1)当AB 下滑速度为s m /2时加速度的大小 (2)AB 下滑的最大速度

(3)从静止开始到AB 匀速运动过程R 上产生的热量

a N

10.在质量为M=1kg的小车上,竖直固定着一个质量为m=0.2kg,宽L=0.05m、总电阻R=100Ω的n=100Ω的n=100匝矩形线圈。线圈和小车一起静止在光滑水平面上,如图(1)所示。

现有一子弹以v0=110m/s的水平速度射入小车中,并立即与小车(包括线圈)一起运动,速度为v1=10m/s。随后穿过与线圈平面垂直,磁感应强度B=1.0T的水平有界匀强磁场,方向垂直纸面向里,如图所示。已知子弹射入小车后,小车运动的速度v随车的位移s 变化的v – s图象如图(2)所示。求:

(1)子弹的质量m0;

(2)小车的位移s=10cm时线圈中的电

流大小I;

(3)在线圈进入磁场的过程中通过线圈

某一截面的电荷量q;

(4)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻的发热量Q。

11.如右图所示,金属杆a在离地h高处从静止开始沿弧形轨道下滑,相距为L的平行导轨的水平部分有竖直向上的匀强磁场B,水平部分导轨上原来放有一根金属杆b,已知杆a的质量为m,电阻为Ra;b杆的质量为m,电阻为Rb;水平导轨足够长,不计摩擦,问:

(1)a杆的最大电流是多少?

(2)a杆和b杆的最终速度是多大?

(3)整个过程中回路释放的电能是多少?

(4)若已知a、b杆的电阻之比Ra∶Rb=3

∶4,其余电阻不计,整个过程中,a、b上产生的热量分别是多少?

电磁感应计算题的答案

1.解析:(1)棒MN 右移时,切割磁感线,产生感应电动势,棒MN 相当于一个电源.流过棒的电流即电源内的电流,当棒过圆心O 时,棒两端的电压即为路端电压,其等效电路如右图所示.

金属棒经过圆心时,棒中产生的感应电 动势为E =B ×2av =2Bav .

此时,圆环的两部分构成并联连接, 且R 左=R 右=R , 故并联部分的电阻为R 并=

R

2

. 由闭合电路欧姆定律得流过金属棒的电流为

I =E R 并+R =2E 3R

=4Ba v 3R

由右手定则可判断出金属棒上的电流方向由N →M .

(2)棒两端的电压

U MN =IR 并=I R 2=2

3

Ba v .

(3)圆环和金属棒上消耗的总功率等于电路中感应电流的电功率,即

P =IE =8B 2a 2v 2

3R

2.[解析] 在0~0.2s 内,金属棒A 1产生的感应电动势

E =BLv =0.6×0.3×1.0V =0.18V

在0.2~0.4s 内,E =0,I 2=0 在0.4~0.6s 内,同理I 3=0.12A

不同时间段通过R 的电流强度如图所示.

3.解:(1)线框从图甲位置开始(t=0)转过900的过程中,产生的感应电动势为:

电磁感应定律的应用教案

电磁感应定律应用 【学习目标】 1.了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。 2.了解感生电动势和动生电动势产生的原因。 3.能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。 【要点梳理】 知识点一、感生电动势和动生电动势 由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同,一般分为两种:一种是磁场不变,导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势,这种电动势称作动生电动势,另外一种是导体不动,由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作感生电动势。 1.感应电场 19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出,变化的磁场会在周围空间激发一种电场,我们把这种电场叫做感应电场。 静止的电荷激发的电场叫静电场,静电场的电场线是由正电荷发出,到负电荷终止,电场线不闭合,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是封闭的,如图所示,如果空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动,而产生感应电流,或者说导体中产生感应电动势。 要点诠释:感应电场是产生感应电流或感应电动势的原因,感应电场的方向也可以由楞次定律来判断。感应电流的方向与感应电场的方向相同。 2.感生电动势 (1)产生:磁场变化时会在空间激发电场,闭合导体中的自由电子在电场力的作用下定向运动,产生感应电流,即产生了感应电动势。 (2)定义:由感生电场产生的感应电动势成为感生电动势。 (3)感生电场方向判断:右手螺旋定则。 3、感生电动势的产生 由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势,感生电动势在电路中的作用就是充当电源,其电路是内电路,当它和外电路连接后就会对外电路供电。 变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场,导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力,对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为cos B E nS t ?θ?= . 知识点二、洛伦兹力与动生电动势 导体切割磁感线时会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么呢?导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关?他是如何将其他形式的能转化为电能的? 1、动生电动势

【精品专题】动量定理与电磁感应地综合应用

动量定理与电磁感应的综合应用 姓名:____________ 【例题精讲】 例1:如图所示,水平面上有两根相距0.5m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=3Ω的定值电阻;有一质量m=0.1kg,长L=0.5m,电阻r=1Ω的导体棒ab,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=1T,在t=0s开始,使ab以v0=10m/s的初速度向右运动,直至ab停止,求: (1)t=0时刻,棒ab两端电压; (2)整个过程中R上产生的总热量是多少; (3)整个过程中ab棒的位移是多少 针对训练1-1:如图所示,两条相距L的光滑平行金属导轨位于同一竖直面(纸面)内,其上端接一阻值为R的电阻;在两导轨间OO′下方区域内有垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。现使电阻为r、质量为m的金属棒ab由静止开始自OO′位置释放,向下运动距离d后速度不再变化。(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). (1)求棒ab在向下运动距离d过程中回路产生的总焦耳热; (2)棒ab从静止释放经过时间t0下降了0.5d,求此时刻的速度大小。

