电磁感应(微元与积分专题)
电磁感应（微元与积分专题）
一．例题1.如图所示，在水平面上有两条平行金属导轨MN 、PQ ，导轨间距为d ，匀强磁场垂直于导轨所在的平面向下，磁感应强度大小为B ，两根金属杆间隔一定的距离摆放在导轨上，且与导轨垂直，两金属杆质量均为m ，电阻均为R ，两杆与导轨接触良好，导轨电阻不计，金属杆与导轨间摩擦不计，现将杆2固定，杆1以初速度v 0滑向杆2，为使两杆不相碰，则两杆初始间距至少为
A 、mRv 0
B 2d 2
B 、mRv 02B 2d 2
C 、2mRv 0B 2d
2
D 、4mRv 0B 2d
2
2.如图所示，两根相距为d 足够长的光滑平行金属导轨位于水平的xOy 平面内，导轨与x 轴平行，左端接有阻值为R 的电阻.在x >0的一侧存在竖直向下的磁场，金属棒质量为m ，电阻为r ，与金属导轨垂直放置，且接触良好．开始时，金属棒位于x =0处，现给金属棒一大小为v 0、方向沿x 轴正方向的初速度，金属棒沿导轨滑动，金属导轨电阻可忽略不计．问：
? 金属棒滑行过程中安培力对金属棒做的功和电阻R 上产生的焦耳热；
? 若导轨间的磁场是匀强磁场，磁感应强度为B ，导体棒最终在导轨上静止时的坐标 x 1； ? 若导轨间的磁场是非匀强磁场，磁感应强度B 沿x 轴正方向增加，且大小满足kx B 2，
导体棒最终在导轨上静止时的坐标 x 2．
3.如图所示，间距为L 的两条足够长的平行塑料绝缘光滑导轨与水平面的夹角为θ，磁感应强度为B 的条
形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为d ，间距为2d ．质量为m 、有效电阻为R 的均质
矩形导体框ABCD 对称地放在导轨上，AB 和CD 边与导轨垂直．(重力加速度大小为g )
（1）如果矩形导体框ABCD 的宽度BD 等于3d ，求矩形导体框ABCD 由静止释放下滑s 距离时速度大小为多少？
（2） 如果矩形导体框ABCD 的宽度BD 等于2d ，线框AB 边从磁场区域1上边由静止开始通过磁场区域1所需要的时间为t ，求线框AB 边刚通过磁场区域1时的速度大小？这段时间内线框中所产生的热功率为多少？
（3）对于第(2)问所述的运动情况，线框CD 边刚穿出第n 个磁场区域时的速率为v ，试求：线框CD 边由静止起始，至通过第n 个磁场区域时的总时间为多少？
二．作业 1.如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B ＝1 T ，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d ＝0.5 m ，现有一边长l ＝0.2 m 、质量m ＝0.1 kg 、电阻R ＝0.1 Ω的正方形线框MNOP 以v 0＝7 m/s 的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求：
?线框MN 边刚进入磁场时受到安培力的大小F ；
P
N Q
?线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q ； ?线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n 。
2.如图所示，间距为L 的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ，导轨光滑且电阻忽略不计．场强为B 的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为d 1，间距为d 2．两根质量均为m 、有效电阻均为R 的导体棒a 和b 放在导轨上，并与导轨垂直． (设重力加速度为g )
(1)若a 进入第2个磁场区域时，b 以与a 同样的速度进入第1个磁场区域，求b 穿过第1个磁场区域过程中增
加的动能△E k ． (2)若a 进入第2个磁场区域时，b 恰好离开第1个磁场区域；此后a 离开第2个磁场区域时，b 又恰好进入第
2个磁场区域．且a ．b 在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相．求b 穿过第2个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热Q ．
(3)对于第(2)问所述的运动情况，求a 穿出第k 个磁场区域时的速率v
3.如图所示，两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上，导轨间距为l 、足够长且电阻忽略不计，导轨平面的倾角为α，条形匀强磁场的宽度为d ，磁感应强度大小为B 、方向与导轨平面垂直。长度为2d 的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成“
”型装置，总质量为m ，置于导轨上。导体
棒中通以大小恒为I 的电流（由外接恒流源产生，图中未图出）。线框的边长为d （d < l ），电阻为R ，下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加速度为g 。 求：（1）装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热Q ； （2）线框第一次穿越磁场区域所需的时间t 1 ；
（3）经过足够长时间后，线框上边与磁场区域下边界的最大距离χm 。
4.如图所示，顶角 =45°，的金属导轨MON固定在水平面内，导轨处在方向竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度
v沿导轨MON向右滑动，导
体棒的质量为m，导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r.导体棒与导轨接触点的a和b，导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.t=0时，导体棒位于顶角O处，求：
（1）t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。
（2）导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。
（3）导体棒在O～t时间内产生的焦耳热Q。
（4）若在t o时刻将外力F撤去，导体棒最终在导轨上静止时的坐标x。
一．例题2.? 2
02
1mv w -= （1分）
20
2
1mv Q =
（1分） )
(220
r R Rmv
Q R
r R Q R +=
+=
（1分）
? Bdv E = r
R v d B I d B F +==2
2
（1分） m
F a = （1分）
t a v ?=?（1分）
x m r R d
B t m r R v
d B v ?+=?+=?∑∑∑)()(2
22
2 （3分）
()2
2
01d
B r R mv x +=
（1分）
?
x kx m r R d
t m r R v
d B v ?+=?+=?∑∑∑)()(2
2
2（3分）
()()2
22
2
02
1kx m
r R d
x kx m r R d
v ?
