培優(yōu)-易錯(cuò)-難題電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況輔導(dǎo)專題訓(xùn)練(編輯修改稿)
2025-03-31 22:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 固定于豎直平面內(nèi)的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌關(guān)于豎直軸線對(duì)稱，OP＝OQ＝，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律為B＝B0－kt(其中k為大于0的常數(shù))．一質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R、粗細(xì)均勻的導(dǎo)體棒鎖定于OP、OQ的中點(diǎn)a、b位置．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)锽0后保持不變，同時(shí)將導(dǎo)體棒解除鎖定，導(dǎo)體棒向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，： (1)解除鎖定前回路中電流的大小及方向； (2)滑到導(dǎo)軌末端時(shí)的加速度大??； (3)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱． 【答案】⑴，順時(shí)針?lè)较蚧騜→a；⑵g－；⑶【解析】【分析】【詳解】⑴導(dǎo)體棒被鎖定前，閉合回路的面積不變，＝k由法拉第電磁感應(yīng)定律知：E＝＝＝由閉合電路歐姆定律知：I＝＝由楞次定律知，感應(yīng)電流的方向：順時(shí)針?lè)较蚧騜→a⑵導(dǎo)體棒剛離開(kāi)導(dǎo)軌時(shí)受力如圖所示根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：E＝根據(jù)閉合電路歐姆定律知：I＝根據(jù)安培力公式有：F＝解得：F＝由牛頓第二定律知：mg－F＝ma解得：a＝g－⑶由能量守恒知：mgh＝＋Q由幾何關(guān)系有：h＝解得：Q＝－8．在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n=1000匝，橫截面積S=20cm2．螺線管導(dǎo)線電阻r=，R1=，R2=，C=30μF．在一段時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化．求：（1）求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；（2）S斷開(kāi)后，求流經(jīng)R2的電量．【答案】（1）；（2）【解析】【分析】【詳解】（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：；（2）電路電流，電阻兩端電壓，電容器所帶電荷量，S斷開(kāi)后，流經(jīng)的電量為；【點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)與電路的綜合，知道產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分相當(dāng)于電源，運(yùn)用閉合電路歐姆定律進(jìn)行求解．9．如圖(a)所示，平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L＝ m．導(dǎo)軌右端接有阻值R＝1 Ω的電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好．導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bd連線與導(dǎo)軌垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間t變化，規(guī)律如圖(b)所示；同一時(shí)刻，棒從導(dǎo)軌左端開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1 s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)．若使棒在導(dǎo)軌上始終以速度v＝1 m/s做直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的電動(dòng)勢(shì)E大小；(2)棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大安培力F，以及棒通過(guò)三角形abd區(qū)域時(shí)電流I與時(shí)間t的關(guān)系式．【答案】(1) V； (2) N， I＝；【解析】【分析】【詳解】⑴在棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，由于正方形區(qū)域abcd內(nèi)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化，使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，在棒進(jìn)入磁場(chǎng)前回路中的電動(dòng)勢(shì)為E＝＝⑵當(dāng)棒進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，此時(shí)由于導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，使回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，回路中的電動(dòng)勢(shì)為：e＝Blv，當(dāng)棒與bd重合時(shí)，切割有效長(zhǎng)度l＝L，達(dá)到最大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也達(dá)到最大em＝BLv＝＞E＝根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，回路中的感應(yīng)電流最大為：im＝＝根據(jù)安培力大小計(jì)算公式可知，棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大安培力為：Fm＝imLB＝在棒通過(guò)三角形abd區(qū)域時(shí)，切割有效長(zhǎng)度l＝2v（t－1）（其中，1s≤t≤＋1s）綜合上述分析可知，回路中的感應(yīng)電流為：i＝＝（其中，1s≤t≤＋1s）即：i＝t－1（其中，1s≤t≤）【點(diǎn)睛】注意區(qū)分感生電動(dòng)勢(shì)與動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的不同計(jì)算方法，充分理解Bt圖象的含義．10．在如圖甲所示區(qū)域(圖中直角坐標(biāo)系Oxy的一、三象限)內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小為B，半徑為l，圓心角為60176。的扇形導(dǎo)線框OPQ以角速度ω繞O點(diǎn)在紙面內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)線框回路電阻為R.(1)求線框中感應(yīng)電流的最大值I0和交變感應(yīng)電流的頻率f；(2)在圖乙中畫
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