针对训练1-2:(浙江2015年4月选考)如图所示,质量m=3.0×10-3kg的“”型金属细框竖直放置在两水银槽中,“”型框的水平细杆CD长l=0.20 m,处于磁感应强度大小B1=1.0 T、方向水平向右的匀强磁场中,有一匝数n=300匝、面积S=0.01 m2的线圈通过开关K与两水银槽相连。线圈处于与线圈平面垂直的、沿竖直方向的匀强磁场中,其磁感应强度B2的大小随时间t变化的关系如图所示。 (1)求0~0.10 s线圈中的感应电动势大小; (2)t=0.22 s时闭合开关K,若细杆CD所受安培力方向竖直向上,判断CD中的电流方向及磁感应强度B2的方向; (3)t=0.22 s时闭合开关K,若安培力远大于重力,细框跳起的最大高度h=0.20 m,求通过细杆CD的电荷量。 针对训练1-3:(浙江2017年11月选考)所图所示,匝数N=100、截面积s=1.0×10-2m2、电阻r=0.15Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场B1,其变化率k=0.80T/s。线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d=0.20m的竖直导轨,下端连接阻值R=0.50Ω的电阻。一根阻值也为0.50Ω、质量m=1.0×10-2kg的导体棒ab搁置在等高的挡条上。在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B2。接通开关S后,棒对挡条的压力恰好为零。假设棒始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻。 (1)求磁感应强度B2的大小,并指出磁场方向; (2)断开开关S后撤去挡条,棒开始下滑,经t=0.25s后下降了h=0.29m,求此过程棒上产生的热量。

2019届高考物理二轮复习 计算题题型专练(五)电磁感应规律的综合应用

计算题题型专练(五) 电磁感应规律的综合应用 1.如图所示,两根间距为L =0.5 m 的平行金属导轨,其cd 左侧水平,右侧为竖直的1 4圆 弧,圆弧半径r =0.43 m ,导轨的电阻与摩擦不计,在导轨的顶端接有R 1=1.5 Ω的电阻,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,现有一根电阻R 2=10 Ω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a =1.5 m/s 2 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,开始运动的水平拉力F =1.5 N ,经2 s 金属杆运动到cd 时撤去拉力,此时理想电压表的示数为1.5 V ,此后金属杆恰好能到达圆弧最高点ab ,g =10 m/s 2 ,求: (1)匀强磁场的磁感应强度大小; (2)金属杆从cd 运动到ab 过程中电阻R 1上产生的焦耳热。 解析 (1)金属杆运动到cd 时,由欧姆定律可得 I =U R 1 =0.15 A 由闭合电路的欧姆定律可得E =I (R 1+R 2)=0.3 V 金属杆的速度v =at =3 m/s 由法拉第电磁感应定律可得E =BLv ,解得B =0.2 T (2)金属杆开始运动时由牛顿第二定律可得F =ma ,解得 m =1 kg 金属杆从cd 运动到ab 的过程中,由能量守恒定律可得Q =12 mv 2 -mgr =0.2 J 。

故Q= R1 R1+R2 Q=0.15 J。 答案(1)0.2 T (2)0.15 J 2.如图所示,两条间距L=0.5 m且足够长的平行光滑金属直导轨,与水平地面成α=30°角固定放置,磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上,质量m ab =0.1 kg、m cd=0.2 kg的金属棒ab、cd垂直导轨放在导轨上,两金属棒的总电阻r=0.2 Ω,导轨电阻不计。ab在沿导轨所在斜面向上的外力F作用下,沿该斜面以v=2 m/s的恒定速度向上运动。某时刻释放cd,cd向下运动,经过一段时间其速度达到最大。已知重力加速度g=10 m/s2,求在cd速度最大时,求: (1)abcd回路的电流强度I以及F的大小; (2)abcd回路磁通量的变化率以及cd的速率。 解析(1)以cd为研究对象,当cd速度达到最大值时,有:m cd g sin α=BIL① 代入数据,得:I=5 A 由于两棒均沿斜面方向做匀速运动,可将两棒看作整体,作用在ab上的外力:F=(m ab +m cd)g sin α② (或对ab:F=m ab g sin α+BIL) 代入数据,得:F=1.5 N (2)设cd达到最大速度时abcd回路产生的感应电动势为E,根据法拉第电磁感应定律,