+=
?+=
∑
（2分）
()2
022kd
r R mv x +=
（1分）
3.（1）线框向下运动的过程中，由于穿过线框的磁通量不变，因而无感应电流，不受安培力作用，线框只有重力做功，所以机械能守恒，于是有 2
2
1s i n mv mgs =
θ ① （2分）
得：速度θsin 2gs v =
② （2分）
（2）线框AB 边通过磁场区域1过程中，受到重力、支持力和安培力，由相关的规律：
ma F mg =-θsin ③（1分）BIL F = B L v E = R
E I =
t
v a ??=
④（1分）
设线框刚通过磁场区域1时的速度为v 1，则有∑△t =t , ∑v △t =d , ∑△v = v 1 得：12
2sin mv R
d L B t mg =-
θ ⑤（1分）
2
2
1sin B L d v g t m d
θ=-
（1分）
再由能量守恒与转化可以得到线框中获得的内能
2
121sin mv mgd Q -
=θ ⑥（2分）
平均热功率t
Q P = ⑦（1分）
由⑤⑥⑦式得：()
2
2
2
22sin sin mtR
d L B mgRt t
mgd P --
=
θθ
⑧ （1分）
（3）线框向下运动的过程中，要么AB （或CD ）边切割磁感线，要么AB 、CD 边均不切割．AB （或CD ）边切割时，有：
mg sin θ△t －B 2L 2v △t /R =m △v
mg sin θ∑△t －B 2L 2∑v △t /R =m ∑△v
AB 、CD 边均不切割时，线框受重力、支持力，有： mg sin θ△t ′=m △v ′ ，
mg sin θ∑△t ′ =m ∑△v ′
因此,设CD 刚通过磁场区域2时的速度为v 2,下滑运动的总时间为t 2, 由上面几式，可得到mg sin θt 2-2B 2L 2d /R =mv 2 ⑨（1分） 解得：()θ
sin /22
22
2mg R d L B mv
t += ⑩ （1分）
由此类推：
线框CD 边刚穿出第n 个磁场区域时的速率为v ，线框在导轨上运动的总时间为
t 总
=
()[]θ
sin /222
2
mg R
d L B n mv -+ （n >1） （2分）
二．作业1. ?线框MN 边刚进入磁场时有：
02.8 N B l v
F B l I B l R
==
= ?设线框竖直下落H 时，速度为v H 由能量守恒得：2
2
0H 112
2
m gH m v Q m v +
=+
自由落体规律：2
H 2v gH =
解得：2
01 2.45 J 2
Q m v ==
?解法一：
只有在线框进入和穿出条形磁场区域时，才产生感应电动势，线框部分进入磁场区域x 时
有：22
Blv B l F BlI Bl
v R
R
===
在t →Δt 时间内，由动量定理：－F Δt ＝m Δv 求和：22
22
0B l B l v t x mv R
R
?=
?=∑
∑
解得：
22
0B l x mv R
=
穿过条形磁场区域的个数为： 4.42x n l
=≈ 可穿过4个完整条形磁场区域
解法二：
线框穿过第1个条形磁场左边界过程中：
2
/Bl t F Bl I Bl
R
?==
根据动量定理：10F t mv mv -?=- 解得：23
10B l m v m v R
-
=-
同理线框穿过第1个条形磁场右边界过程中有： 123
/
1B l m v m v R
-
=-
所以线框穿过第1个条形磁场过程中有： 123
/
02B l m v m v R
-
=-
设线框能穿过n 个条形磁场，则有： 23
020B l n
mv R
-=-
解得：023
4.42m v R n B l
=
≈
可穿过4个完整条形磁场区域 2.(1)a 和b 不受安培力作用，由机械能守恒知，
1sin k E m gd θ?= ……①
（2）设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为v 1，刚离开无磁场区域时的速度为v 2，由能量守恒知， 在磁场区域中，
2
2
12111sin 2
2
m v Q m v m gd θ+=+ ……②
在无磁场区域中，
22
21211sin 22
m v m v m gd θ=
+ ……③
解得 Q=mg (d 1+d 2)sin θ ……④ （3）在无磁场区域
根据匀变速直线运动规律v 2-v 1=gt sin θ ……⑤ 且平均速度
21
22
v v d t
+= ……⑥
有磁场区域
棒a 受到合力F =mg sin θ-Bil ……⑦ 感应电动势ε=Blv ……⑧
感应电流I =2R
ε
……⑨
解得 F =mg sin θ-
22
2B l
R
v ……⑩
根据牛顿第二定律，在t 到t +t ?时间内
F
v t m ?=?∑∑ (11)
则有
22
[sin ]2B l v v g t m R
θ
?=-
?∑∑ (12)
解得 v 1= v 2=gt sin θ-22
2B l
R
d 1 (13)
联列⑤⑥(13)式，解得 由题意知，
22
21122
1
4sin 8m gR d B l d v v B l d m R
θ==
-
3. (1)设装置由静止释放到导体棒运动到磁场下边界的过程中，作用在线框上的安培力做功为W 由动能定理 s i n 40
m g d W B I l d α+-
= 且Q W =-
解得 B I l d
m g d Q -=αs i n 4 （2）设线框刚离开磁场下边界时的速度为1v ，则接着向下运动2d
由动能定理 21
1
s i n
202
m g d B I l d m v
α-=-
装置在磁场中运动时收到的合力
sin '
F mg F α=-
感应电动势 ε=Bd υ
感应电流 'I =R
ε
安培力 ''F B I d =
由牛顿第二定律，在t 到t+t ?时间内，有t
m F v ?=?
则
t mR v d B g v ???
????