电磁感应在生活中的应用

电磁感应在生活中的应用 摘要:电磁感应现象是放在变化磁通量中的导体,会产生电动势,一般表现为两种形式,即动生电动势与感生电动势。对这两种电动势从产生机制、能量转换等角度分别进行描述,来理解它们的统一和区别。电磁感应现象在生活中有很多的应用,对常见的几种例子分别进行阐述,对该现象有更具体的理解。 关键词:电磁感应定律电动势应用 一、电磁感应定律 不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势,电路已经具备了随时输出电能的能力。如果电路闭合,将会在回路中产生感应电流。这一现象是迈克尔·法拉第于1831年发现的,因此被称之为法拉第电磁感应定律。这是自奥斯特发现了电流产生磁场之后,在电磁学中的另一伟大发现,它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了基础。 通过实验表明,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电动势和感应电流。若电路不闭合,则电路没有电流,只存在感应电动势,感应电动势与穿过这一电路相对任一参照形成闭合环路的磁通量变化率成正比,方向用楞次定律判断。即无论回路是否闭合,都会产生感应电动势: ε = -dφ/dt 感应电动势的存在不以导体存在为前提,根据复合函数求导及磁通量与磁感应强度关系,当上式中线圈匝数 n = 1 时,又可写为 ε = -d( ∫BdS) / dt = -∫( B / t) dS -∫B ( dS) / t 二、电动势 上式中,第一项表示线圈不动时磁感应强度 B随时间变化所产生的感应电动势,又称感生电动势,变压器及无线信号的接收天线是其典型应用; 第二项表示空间磁场不变,线圈面积变化产生的感应电动势,又称动生电动势,其典型应用于发电机。 1.动生电动势 回路或其一部分在磁场中的相对运动所产生的感应电动势,即变,称之为动生电动势。

广东高考电磁感应定律综合应用复习

广东高考电磁感应定律综合应用复习 (2009?广东)如图(a )所示,一个电阻值为R ,匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路,线圈的半径为r 1,在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图(b )所示,图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0导线的电阻不计,求0至t 1时间内 (1)通过电阻R 1上的电流大小和方向; (2)通过电阻R 1上的电量q 及电阻R 1上产生的热量. (2012广东物理)35.(18分)如图17所示,质量为M 的导体棒ab ,垂直放在相距为l 的平行光滑金属导轨上。导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B 、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中。左侧是水平放置、间距为d 的平行金属板。R 和R x 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。 (1)调节R x =R ,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I 及棒的速率v 。 (2)改变R x ,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m 、带电量为+q 的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的R x 。 图17 R x R d a b l B θ

(2013广东卷)图19(a )所示,在垂直于匀强磁场B 的平面内,半径为r 的金属圆盘绕过圆心O 的轴承转动,圆心O 和边缘K 通过电刷与一个电路连接。电路中的P 是加上一定正向电压才能导通的电子元件。流过电流表的电流I 与圆盘角速度ω的关系如图19(b )所示,其中ab 段和bc 段均为直线,且ab 段过坐标原点。ω>0代表圆盘逆时针转动。已知:R=3.0Ω,B=1.0T ,r=0.2m 。忽略圆盘,电流表和导线的电阻。 (1)根据图19(b )写出ab 、bc 段对应的I 与ω的关系式; (2)求出图19(b )中b 、c 两点对应的P 两端的电压U b 、U c ; (3)分别求出ab 、bc 段流过P 的电流I P 与其两端电压U P 的关系式。 (2014广一模)35.(18分)如图,匀强磁场垂直铜环所在的平面,导体棒a 的一端固定在铜环的圆心O 处,另一端紧贴圆环,可绕O 匀速转动.通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P 、Q 连接成如图所示的电路,R 1、R 2是定值电阻.带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M 点,被拉起到水平位置;合上开关K ,无初速度释放小球,小球沿圆弧经过M 点正下方的N 点到另一侧. 已知:磁感应强度为B ;a 的角速度大小为ω,长度为l ,电阻为r ;R 1=R 2=2r ,铜环电阻不计;P 、Q 两板间距为d ;带电的质量为m 、电量为q ;重力加速度为g .求: (1)a 匀速转动的方向; (2)P 、Q 间电场强度E 的大小; (3)小球通过N 点时对细线拉力T 的大小. A I /c b a ) //(s rad ω15-30 -45 -60 -60 45 30 15 4.03.02.01 .01 .0-2 .0-3.0-4 .0-卓越教育李咏华作图 图19(b ) R 1 N O a K l d P Q M R 2 B

电磁感应及其应用

一、选择题 (11·河池)9.科学家的发明与创造推动了人类文明的进程。在下列科学家中,首先发现电磁感应现象的是A.法拉第 B.焦耳 C.奥斯特 D.安培 答案:A (11·苏州)10.如图所示,导体AB水平置于蹄形磁铁的磁场中,闭合开关后,导体AB在下列运动情况中,能使图中小量程电流表指针发生偏转的是 A.静止不动 B.水平向右运动 C.竖直向上运动 D.竖直向下运动 答案:B (11·宿迁)11.如图所示装置可探究感应电流产生的条件,下面操作中能产生感应电流的是 A.保持磁铁静止,将导体棒ab上下移动 B.保持导体棒ab静止,将磁铁左右移动 C.保持导体棒ab静止,将磁铁上下移动 D.保持导体棒ab静止,将磁铁沿导体棒ab方向前后移动答案:B