-=
?∑
∑
22sin α
有23
112sin B d v gt m R
α=-
解得
23
12sin B d R
t m g α
=
（3）经过足够长时间后，线框在磁场下边界与最大距离m x 之间往复运动 由动能定理 s i n
()0m m m g x BIl x d α--= 解得 s i n m B I l d x B I l m g α
=
-
4. （1）O 到t 时间内，导体棒的位移 t v x 0=
t 时刻，导体棒的长度 x l = 导体棒的电动势 o B l v E = 回路总电阻 r x x R )22(+=
电流强度 r
Bv R
E I o )22(+
=
=
电流方向 b a
（2）r
t v B Bll F o )22(2
2+
==
（3）解法一
t 时刻导体棒的电功率 r
t v B R I P 2
3
022
)22('+
=
=
∴t P ∝ ∵r t v B t P O o 2
2
3
2
)
22(22
+
=
=
（3）解法二
t 时刻导体棒的电功率 t R I P 2=
由于I 恒定t rt v R o ∝=' 因此 2
'2
2
R I
R I P ==
r
t v B t P Q 2
23
02
)22(2+
=
=
（4）撤去外力后，设任意时刻t 导体棒的坐标为x ，速度为v ，取得短时间△t 或很短距离△x
解法一
在t ～t+△t 时间内，由动量定理得
v m t B l l ?=?
r
B )22(2
+∑
v m t v ?=?2)(ι
o mV S r
B
=?+)22(
扫过面积2
2
)
)((2
2
x x x x x x S o o -=-+=? )(o o o t v x =
得
2
)()22(2o o o t v B
r mv x ++
=
设滑行距离为d 则 d d t v t v S o o o o 2
)
(++=
?
即 0222=?-+S d t v d o o 解之 2
)(2o o o o t v S t v d +?+-= 得 2)(2o o o o t v S d t v x +?=
+=
=
2
)22(2B
r
mv o +
+ 2)(o o t v
解法二
在x ～x+△x ，由动能定理得
v mv v v m mv
x F ?=?--
=
?2
2
)
(2
121（忽略高阶小量）
得v m S B ?∑=?+
∑
)
22(2
c
o mv S B =?+
)
22(2
以下解法同解法一
解法三（1）
由牛顿第二定律得 t
v m ma F ??==
得 v m t F ?=? 以下解法同解法一 解法三（2）
由牛顿第二定律得 x
v v m
t
v m ma F ??=??==
得 v mv x F ?=? 以下解法同解法二
1.倾角为θ的光滑斜面上，等间距地排列着宽度均为l 匀强磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反且均垂直
于斜面，磁感应强度大小均为B 。一质量为m 、总电阻为R 的矩形线圈abcd 从ab 边与磁场边界重合处由静止起下滑，线圈的边长分别为ab =cd =2l 和ad =bc =1.5l ，。
（1）求cd 边第一次运动到两磁场交界处时的速度v 1
（2）经过一段时间后，线圈在磁场中可以做一段时间的匀速运动，求此匀速运动的速度v （3）经过一段时间后，ab 边经过每段同向磁场区域的时间间隔均相等，求此时间间隔T
（1）cd 边第一次运动到两磁场交界处的过程中，由机械能守恒得
2
1s i n 22l m g
m v θ=
①
0v =
②
（2）线圈匀速运动时，重力沿斜面方向的分力与安培力平衡
s i n 2(2)m g B I l θ= ③
2(2)B l v
I R
=
④
得：22
sin 16m gR v B l
θ= ⑤ （3）设ab 边穿过同向磁场区域的过程中，ab 边与磁场边界重合时的速度为v 1，cd 边与磁场边界时的
速度为v 2。线圈沿斜面运动的前l /2内做匀加速运动的时间为t 1，后l /2内做变减速运动的时间为t 2。
对匀加速运动阶段有：211sin v v gt θ-= ⑥ 对变减速运动阶段有：2(2)sin 22B l v m g B l m a R
θ-= ⑦
22
16sin B l a g v
m R
θ=-
取很短时间t ?研究：22
16sin B l v a t g t v t m R
θ?=?=?-? ⑧
22
16sin ()B l v g t v t mR
θ?=?-
?∑∑∑
22
12216(sin )2
B l l v v g t mR
θ-=-
? ⑨
12T t t =+ ⑩
联立⑥⑨⑩式求解得：23
8sin B l
T m gR θ
=
2.如图所示，六段相互平行的金属导轨在同一水平面内，长度分别为L 和2L ，宽间距的导轨间相距均为2L 、
窄间距的导轨间相距均为L ，最左端用导线连接阻值为R 的电阻，且各段导轨间均用导线连接，整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场中．质量为m 的导体棒可在各段导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直．导轨和导体棒电阻均忽略不计．现使导体棒从ab 位置以初速度v 0垂直于导轨向右运动，则
(1)若导体棒在大小为F 、沿初速度方向的恒定拉力作用下运动，到达cd 位置时的速度为v ，求在此运动的过程中电路产生的焦耳热． (2)若导体棒在水平拉力作用下向右做匀速运动，求导体棒运动到cd 位置的过程中，水平拉力做的功和电路中电流的有效值．
(3)若导体棒向右运动的过程中不受拉力作用，求运动到cd位置时的速度大小．
3.如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l ，左侧接一阻值为R 的电阻。区域cdef
内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s 。一质量为m ，电阻为r 的金属棒MN 置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F ＝0.5v ＋0.4（N ）（v 为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。（已知l ＝1m ，m ＝1kg ，R ＝0.3Ω，r ＝0.2Ω，s ＝1m ）
（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动； （2）求磁感应强度B 的大小；
（3）若撤去外力后棒的速度v 随位移x 的变化规律满足v ＝v 0－B 2l 2
m （R ＋r ） x ，且棒在运动到ef 处时
恰好静止，则外力F 作用的时间为多少？
（4）若在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。
（1）金属棒做匀加速运动，R 两端电压U ∝I ∝ε∝v ，U 随时间均匀增大，即v 随时间均匀增大，加速度为恒量，
（2）F －B 2l 2v R ＋r ＝ma ，以F ＝0.5v ＋0.4代入得（0.5－B 2l 2R ＋r ）v ＋0.4＝a ，a 与v 无关，所以a ＝0.4m/s 2
，
（0.5－B 2l 2
R ＋r
）＝0，得B ＝0.5T ，
（3）x 1＝12 at 2，v 0＝B 2l 2
m （R ＋r ） x 2＝at ，x 1＋x 2＝s ，所以12 at 2＋m （R ＋r ）B 2l 2
at ＝s ，得：0.2t 2
＋0.8t －1＝0，t ＝1s ，
（4）可能图线如下：
4.如图所示，质量为m 的导体棒曲
垂直放在光滑足够长的U 形导轨的底端，导轨宽度和棒长相等且接触良好，导轨平面与水平面成θ角，整个装置处在与导轨平面垂直的匀强磁场中．现给导体棒沿导轨向上的初速度v 0，经时间t 0导体棒到达最高点，然后开始返回，到达底端前已经做匀速运动，速度大小为
4
0v ．已知导体棒的电阻为R ，其余电阻不
计，重力加速度为g ，忽略电路中感应电流之间的相互作用．求： (1)导体棒从开始运动到返回底端的过程中，回路中产生的电能； (2)导体棒在底端开始运动时的加速度大小； (3)导体棒上升的最大高度．
解：?据能量守恒，得 △E = 12 m v 02 -12 m （v 04 ）2= 15
32 mv 02
?在底端，设棒上电流为I ，加速度为a ，由牛顿第二定律，则：
（mgsinθ+BIL ）=ma 1
由欧姆定律，得I =E
R E=BLv 0
由上述三式，得a 1 = gsinθ + B 2
L 2
v 0
mR
－
1
－
1－
1
－
1
∵棒到达底端前已经做匀速运动∴mgsinθ= B2L2v0 4R
代入，得a1= 5gsinθ
（3）选沿斜面向上为正方向，上升过程中的加速度，上升到最高点的路程为S，
a = －（gsinθ + B2L2v mR
）
取一极短时间△t，速度微小变化为△v，由△v = a△t，得△v = －（gsinθ△t+B2L2v△t/mR）
其中，v△t = △s
在上升的全过程中
∑△v = －（gsinθ∑△t+B2L2∑△s/mR）
即0-v0= －（t0gsinθ+B2L2S/mR）
∵H=S·sinθ 且gsinθ= B2L2v0 4mR
∴H =（v02-gv0t0sinθ）/4g
法拉第电磁感应定律及应用
电磁感应定律的应用（一） 知识点1、感生电动势 例题1、一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正。在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图甲所示。现令磁感应强度B 随时间t 变化，先按图乙中所示的Oa 图象变化，后来又按图象bc 和cd 变化，令E 1、E 2、E 3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I 1，I 2，I 3分别表示对应的感应电流，则（ BD ） A ．E 1>E 2，I 1沿逆时针方向，I 2沿顺时针方向 B ．E 1
法拉第与电磁感应定律
法拉第与电磁感应定律 摘要：法拉第，在科学史上做出杰出贡献的实验物理学家,他是名副其实的穷二代，凭借高于常人的智商和自己坚持不懈的努力成为了举世闻名的科学家，他不只是在电磁学中引入了电场线和电磁感应线，这使得后人能更清楚、形象地理解电磁场。他最突出的成就就是发现了电磁感应定律，不但促进了科学的发展而且还开创了人类美好生活的新时代，为人类带来了丰富的物质和精神财富。 关键词：法拉第、电磁感应定律、应用、学习、感应电流 0引言 在21世纪的新时代，法拉第电磁感应定律的运用遍及人类生活的很多方面并使我们的生活越来越便捷，享受着这个时代独有的幸福的同时，我们便更想探索法拉第电磁感应定律具体应用在哪些方面，更想知道到底是什么样的天才发现了这样神奇的定律。本篇论文选择了对近代物理学做出了杰出贡献的英国科学家法拉第的生平进行全面的分析，并综述了电磁感应定律在科技史上的地位。文中有历史、人物和科学的发展过程。 1法拉第简介 1.1法拉第的家庭背景 法拉第，一个自学成才的理工男。1971年9月22日这个未来著名的物理学家呱呱坠地，他是家里的第三个儿子，他的家庭贫困，父亲是一个铁匠，靠着自己勤劳的双手养家糊口，收入甚微，入不敷出。所以，“富二代”、官二代“这样的身份注定与他无缘，要想以后出人头地，只能靠他自己的天赋和努力。贫困的家庭连温饱都难以解决，上学接受教育对他来说那只能是梦想。由于穷困，法拉第在人生最灿烂的时候辍学了，那一年他才13岁，是求知欲最强烈的年华。退学后，为生活所迫，他在街上卖报、在书店当学徒挣钱以贴补家用。是金子就一定会发光，是锤子就一定会受伤，法拉第无疑就是一块金子，就算是出生卑微，无学可上也不会阻碍他这块金子熠熠生辉。 1.2法拉第的求学及工作经历 法拉第酷爱学习，任何一个学习机会对于他都是极其珍贵的，他的哥哥注意到了他的天赋，所以愿意资助他学习，他非常幸运地参加了很多科学活动。通过这些活动他开始接触到了科学的神秘世界并且深深地被科学所吸引，这一切为他未来成为科学家铺好了道路。如果你足够好上帝一定不会埋没你，而且总会为你开上一扇窗，法拉第就是被上帝宠爱的那个人才，上帝为他开了一扇窗从而结识了著名的化学家戴维，他被戴维的才华所征服，随即他大胆地写信给戴维讲述了他对一些科学的见解，并表明自己热爱科学、愿意为科学献身。机会总是垂青于有准备的人，法拉第的能力才华深受戴维的赏识，22岁的他就被戴维任命为自己的实验助理。名师出高徒，法拉第以戴维为师，这为他后来的成就铺就了一条康庄大道。而且法拉第聪明、刻苦，很受戴维的器重，所以每次戴维外出考察时总会让法拉第相伴，而每一次外出考察对他来说都是弥足珍贵的学习机会，都会是他增长知识、开拓视野。 法拉第于1815年回到皇家研究所，而且他的启蒙老师戴维非常耐心地指导他做各种研究工作，在他们共同的努力下好几项化学研究都取得了成果。1816年对法拉第来说是不寻常的一年，是他科学道路的新起点，因为在这一年他发表了他人生中的首篇论文。从1818年开始他和J·斯托达特共同钻研合金钢，并且第一次独立创立了著名的金相分析方法。由于法拉第工作兢兢业业，深受研究院的重视，所以1821年被学院提升担任皇家学院总监这一要职。在两年之后的1823年，经过刻苦的钻研他发现了氯气与其余一些气体的液化方法。世界总是公平的，春天种下什么种子秋天就会收获什么果实，而法拉第所付出的努力也是会得到回报的，1824年1月他终于正式成为皇家学会的会员。1825年2月法拉第传承了启蒙老师戴维曾经的职位即被任命为皇家研究所实验室主任。就在这一年，他又有一项伟大的发现-----他发现了有机物苯。
培优法拉第电磁感应定律辅导专题训练含答案解析