(11·连云港)5.关于发电机的工作原理,下列说法正确的是 A.电流的热效应 B.电流周围存在磁场 C.电磁感应现象 D.磁场对通电导体的作用 答案:C (11·南京)7.如图所示的四幅图中能说明发电机工作原理的是 答案:A (11·肇庆)9.如右图所示,以下四种措施不能 ..使电流表指针偏转的是 A.将条形磁铁向下插入线圈 B.将条形磁铁从线圈中抽出 C.让条形磁铁静止在线圈中 D.条形磁铁静止而将线圈向上移动 答案:C (11·无锡)11.如图所示为“探究感应电流产生条件”

的实验装置.回顾探究过程,以下说法正确的是 A.让导线ab在磁场中静止,蹄形磁体的磁性越强,灵敏电流计指针偏转角度越大 B.用匝数较多的线圈代替单根导线ab,且使线圈在磁场中静止,这时炙敏电流计指针偏转角度增大 C.蹄形磁体固定不动.当导线ab沿水平方向左右运动时,灵敏电流计指针会发生偏转 D.蹄形磁体固定不动,当导线ab沿竖直方向运动时,灵敏电流计指针会发生偏转 答案:C (11·兰州)13.关于电磁感应现象,下列说法正确的是 A.电磁感应现象中机械能转化为电能 B.感应电流的方向只跟导体运动方向有关 C.感应电流的方向只跟磁场方向有关 D.导体在磁场中运动,能够产生感应电流 答案:A (11·泉州)4.在如图所示的实验装置图中能够说明电磁感应现象的是

法拉第电磁感应定律的应用

法拉第电磁感应定律 2.确定目标 本节课讲解应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势问题,会区别感应电动势平均值和瞬时值。 二 精讲精练 (一)回归教材、注重基础 例 (见教材练习题P21 T2)如图甲所示,匝数为100匝,电阻为5Ω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,线圈内有指向纸内方向的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)求电压表的读数?确定电压表的正极应接在A 还是接在B ? (2)若在电压表两端并联一个阻值为20Ω的电阻R .求通过电阻R 的电流大小和 方向? ,面 时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过,则该段时间线圈两12)t B --

变式3.如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上,大小为 B,用电阻率为ρ、横 截面积为S的导线做成的边长为L的正方形线框abcd水平放置,OO′为过ad、bc 两边中点的直线,线框全部都位于磁场中.现把线框右半部分固定不动,而把线框 左半部分以OO′为轴向上转动60°,如图中虚线所示。若转动后磁感应强度随时 间按kt 变化(k为常量),求: B B+ = (1)在0到t 0时间内通过导线横截面的电荷量? (2)t0时刻ab边受到的安培力? (三)真题检测,品味高考 1.(2014·新课标全国Ⅰ)如图 (a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上.在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是( )

2. (2012·福建)如图甲,在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B 的匀 强磁场,在此区域内,沿水平面固定一半径为r 的圆环形光滑细玻璃管,环心0在区域中心。一质量为m 、带电量为q (q>0)的小球,在管内沿逆时针方向(从上向下看)做圆周运动。已知磁感应强度大小B 随时间t 的变化关系如图乙所示(T0为已知量)。设小球在运动过程中电量保持不变,对原磁场的影响可忽略。当t=0T 到t=05.1T 这段时间内的磁感应强度增大过程中,将产生涡旋电场,其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆,同一条电场线上各点的场强大小相等.求:这段时间内,细管内涡旋电场的场强大小E 。 (四)拓展深挖、把握先机 拓展:如图甲所示,匝数为n 匝,电阻为r,半径为a 的线圈两端A 、B 与电容为C 的电容器 和电阻R 相连,线圈中的磁感应强度按图乙所示规律变化(取垂直纸面向内方向为正方向)。求: (1)流过电阻的电流大小为多少? (2)电容器的电量为多少? 三 总结归纳 1. 应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势。 2. 会判断导体两端电势的高低。

高中物理-电磁感应综合应用练习

高中物理-电磁感应综合应用练习 1.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( ) A.在P和Q中都做自由落体运动 B.在两个下落过程中的机械能都守恒 C.在P中的下落时间比在Q中的长 D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大 解析:选C.小磁块下落过程中,在塑料管Q中只受到重力,而在铜管P中还受到向上的磁场力,即只在Q中做自由落体运动,故选项A、B错误;小磁块在P 中加速度较小,故在P中下落时间较长,落至底部时在P中的速度较小,选项C正确,D错误. 2.(多选)如图所示,竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,最后又落回原处,运动过程中线圈平面保持在竖直平面内,不计空气阻力,则( ) A.上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功 B.上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功 C.上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率 D.上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率 解析:选AC.线圈上升过程中,加速度增大且在减速,下降过程中,运动情况比较复杂,有加速、减速或匀速等,把上升过程看成反向的加速,可以比较当运动到同一位置时,线圈速度都比下降过程中相应的速度要大,可以得到结论:上升过程中克服安培力做功多;上升过程时间短,所以上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率,故正确选项为A、C.