培优法拉第电磁感应定律辅导专题训练含答案解析 一、法拉第电磁感应定律 1．如图所示,在磁感应强度B =1.0 T 的有界匀强磁场中(MN 为边界)，用外力将边长为L =10 cm 的正方形金属线框向右匀速拉出磁场，已知在线框拉出磁场的过程中，ab 边受到的磁场力F 随时间t 变化的关系如图所示，bc 边刚离开磁场的时刻为计时起点(即此时t =0).求: (1)将金属框拉出的过程中产生的热量Q ; (2)线框的电阻R . 【答案】（1）2.0×10-3 J （2）1.0 Ω 【解析】 【详解】 (1)由题意及图象可知，当0t =时刻ab 边的受力最大，为： 10.02N F BIL == 可得： 10.02A 0.2A 1.00.1 F I BL = ==? 线框匀速运动，其受到的安培力为阻力大小即为1F ，由能量守恒： Q W =安310.020.1J 2.010J F L -==?=? (2) 金属框拉出的过程中产生的热量： 2Q I Rt = 线框的电阻： 3 22 2.010Ω 1.0Ω0.20.05 Q R I t -?===? 2．如图，水平面（纸面）内同距为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，t ＝0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．0t 时刻，金属杆进入磁感应强度大小为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μ．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． 【答案】0F E Blt g m μ??=- ??? ； R =220 B l t m 【解析】 【分析】 【详解】 （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：ma=F-μmg ① 设金属杆到达磁场左边界时的速度为v ，由运动学公式有：v =at 0 ② 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:E=Blv ③ 联立①②③式可得:0F E Blt g m μ?? =- ??? ④ （2）设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆的电流为I ，根据欧姆定律：I=E R ⑤ 式中R 为电阻的阻值．金属杆所受的安培力为：f BIl = ⑥ 因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得：F –μmg–f=0 ⑦ 联立④⑤⑥⑦式得: R =220 B l t m 3．如图所示，光滑的长平行金属导轨宽度d=50cm ，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨上端电阻R=0.8Ω，其他电阻不计．导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T ．金属棒ab 从上端由静止开始下滑，金属棒ab 的质量m=0.1kg ．（sin37°=0.6，g=10m/s 2） （1）求导体棒下滑的最大速度； （2）求当速度达到5m/s 时导体棒的加速度； （3）若经过时间t ，导体棒下滑的垂直距离为s ，速度为v ．若在同一时间内，电阻产生的热与一恒定电流I 0在该电阻上产生的热相同，求恒定电流I 0的表达式（各物理量全部用字母表示）．
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，
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
微元法解电磁感应
微元法解电磁感应压轴 1【石家庄期末】如图所示，相距l=0.5m足够长的两根光滑导轨与水平面成37°角，导轨电阻不计，上、下端分别连接阻值都为2Ω的电阻R，导轨处在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上．一质量为0.5kg、电阻为1Ω的金属棒ab水平放置在导轨上且与导轨接触良好，现将ab棒从静止释放，ab棒沿轨道下滑4m时，速度达到最大值Vm（g=10m/s2，sin37°=0.6.cos37°=0.8）求： （1）ab棒的最大速度Vm； （2）该过程中电路产生的焦耳热； （3）该过程中通过导轨下端电阻R的电荷量q。 2【2016石家庄一模】（19分）如图所示，间距为L平行且足够长的光滑导轨由两部分组成：倾斜部分与水平部分平滑相连，倾角为θ，在倾斜导轨顶端连接一阻值为r的定值电阻．质量为m、电阻也为r的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域加以垂直导轨平面向下、磁感应强度为B的匀强磁场；在水平导轨区域加另一垂直轨道平面向下、磁感应强度也为B的匀强磁场．闭合开关S，让金属杆MN从图示位置由静止释放，已知金属杆运动到水平轨道前，已达到最大速度，不计导轨电阻且金属杆始终与导轨接触良好，重力加速度为g．求： （1）金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率Vm； （2）金属杆MN在倾斜导轨上运动，速度未达到最大速度Vm前，当流经定值电阻的电流从零增大到I的过程中，通过定值电阻的电荷量为q，求这段时间内在定值电阻上产生的焦
耳热Q； （3）金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离Xm。 3【2017昆明二模】（20分）如图所示，平行光滑金属导轨AA1和CC1与水平地面之间的夹角均为θ，两导轨间距为L，A，C两点间连接有阻值为R的电阻，一根质量为m，电阻为r 的直导体棒EF跨在导轨上，两端与导轨接触良好．在边界ab，cd之间存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，ab和cd与导轨垂直，将导体棒EF从图示位置由静止释放，EF 进入磁场就开始匀速运动，穿过磁场过程中电阻R产生的热量为Q，整个运动过程中，导体棒EF与导轨始终垂直且接触良好，除R和r之外，其余电阻不计，取重力加速度为g． （1）求导体棒EF刚进入磁场时的速率； （2）求磁场区域的宽度s； （3）将磁感应强度变化为0.5B，仍让导体棒EF从图示位置由静止释放，若导体棒离开磁场前后瞬间的加速度大小之比为1：2，求导体棒通过磁场的时间．
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。
法拉第电磁感应定律教案
§ 4.3 法拉第电磁感应定律 编写 薛介忠 【教学目标】 知识与技能 ● 知道什么叫感应电动势 ● 知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、t ??Φ ● 理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式 ● 知道E =BLv sin θ如何推得 ● 会用t n E ??Φ=和E =BLv sin θ解决问题 过程与方法 ● 通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E =BLv ，掌握运用理论知识探究问题的方法 情感态度与价值观 ● 从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想 ● 了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神 【重点难点】 重点：法拉第电磁感应定律 难点：平均电动势与瞬时电动势区别 【教学内容】 [导入新课] 在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？ 恒定电流中学过，电路中产生电流的条件是什么？ 在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。 [新课教学] 一．感应电动势 1．在图a 与图b 中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？ 电路断开，肯定无电流，但有电动势。 2．电流大，电动势一定大吗？ 电流的大小由电动势和电阻共同决定，电阻一定的情况下，电流越大，表明电动势越大。 3．图b 中，哪部分相当于a 中的电源？螺线管相当于电源。 4．图b 中，哪部分相当于a 中电源内阻？螺线管自身的电阻。 在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。有感应电动势是电磁感应现象的本质。
高考物理专题：电磁感应定律与楞次定律
2020高考物理 电磁感应定律 楞次定律（含答案） 1.如图所示，一水平放置的N 匝矩形线框面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是( ) A.3－1 2BS B.3＋1 2NBS C. 3＋1 2 BS D. 3－1 2 NBS 答案 C 2.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一，如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法中正确的是( ) A ．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化 B ．涡流的频率等于通入线圈的交流电频率 C ．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力 D ．待测工件可以是塑料或橡胶制品 答案 ABC 3.如图所示，ab 为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a 点在纸面内转动；S 为以a 为圆心位于纸面内的金属环；在杆转动过程中，杆的b 端与金属环保持良好接触；A 为电流表，其一端与金属环相连，一端与a 点良好接触。当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab 杆的位置如图所示，则此时刻( )
A．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右 B．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左 C．有电流通过电流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右 D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零 答案A 4．(多选)航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈端点的金属环被弹射出去。现在固定线圈左侧同一位置，先后放有分别用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环，且电阻率ρ铜<ρ铝。闭合开关S的瞬间() A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向 B．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 C．若将环放置在线圈右方，环将向左运动 D．电池正负极调换后，金属环不能向左弹射 答案AB 5．如图所示，矩形金属线框abcd放在水平桌面上，ab边和条形磁铁的竖直轴线在同一竖直平面内，现让条形磁铁沿ab边的竖直中垂线向下运动，线框始终静止。则下列说法正确的是()
电磁感应微元法
电磁感应中的“微元法”和“牛顿第四定律” 江苏省特级教师 江苏省丰县中学 戴儒京 所谓：“微元法” 所谓“微元法”，又叫“微小变量法”，是解物理题的一种方法。 1.什么情况下用微元法解题？在变力作用下做变变速运动（非匀变速运动）时，可考虑用微元法解题。 2. 关于微元法。在时间t ?很短或位移x ?很小时，非匀变速运动可以看作匀变速运动，运动图象中的梯形可以看作矩形，所以x t v ?=?，s x l t lv ?=?=?。微元法体现了微分思想。 3. 关于求和∑。许多小的梯形加起来为大的梯形，即∑?=?S s ，（注意：前面的s 为小写，后面的S 为大写），并且0v v v -=?∑，当末速度0=v 时，有∑=?0v v ，或初速度00=v 时，有∑=?v v ，这个求和的方法体现了积分思想。 4. 无论物理规律用牛顿定律，还是动量定理或动能定理,都可以用微元法. 如果既可以用动量定理也可以用动能定理解。对于使用老教科书的地区，这两种解法用哪一种都行，但对于使用课程标准教科书的地区就不同了，因为课程标准教科书把动量的内容移到了选修3-5，如果不选修3-5，则不能用动量定理解，只能用动能定理解。 微元法解题，体现了微分和积分的思想，考查学生学习的潜能和独创能力。 电磁感应中的微元法 一些以“电磁感应”为题材的题目。可以用微元法解，因为在电磁感应中，如导体切割 磁感线运动，产生感应电动势为B L v E =，感应电流为R BLv I =，受安培力为 v R L B B I L F 2 2 = =，因为是变力问题，所以可以用微元法. 1.只受安培力的情况 例1. 如图所示，宽度为L 的光滑金属导轨一端封闭，电阻不计，足够长，水平部分有竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中。质量为m 、电阻为r 的导体棒从高度为h 的斜轨上从静止开始滑下，由于在磁场中受安培力的作用，在水平导轨上滑行的距离为S 而停下。 （1） 求导体棒刚滑到水平面时的速度0v ； （2） 写出导体棒在水平导轨上滑行的速度v 与在水平导轨上滑行的距离x 的函数关 系，并画出x v -关系草图。 （3）求出导体棒在水平导轨上滑行的距离分别为S/4、S/2时的速度1v 、2v ；
法拉第电磁感应定律及其应用
法拉第电磁感应定律及其应用 1. (法拉第电磁感应定律的应用)(优质试题·北京卷)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为E a和E b,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是() A.E a∶E b=4∶1,感应电流均沿逆时针方向 B.E a∶E b=4∶1,感应电流均沿顺时针方向 C.E a∶E b=2∶1,感应电流均沿逆时针方向 D.E a∶E b=2∶1,感应电流均沿顺时针方向 ,感应电流产生的磁场方向垂直圆环所在平面向里,由右手定则知,两圆环中电流均沿顺时针方向。圆环的半径之比为2∶1,则面积之比为4∶1,据法拉第电磁感应定律得E=为定值,故E a∶E b=4∶1,故选项B正确。 2.