3.如图所示,有两个相邻的有界匀强磁场区域,磁感应强度的大小均为B,磁场方向相反,且与纸面垂直,磁场区域在x轴方向宽度均为a,在y轴方向足够宽.现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域.若以逆时针方向为电流的正方向,在以下选项中,线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是( ) 解析:选 C.线框从开始进入到全部进入第一个磁场过程,磁通量向里增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针方向,故B一定错误;因切割的有效长度均匀增大,故由E=BLv可知,电动势也均匀增加,而在全部进入第一个磁场时,磁通量达最大,该瞬间变化率为零,故电动势也为零,故A错误;当线框开始进入第二个磁场时,线框中磁通量向里减小,则可知电流方向为顺时针方向,故D错误;而进入第二个磁场后,分处两磁场的线框两部分产生的电流相同,且有效长度是均匀变大的,当将要全部进入第二个磁场时,线框中电流达最大2I0.故C正确.4.(多选)如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R.质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv(F0、k是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好.金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为F A,电阻R 两端的电压为U R,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图象可能正确的有( )

动量定理在电磁感应中的应用

动量定理在电磁感应中的应用 例1.如图所示,在光滑的水平面上,有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内,有一个边长为a(a

滑动,先固定a释放b,当b速度达到10m/s时,再释放a,经过1s 时间 a的速度达到12m/s,则() A.当va=12m/s时,vb=18m/s B. 当va=12m/s时,vb=22m/s C.若导轨很长,它们最终的速度必相同 D.它们最终速度不相同,但速度差恒定 (2003年全国理综卷)如图5所示,两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计。导轨间的距离l=0.20m。两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω。在t=0时刻,两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动。经过t=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2,问此时两金属杆的速度各为多少?

电磁感应综合应用

电磁感应综合应用 1.闭合矩形导线框abcd 固定在匀强磁场中,磁场的方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图所示。规定垂直纸面向里为磁场的正方向,abcda 的方向为线框中感应电流的正方向,水平向右为安培力的正方向。关于线框中的电流i 与ad 边所受的安培力F 随时间t 变化的图象,下列正确的是( ) 2.如图所示,平行于y 轴的导体棒以速度v 向右匀速直线运动,经过半径为R 、磁感应强度为B 的圆形匀 强磁场区域,导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x 关系的图像是(A) 3.电阻R 、电容C 与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N 极朝下,如图所示,现使磁铁开始自由下落,在N 极接近线圈上端的过程中,流过R 的电流 方向和电容器极板的带电情况是( ) A .从a 到b ,上极板带正电 B .从a 到b ,下极板带正电 C .从b 到a ,上极板带正电 D .从b 到a ,下极板带正电 4.用相同导线绕制的边长为L 或2L 的四个闭合导体线框,以相同的速 度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线框进入磁场的过程中, M 、z 两点间的电压分别为U a 、U b 、U c 和U d 。下列判断正确的是 A .U a <U b <U c <U d B .U a <U b <U d <U c C .U a =U b <U c =U d D .U b <U a <U d <U c 5.如右图所示,在匀强磁场B 中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟固定的 大导体矩形环M 相连接,导轨上放一根金属导体棒ab 并与导轨紧密接触,磁感 应线垂直于导轨所在平面。若导体棒匀速地向右做切割磁感线的运动,则在此 过程中M 所包围的固定闭合小矩形导体环N 中电流表内 ( ) A.有自下而上的恒定电流 B .产生自上而下的恒定电流 C .电流方向周期性变化 D .没有感应电流 6.如图所示电路中,L 是一电阻可忽略不计的电感线圈,a 、b 为L 上的左右两端点, A 、 B 、 C 为完全相同的三个灯泡,原来电键K 是闭合的,三个灯泡均在发光。某时 刻将电键K 打开,则下列说法正确的是( ) A .a 点电势高于b 点,A 灯闪亮后缓慢熄灭 B .b 点电势高于a 点,B 、 C 灯闪亮后缓慢熄灭 C .a 点电势高于b 点,B 、C 灯闪亮后缓慢熄灭 D .b 点电势高于a 点,B 、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭 7.如图甲所示, MN 左侧有一垂直纸面向里的匀强磁场。现将一边长为l 、质量为m 、电阻为R 的正方形金属线框置于该磁场中,使线框平面与磁场垂直,且bc 边与磁场边界MN 重合。当t=0时,对线框施加一水平拉力F ,使线框由静止开始向右做匀加速直线运动;当t=t 0时,线框的ad 边与磁场边界MN 重合。图乙为拉力F 随时间变化的图线。由以上条件可知,磁场的磁感应强度B 的大小为 A .B = .B =C .B = . B = a d 0F 03F 0甲乙××××××B ××××

[整理]电磁感应中应用型创新型试题九例

电磁感应中应用型创新型试题九例 电磁感应中应用型创新型试题是指以电磁感应的知识在实际生活、生产中的应用,以科技新成果为背景材料编制而成的起点高、落点低、立意新的试题。电磁感应中有很多很好这样的试题,现略举十例如下。 1、以地磁场为背景材料 题1:为了控制海洋中水的运动,海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测水的流速。某课外活动兴趣小组有四个成员甲、乙、丙、丁组成,前去海边某处测量水流速度,假设该处地磁场的竖直分量已测出为B,该处的水流是南北流向。问下列测定方法可行的是 ( ) A.甲将两个电极在水平面沿水流方向插入水流中,测出两极间距离L及相连测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=U/BL. B.乙将两个电极在水平面上沿垂直水流向插入水流中,测出两极间距离L及两极相连测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=U/BL. C.丙将两个电极沿垂直海平面方向插入水流中,测出两极间距离L及两极相连测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=U/BL. D.丁将两个电极在水平面上沿任意方向插入水流中,测出两极间距离L及两极相连测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=U/BL. 解析:该课外活动兴趣小组是利用两电极间的水流动切割地磁场运动产生的感应电动势来测水的流速的。要求两电极的连线、水的流动方向、地磁场的竖直分量三者相互垂直,故B选项正确。 2、以血液流速测量仪为背景材料 题2:一种测量血管中血流速度的仪器原理如图1所示,在动脉血管两侧分别安装电极并加 有磁场,设血管直径是20mm,磁场的磁感应强度为0.08T,电压表测出的电压为0.10mV,则血流速 度为 m/s .