(法拉第电磁感应定律的应用)如图所示,在水平面内固定着U形光滑金属导轨,轨道间距为50 cm,金属导体棒ab质量为0.1 kg,电阻为0.2 Ω,横放在导轨上,电阻R的阻值是0.8 Ω(导轨其余部分电阻不计)。现加上竖直向下的磁感应强度为0.2 T的匀强磁场。用水平向右的恒力F=0.1 N拉动ab,使其从静止开始运动,则() A.导体棒ab开始运动后,电阻R中的电流方向是从P流向M B.导体棒ab运动的最大速度为10 m/s C.导体棒ab开始运动后,a、b两点的电势差逐渐增加到1 V后保持不变 D.导体棒ab开始运动后任一时刻,F的功率总等于导体棒ab和电阻R的发热功率之和 R中的感应电流方向是从M流向P,A错;当金属导体棒受力平衡时,其速度将达到最大值,由F=BIl,I= 可得 总总 ,代入数据解得v m=10 m/s,B对;感应电动势的最大值E m=1 V,a、b F= 总 两点的电势差为路端电压,最大值小于1 V,C错;在达到最大速度以前,F所做的功一部分转化为内能,另一部分转化为导体棒的动能,D错。 3.(法拉第电磁感应定律的应用)(优质试题·海南文昌中学期中)关于电磁感应,下列说法正确的是() A.穿过回路的磁通量越大,则产生的感应电动势越大
高二物理专题练习-法拉第电磁感应定律练习题40道
xxxXXXXX 学校XXXX 年学年度第二学期第二次月考 XXX 年级xx 班级 姓名：_______________班级：_______________考号：_______________ 一、选择题 （每空？ 分，共？ 分） 1、彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，下图中穿过线圈的磁通量可能为零的是 2、伟大的物理学家法拉第是电磁学的奠基人，在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献，下列陈述中不符合历史事实的是（ ） A ．法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象 B ．法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场 C ．法拉第首先发现了电流的磁效应现象 D ．法拉第首先发现电磁感应现象并给出了电磁感应定律 3、如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a 和b ，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量Φa 和Φb 大小关系为： A.Φa ＞Φb B.Φa ＜Φb C.Φa ＝Φb D.无法比较
4、关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是（） A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大 5、对于法拉第电磁感应定律，下面理解正确的是 A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大 D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 6、如图所示，均匀的金属长方形线框从匀强磁场中以匀速V拉出，它的两边固定有带金属滑轮的导电机构，金属框向右运动时能总是与两边良好接触，一理想电压表跨接在PQ两导电机构上，当金属框向右匀速拉出的过程中，电压表的读数：（金属框的长为a，宽为b，磁感应强度为B） A．恒定不变，读数为BbV B．恒定不变，读数为BaV C．读数变大 D．读数变小 7、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 8、如图所示，一个高度为L的矩形线框无初速地从高处落下，设线框下落过程中，下边保持水平向下平动。在线框的下方，有一个上、下界面都是水平的匀强磁场区，磁场区高度为2L，磁场方向与线框平面垂直。闭合线圈下落后，刚好匀速进入磁场区，进入过程中，线圈中的感应电流I0随位移变化的图象可能是
《楞次定律和法拉第电磁感应定律
2016楞次定律和法拉第电磁感应定律(一) 班级姓名 【知识反馈】 1.产生感应电流的条件： 2.楞次定律的内容： 从不同角度理解楞次定律： （1）从磁通量变化的角度： （2）从相对运动的角度： （3）从面积变化的角度： 3.法拉第电磁感应定律的内容： 表达式：，适用 表达式：，适用 【巩固提升】 1、如图所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈abcd，磁铁和线圈 都可以绕OO′轴转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是 ( ) A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速 D．线圈静止不动 2、如图所示，两轻质闭合金属圆环，穿挂在一根光滑水平绝缘直杆上，原来处于静止状态。当条形磁铁的N极自右向左插入圆环时，两环的运动情况是( ) A．同时向左运动，两环间距变大； B．同时向左运动，两环间距变小； C．同时向右运动，两环间距变大； D．同时向右运动，两环间距变小。 3.如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q 平行放置于导轨上，形成一个闭合回路，一条形磁铁从高处下 落接近回路时( ) A．P、Q将相互靠拢 B．P、Q将相互远离 C．磁铁的加速度仍为g D．磁铁的加速度小于g 4.如图是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流，各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( )
5.如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为( ) A．BLv B．BLv sinθ C．BLv cosθ D．BLv(l＋sinθ) 6.如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线与一 个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中，两板间有一个质量为m、电量为+q的油滴处于静止状态，则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( ) A、正在增加， B、正在减弱， C、正在增加， D、正在减弱， 7．在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图11（甲）所示，磁场方向竖直向上为正。当磁感应强度B 随时间t按图（乙）变化时，下列能正确表示导体环中感应电流随时间变化情况的是( ) 8．如图所示，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＝3.0 Ω的定值电阻，导体棒ab长L＝0.5 m，其电阻不计，且与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4 T，现使ab以v＝10 m/s的速度向右做匀速运动，则以下判断正确的是( ) A．导体棒ab中的感应电动势E＝2.0 V B．电路中的电流I＝0.5 A C．导体棒ab所受安培力方向向右 D．导体棒ab所受合力做功为零 9. 在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大 线圈M相接，如图所示，导轨上放一根导线ab，磁感线垂 直导轨所在的平面，欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺 时针方向的感应电流，则导线的运动可能是（）
专题12 电磁感应(第03期)-2019年高三物理二模、三模试题分项解析 Word版含解析