对电磁感应定律的理解和应用

第18卷 第12期 武汉科技学院学报 Vol.18 No.12 2005年12月 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND ENGINEERING Dec. 2005 对电磁感应定律的理解和应用 袁作彬 (湖北民族学院 物理系,湖北 恩施 445000) 摘要:电磁感应定律是电磁学中的一条重要定律,它的两种表述形式,分别反映了电磁感应的宏观表现和微 观机制。对电磁感应定律的理解和运用是电磁学教学的一个重要内容。分析了现行教材中用法拉第电磁感应 定律判定感应电动势方向方法的弊端,提出了一种简便方法,并给出了验证的实例。 关键词:法拉第电磁感应定律;感应电动势;右手定则 中图分类号:O441.3 文献标识码:B 文章编号:1009-5160(2005)-0147-02 电磁感应定律是电磁学教学中的重要内容,结合教学实践,谈谈对于电磁感应定律两种表述及利用法拉第电磁感应定律判断感应电动势的简便方法。 1 电磁感应定律的两种表述 电磁感应定律是电磁学的重要规律,它有两种表述形式。电磁感应定律的第一种表述为: t d d φε?= (1) 式(1) 是电磁感应的宏观表现,它表明当通过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,回路中就产生感应电动势(不论引起磁通量变化的原因是什么)。同时,无论回路的绕行方向怎样选择,ε总与t d d φ的符号相反。 进一步分析引起磁通量变化的原因,有电磁感应定律的第二种表述:[1~3] →→ →→→?????×=∫∫∫S d t B l d B L S )(νε (2) 式(2)中的第一项就是由于导体运动而产生的动生电动势()d L B d l εν→→→ =×?∫,第二项则是由于磁场变化而产生的感生电动势S d t g ∫∫??=ε,式(2)反映出电磁感应的微观机制。由此可以看出,动生电动势和感生电动势的物理过程是有区别的。关于这两种表述表述是否等价的问题,有许多文献讨论,至今仍无定论。[4~6] 2 电磁感应定律的应用 式(2)所示的第二种表述是从微观机理出发揭示电磁感应现象,它不仅揭示了电磁感应现象的微观本质,而且也便于应用。利用式(2),既可以方便地计算由非闭合导体在磁场中做切割磁力线运动而产生的动生电动势,也便于计算静止的闭合导体由于磁场变化而产生的感生电动势,当然也可以计算闭合导体在变化的磁场中运动时产生的感应电动势。 对于第一种表述,现行教材中是这样处理的:在讨论ε的正负之前,将回路的绕向与以回路为边界的曲面法向矢量n r 统一在右手螺旋定则下。在图1所示的四种情形中,一律规定回路的绕向如图中虚线所示,按右手定则,以它为边界的曲面法 收稿日期:2005-08-23 作者简介:袁作彬(1966-),讲师,硕士,研究方向:理论物理.

京改版物理九年级全一册:12.7电磁感应及其应用-教案

电磁感应及其应用

三、新课教学: (一)电磁感应现象 1.教师讲解:发现电磁感应现象的背景 1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁 效应,揭开了物理研究的新篇章——电磁学的研究。 英国的科学家法拉第1821年开始涉足电磁学领域。 他坚持统一和对称的观念,认为电和磁可以相互转 换。他坚信通过磁场一定能够产生电流。然而道路 并不是平坦的,他于1922年12月、1825年11月和 1828年4月做过三次集中的实验,由于实验指导思 想错误,实验都以失败而告终。1831年1月,法拉 第重新设计了实验方案,终于在8月29日实现了他 坚信的愿望。利用磁场获得了电流,这一现象叫做 电磁感应现象。在线圈中产生的电流叫做感应电流。 今天我们将遵循前辈科学家的足迹,通过实验 探究、科学地归纳概括的方法,来认识这一重要的 现象,即通过你们的双手劳动来制造感应电流;通 过科学的归纳、概括的方法来得到产生感应电流的 条件。 学生倾听 体验科学进 程 激发实验的 愿望 2.电磁感应现象演示 (1)条形磁铁插入或拔出大线圈,有感应电流产生,且感应电流的方向不 同。 (2)转动简易电动机的转轴(线圈在磁场中转动),有感应电流产生,且 感应电流的方向不同。 (3)导线在磁场中切割磁感线,有感应电流产生,且感应电流的方向不同。 (注:若磁场不是足够强,切割速度不够快,灵敏电流计不能观察出感应电流, 将切割磁感线的导线两端接入示波器的YY’输入端,可观察到电子束的偏转) 培养学生分 析概括能力

(4)电键打开或闭合,有感应电流产生,且感应电流的方向不同。 (注:法拉第最初发现电磁感应现象时所作的实验,下图) 改变滑动变阻器的电阻,有感应电流产生,且感应电流的方向不同。 小螺线管插入或从拔出,有感应电流产生,且感应电流的方向不同。 教师小结:法拉第从第一个成功实验开始茅塞 顿开,立即领悟到,“磁生电”是一种在变化、运动 的过程中才能出现的现象。于是他动手做了几十个 实验,深藏不露的各种“磁生电”的现象喷涌而出。 正像今天我们所做的实验一样。在我们所作的这些 实验中产生感应电流的共同特点是什么呢?如何概 括感应电流产生的条件呢?在讨论这一条件时,首 先我们先学习一个重要的概念——磁通量(磁场通 过的量)。 继续介绍学 史的内容 提出问题激 发学生思考 3.讲清磁通量的概念: 复习:磁感应强度的概念 教师:我们知道,磁场的强弱(即磁感应强度) 可以用磁感线的疏密来表示。如果一个面积为S的 面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置,则穿 过这个面的磁感线的条数就是确定的。我们把B与S 的乘积叫做穿过这个面的磁通量。 1.定义:面积为S,垂直匀强磁场B放置,则 B与S乘积,叫做穿过这个面的磁通量,用Φ表示。 2.公式:BS = Φ单位:韦伯((Wb) 1Wb=1T·m2注意S的意义 3.对磁通量的理解:磁通量可以用穿过线圈平 面的磁感线的条数形象的讨论。 注意:磁通量不是矢量,但它是有方向的。 模拟电磁感应现象的多媒体课件,进行多媒体 辅助教学(各组实验的模拟,突出磁通量的变化) 通过多媒体 课件的生动 直观的画 面,教师启 发学生找出 以上操作能 够产生感应 电流的共同 点。 4.共同得出产生感应电流的条件: (1)闭合的导体回路; (2)穿过回路的磁通量必须发生变化。 引导学生分析磁通量发生变化的因素: 由Φ=B·Ssinθ可知:当①磁感应强度B发生 变化;②线圈的面积S发生变化;③磁感应强度B 学生讨论 培养学生分 析概括的能 力

2021年新教材高中物理课时作业8电磁感应定律的综合应用 人教版选择性276

课时作业(八) 电磁感应定律的综合应用 一、单项选择题 1.单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化图像如图所示,则( ) A .在t =0时,线圈中磁通量最大,感应电动势也最大 B .在t =1×10-2 s 时,感应电动势为零 C .在t =2×10-2 s 时,感应电动势为零 D .在0~2×10-2 s 时间内,线圈中感应电动势的平均值为零 2.如图所示,线圈面积S =1×10-5 m 2 ,匝数n =100,两端点连接一电容器,其电容C =20 μF.线圈中磁场的磁感应强度按ΔB Δt =0.1 T/s 增加,磁场方向垂直线圈平面向里,那么 电容器所带电荷量为( ) A .1×10-7 C B .1×10-9 C C .2×10-9 C D .3×10-9 C 3. 夏天将到,在北半球,当我们抬头观看教室内的电风扇时,发现电风扇正在逆时针转动.金属材质的电风扇示意图如图所示,由于电磁场的存在,下列关于A 、O 两点的电势及电势差的说法,正确的是( ) A .A 点电势比O 点电势高 B .A 点电势比O 点电势低 C .A 点电势和O 点电势相等

D .扇叶长度越短,U AO 的电势差数值越大 4.如图,在同一水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 2l 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( ) 5.如图所示,在竖直平面内有一金属环,环半径为0.5 m ,金属环总电阻为2 Ω,在整个竖直平面内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B =1 T ,在环的最高点上方0.5 m 处的A 点用铰链连接一长度为1.5 m 、电阻为3 Ω的均匀导体棒AB ,当导体棒AB 摆到竖直位置时,导体棒B 端的速度为3 m/s.已知导体棒下摆过程中紧贴环面且与金属环有良好接触,则导体棒AB 摆到竖直位置时AB 两端的电压大小为( ) A .0.4 V B .0.65 V C .2.25 V D .4.5 V 二、多项选择题 6. 如图所示,固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙,导轨左端连接一个电阻R ,质量为m 的金属棒(电阻也不计)放在导轨上,并与导轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.用水平恒力F 把棒ab 从静止起向右拉动的过程中,下列说法正确的是( ) A .恒力F 做的功等于电路产生的电能 B .恒力F 和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能