专题12 电磁感应 -2019年高三二模、三模物理试题分项解析（I） 一．选择题 1.（2019河南安阳二模）如图所示，同种材料的、均匀的金属丝做成边长之比为1：2的甲、乙两单匝正方形线圈，已知两线圈的质量相同。现分别把甲、乙线圈以相同的速率匀速拉出磁场，则下列说法正确的是 A. 甲、乙两线圈的热量之比为1：2 B. 甲、乙两线圈的电荷量之比为1：4 C. 甲、乙两线圈的电流之比为1：2 D. 甲、乙两线圈的热功率之比为1：1 【参考答案】AD 【名师解析】设线圈的边长为L，金属丝的横截面积为S，密度为，电阻率为则根据题意有：质量为，电阻为 由于：：2，，可得：：1，：：根据可知电流之比：：1，故C错误。 根据，可知热量之比：：2，故A正确。 通过线圈的电荷量，可知，：：1，故B错误。 由知两线圈的热功率之比：：1，故D正确。 【关键点拨】 根据线圈的质量相等，由密度公式求出线圈横截面积之比，根据法拉第定律、欧姆定律和焦耳定律求热量之比，由求电荷量之比。由求线圈的热功率之比。
本题的关键要根据电磁感应与电路的知识得到各个量的表达式，再运用比例法求各个量之比。最好掌握感 应电荷量公式，直接运用可提高解题速度。 2.（2019湖南岳阳二模）如图所示，匀强磁场中有两个用粗细和材料均相同的导线做成的导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2：1，圆环中的感应电流分别为I a和I b，热功率分别为P a、P b．不考虑两圆环间的相互影响，下列选项正确的是（） A. ：：1，感应电流均沿顺时针方向 B. ：：1，感应电流均沿顺时针方向 C. ：：1 D. ：：1 【参考答案】AD 【名师解析】 根据法拉第电磁感应定律可得：E==，而==，故有：E a：E b=4：1， 根据电阻定律可得：R==可得电阻之比R a：R b=2：1 依据闭合电路欧姆定律可得：I=， 因此I a：I b=2：1； 根据楞次定律可得，感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，所以感应电流均沿顺时针方向，故A正确，B 错误；根据电功率的计算公式P=EI可得P a：P b=8：1，故C错误、D正确。 【关键点拨】 根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小，再依据闭合电路欧姆定律与电阻定律，即可确定感应电流的大小，最后根据楞次定律判断感应电流的方向；根据电功率的计算公式求解电功率之比。 本题整合了法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律的内家，掌握楞次定律，及电阻定律的应用，常规题，
专题四：41电磁感应定律及其应用
专题四：4.1电磁感应定律及其应用 一、单项选择题 1．下列说法正确的是( ) A ．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B ．线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C ．线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D ．线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大 [答案] D 2．如图所示，闭合线圈abcd 在磁场中运动到如图位置时，ab 边受到的磁场力竖直向上，此线圈的运动情况可能是( ) A ．向右进入磁场 B ．向左移出磁场 C ．以ab 为轴转动 D ．以ad 为轴转动 [答案] B 3．(2012·吉林期末质检) 如图所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、开关K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中.两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为＋q 的小球，K 断开时传感器上有示数，K 闭合稳定后传感器上恰好无示数，则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( ) A ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd q B ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd nq C ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd q D ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd nq
[答案] D 5．(2012·海南卷)如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则() A．T1>mg，T2>mg B．T1
法拉第电磁感应定律教案
第四节法拉第电磁感应定律（教案） 教学目标： （一）知识与技能 1．让学生知道什么叫感应电动势，知道电路中哪部分相当于电源 2．让学生知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量。 3．让学生理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4．知道E=BLv sinθ如何推得。 （二）过程与方法 （1）通过实验，培养学生的动手能力和探究能力。 （2）通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。 （三）情感、态度与价值观 了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。 教学重点 1、让学生探究影响感应电动势的因素，并能定性地找出感应电动势与磁通量的变化率的关 系。 2、会推导导线切割磁感线时的感应电动势的表达式。 教学难点 如何设计探究实验定性研究感应电动势与磁通量的变化率之间的关系。 教学用具 多媒体电脑、PPT课件、8组探究实验器材（线圈、蹄形磁铁、导线、电流计等） 教学过程： 课堂前准备 将实验器材提前分组发给学生。以便分组实验。 引入新课 师：在物理学史上，有这样一位科学家，他是一个贫穷的铁匠的儿子，做过订书学徒，干过非常卑贱的工作，但却取得了非凡的成就。他用一个线圈和一个磁铁，改变了整个世界。
今天，从美国的阿拉斯加到中国的青藏高原，从北极附近的格陵兰岛，到南极考察站，都里不开他一百多年前的发现，这位科学家是谁？——英国科学家法拉第。 下面大家各小组在重新做一下这一有着划时代意义的实验：（学生做实验） 在学生组装实验器材做实验的同时，教师进行巡视，指导。学生可能出现的情况： 组装器材缓慢，接触不好，现象不明显等。教师应加以必要的指导。 师：同学们，我们用一个线圈和一个磁铁竟然使闭合电路中产生了电流，这是多么令人惊奇的发现!根据电路的知识，在这个实验电路中哪一部分相当于电源呢？(学生回答) 师：如果你是法拉第，当你发现了电磁感应现象以后，下一步你要进一步研究什么呢？（学生回答） 好，下面我们就来探究一下影响感应电动势的因素。现在大家猜想一下：感应电动势可能由什么因素决定?小组讨论一下。（学生讨论） （可让学生自由回答）情况预测：线圈的大小、匝数、磁通量的大小、磁通量变化的大小、时间、磁通量的变化率、磁感应强度等等…….. 师：大家猜想的都有可能。我们知道产生感应电流的条件是磁通量要变化，那么是不是就意味着感应电动势和磁通量的变化有关，与变化时间有关。下面我们就来探究一下感应电动势E 与磁通量的变化ΔΦ和变化时间Δt 有什么定性关系。 研究三个变量之间的关系，我们采用什么方法? （生答）待定系数法黑板上板书： ΔΦ一定，Δt 增大，则E Δt 一定，ΔΦ增大，则E 师：好，现在就请各组的同学按照学案上的提示，看能不能 设计试验来探究一下： 在这里教师要在巡回中加以指导，对对学生的设计方案进行 必要修改和纠正。可先让学生说一下实验方案。（注意图中 两个电表不应该是电流计） 学生试验完成后，让学生在黑板上填上结论。 精确的定量实验人们得出：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。 表达式：E= t n E ??Φ= 实际上，上式只是单匝线圈所产生的感应电动势的表达式，如果是n 匝线圈，那么表达式应该是怎样的？为什么？可以从理论上得出吗？