电磁感应现象及电磁在生活中的应用

电磁感应现象及电磁在生活中的应用 摘要:电磁感应,也称为磁电感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流。 电磁反应是一个复杂的过程,其运用到现实生活中的技术(例如:电磁炉、微波炉、蓝牙技术、磁悬浮列车等等)。是经过很多人的探索和努力一步一步走到现在的。 正文: 电磁感应的定义:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应现象。本质是闭合电路中磁通量的变化。由电磁感应现象产生的电流叫做感应电流。 电磁感应的发现:1831年8月,法拉第把两个线圈绕在一个铁环上,线圈A 接直流电源,线圈B接电流表,他发现,当线圈A的电路接通或断开的瞬间,线圈B中产生瞬时电流。法拉第发现,铁环并不是必须的。拿走铁环,再做这个实验,上述现象仍然发生。只是线圈B中的电流弱些。为了透彻研究电磁感应现象,法拉第做了许多实验。1831年11月24日,法拉第向皇家学会提交的一个报告中,把这种现象定名为“电磁感应现象”,并概括了可以产生感应电流的五种类型:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第之所以能够取得这一卓越成就,是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念,支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系,为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。 电磁感应是指因磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现,乃是电磁学中伟大的成就之一。它不仅让我们知道电与磁之间的联系,而且为电与磁之间的转化奠定了基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。 若闭合电路为一个n匝的线圈,则又可表示为:式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb ,Δt为发生变化所用时间,单位为s.ε为产生的感应电动势,单位为V。 磁通量:设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度为B,平面的面积为S。(1)定义:在匀强磁场中,磁感应强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。 (2)公式:Φ=BS 当平面与磁场方向不垂直时: Φ=BS⊥=BScosθ(θ为两个平面的二面角) (3)物理意义

电磁感应中的综合应用

电磁感应中的综合应用 一、电磁感应中的电路问题 1. 切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路产生感应电动势, 确定感应电动势和内阻 2. 正确分析电路的结构,画出等效电路图 3. 利用电路规律求解?主要闭合电路欧姆定律、串并联电路性质特点、电功、 解未知物理量. 1. 把总电阻为2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为 a 的圆环,水平固定在 竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中,如右图所示,一长度为2a, 电阻等于R,粗细均匀的金属棒 MN 放在圆环上,它与圆环始终保持良 好的电接触.当金属棒以恒定速度 v 向右移动经过环心 0时,求: (1)棒上电流的大小和方向; ⑵棒两端的电压UMN ⑶在圆环和金属棒上消耗的总热功率. 0.4 0 6 0 3,th 则这部分电路就是等效电源, 电热的公式.求 R =0.6 Q 的电 B =0.6T 的匀强磁场,磁场区域宽 D =0.2m ,细金属棒A 1和 A 2用长为2 D =0.4m 的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直.每根金属棒 在导轨间 的电阻均为 r =0.3 Q 导轨电阻不计.使金属棒以恒定速度 v =1.0m/s 沿导轨向右穿越 磁场.计算从金属棒A 1进入磁场(t =0) 电流强度,并在图(b )中画出. 2.如图(a )所示,水平放置的两根据平行金属导轨,间距 阻.区域abed 内存在垂直于导轨平面 L=0.3m ,导轨左端连接 到A 2离开磁场的时间内,不同时间段通过电阻R 的 *9 A1* li A M fe I 如 0 16 □ 14 0 0,10 0 00 0 06 0.04 0.02 ■ III II ■III X- X X X X X X X X X X X 用 X X V

龙江中学电磁感应定律的综合应用专题

电磁感应应用四类问题应用题 班级:学号:姓名: 考点1. 解决电磁感应现象中力学问题 1.如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R ,质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦,棒与导轨的电阻均不计,整个装置放在匀强磁场中,棒的有效长度为L 、电阻为R 0,磁场的大小为B ,磁场方向与导轨平面垂直, (1)棒由静止释放,最终的速度等于多大? (2)如果棒开始从上方没有磁场的地方自由下降落入磁场,请分析棒可能的运动规律,最终的速度有什么关系? 2.如图10-3-1所示,两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上,两导轨间距为L 0、M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻。一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上,并与 导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab 杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。 (1)由b 向a 方向看到的装置如图所示,请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图; (2)在加速下滑过程中,当ab 杆的速度大小为v 时,求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小; (3)求在下滑过程中,ab 杆可以达到的速度最大值。 3.如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m 、导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R 的电阻,匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg ,电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25. (1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小. (2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R 消耗的功率为8W ,求该速度的大小. (3)在上问中,若R =2Ω,金属棒中的电流方向由a 到b ,求磁感应强度的大小与方向(g =10m/s 2,sin37°=0.6,cos37°=0.8) 考点2. 解决电磁感应现象中电路问题 1.如图所示,圆环a 和b 的半径之比为1R ∶22R =∶1,且都是由粗细相同的同种材料的导线构成,连接两环的导线电阻不计,匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化,那么,当只有a 环置于磁场中与只有b 环置于磁场中两种情况下,A 、B 两点的电势差之比为… ( ) A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.4∶1 12.(18分)(2012山东济宁调研,16)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1 500匝,横截面积S=20 cm 2 .螺线管导线电阻r=1.0 Ω 14R ,=.0Ω25R ,=.0 Ω,C F μ.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1R 的电功率; (3)S 断开后,求流经2R 的电荷量. 3.(9分)如图,水平放置的光滑的金属导轨M 、N ,平行地置于匀强磁场中,间距为L ,金属棒ab 的质量为m ,电阻为r ,放在导轨上且与导轨垂直。磁场的磁感应强度大小为B ,方向与导轨平面成夹角α且与金属棒ab 垂直,定值电阻为R ,导轨电阻和电源的内电阻不计。当电键闭合的瞬间,棒ab 的加速度大小为a ,求: (1)电源电动势为多大? (2)此时金属棒ab 两端的电压U 10-3-1

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