第-章电磁感应电磁场--习题解答

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电磁感应与电磁场练习题及答案

12
的大小关系为：
［C ］
(A) 21 = 212 ； (B) 21 > 12 ；
(C)

=
21
12
；
(D) 21 = 12 ．
I
I
S 1 2S
2
6、电位移矢量的时间变化率 dD / dt 的单位是
（A）库仑／米2 ；（B）库仑／秒；（C）安培／米2 ；（D）安培•米2 .
解： (1)
U q 1 t i d t 1 0.2et t 0.2 (1 et )
C C0
C
0C
(2) 由全电流的连续性，得
I d i 0.2et
四、问答题
18、简述方程

L
H
d
l

I

S
t
D
d
S
中各项的意义，并简述这个
方程揭示了什么规律．
C
(2) 非均匀的时变磁场 B Kx cost ．
O B
v
D
解：(1) 由法拉第电磁感应定律：
B 1 xy
2
y tg x
x vt
x N
i

d
/d t

d dt
(1 2
B tg
x2)
1 B tg 2x d x /dt B tg v 2t
2
在导体MN内 i 方向由M向N．
［C］
7、在感应电场中电磁感应定律可写成
EK
为感应电场的电场强度．此式表明： L
d
l

d
dt
(A) 闭合曲线 L上 EK 处处相等；

电磁感应一解答

回路旋转时，OC、OD段交替切割磁场线，二者产生的E大小相等、方向相反。E的大小为
OC切割时UO>UC
OD切割时UO>UD
3．如图，导体棒AB在均匀磁场B中绕通过C点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO’转动（角速度w与B同方向），BC的长度为棒长的1/3，则 (A) A点比B点电势高． (B) A点与B点电势相等． (C) A点比B点电势低． (D) 有稳恒电流从A点流向B点．
一、选择题
1. 一无限长直导体薄板宽为 l，板面与 z 轴垂直，板的长度方向沿 y 轴，板的两侧与一个伏特计相接，如图.整个系统放在磁感强度为 B 的均匀磁场中，B 的方向沿z 轴正方向．如果伏特计与导体平板均以速度 u 向 y 轴正方向移动，则伏特计指示的电压值为
(A) 0
(B) uBl/2
(C) uBl
无感应电流
无感应电流
无磁通量变化.
a>>r时,圆环中心的磁场可视为均匀的
2．如图，一半径为r的很小的金属圆环，在初始时刻与一半径为a(a>>r)的大金属圆环共面且同心．在大圆环中通以恒定的电流I，方向如图．如果小圆环以匀角速度w绕其任一方向的直径转动，并设小圆环的电阻为R,则任一时刻 t 通过小圆环的磁通量F =______．小圆环中的感应电流 i =_____________________．
z轴正方向
1．如图，一根长为L的金属细杆ab绕竖直轴O1O2以角速度w在水平面内旋转，O1O2在离细杆a端L/5处．若已知地磁场在竖直方向的分量为B ．求ab两端间的电势差Ua-Ub．
解：由右手螺旋法则知，a端、b端的电位均高于O点
由法拉第电磁感应定律有
三、计算题
2．长为L、质量为m的均匀金属细棒，以棒端O为中心在水平面内旋转，棒的另一端在半径为L的金属环上滑动，棒端O和金属环之间接一电阻R，整个环面处于均匀磁场B中，B的方向垂直于纸面向外，如图．设t=0时初角速度为w0 ．忽略摩擦力及金属棒、导线和圆环的电阻．求（1）当角速度为w时金属棒内的动生电动势的大小．（2）棒的角速度随时间变化表达式．

电磁场课后习题答案

电磁场课后习题答案电磁场课后习题答案电磁场是物理学中一个重要的概念，涉及到电荷、电流和磁场的相互作用。

在学习电磁场的过程中，我们经常会遇到一些习题，这些习题旨在帮助我们更好地理解电磁场的基本原理和应用。

本文将给出一些电磁场课后习题的答案，希望能够对大家的学习有所帮助。

1. 一个带电粒子在匀强磁场中作圆周运动，其运动半径与速度之间的关系是什么？答：带电粒子在匀强磁场中作圆周运动时，受到的洛伦兹力与向心力相等。

洛伦兹力的大小为F = qvB，向心力的大小为F = mv²/R，其中q为电荷量，v为速度，B为磁感应强度，m为质量，R为运动半径。

将这两个力相等，可以得到qvB = mv²/R，整理得到v = qBR/m。

因此，速度与运动半径之间的关系是v 与R成正比。

2. 一个长直导线中有一电流I，求其所产生的磁场强度B与距离导线距离r之间的关系。

答：根据安培定律，长直导线所产生的磁场强度与电流和距离的关系为B =μ₀I/2πr，其中B为磁场强度，I为电流，r为距离，μ₀为真空中的磁导率。

可以看出，磁场强度与距离的关系是B与1/r成反比。

3. 一个平面电磁波的电场强度和磁场强度的振幅分别为E₀和B₀，求其能量密度u与E₀和B₀之间的关系。

答：平面电磁波的能量密度与电场强度和磁场强度的关系为u = ε₀E₀²/2 +B₀²/2μ₀，其中u为能量密度，ε₀为真空中的介电常数，μ₀为真空中的磁导率。

可以看出，能量密度与电场强度的振幅的平方和磁场强度的振幅的平方之间存在关系。

4. 一个平行板电容器的电容为C，两板间的距离为d，若电容器中充满了介电常数为ε的介质，请问在电容器中存储的电能与电容、电压和介电常数之间的关系是什么？答：平行板电容器存储的电能与电容、电压和介电常数之间的关系为W =1/2CV²，其中W为存储的电能，C为电容，V为电压。

当电容器中充满了介质后，介质的存在会使电容增加为C' = εC，因此存储的电能也会增加为W' =1/2C'V² = 1/2εCV²。

电磁学第一章答案

: 建立XOY坐标系。
q和
q在A点产生
的场强E和E分别为
E
q
4
0
r
l
2
2
i
E
4
q
0
r
l 2 2
i
l
l r
E EA E
• A
v EA
v E
v E
q
4 0
r
1
l 2
2
r
1
l 2
2
v i
2qrl
v
4 0r 4
1
l 2r
2
1
l 2r
2
i
第一章 —— 静电场
20
用于该电荷的静电力的矢量和。
离散状态
N
F Fi
i 1
r Fi
qqi
4 0ri2
rˆi 0
F
F2
r10 q
F1
q1
q2 r20
连续分布 F dF
r dF
qdq
40r 2
rˆ0
第一章 —— 静电场
11
§2 电场电场强度
一、电场
实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力，
但其相互作用是怎样实现的？
1. 静电场
基本内容：
2. 恒磁场 3. 电磁感应
4. 电磁介质
5. 电路
6. 电磁理论
第一章 —— 静电场
1
第一章静电场
§1 静电的基本现象和基本规律 §2 电场电场强度 §3 高斯定理 §4 电势及其梯度 §5 静电场中的导体
§6 电容和电容器 §7 静电场边值问题的唯一性定理
第一章 —— 静电场

电磁场与电磁波课后答案-郭辉萍版1-6章

第一章习题解答1.2给定三个矢量A ，B ，C ： A =x a +2y a -3z a B = -4y a +z aC =5x a -2za求：⑴矢量A 的单位矢量A a ； ⑵矢量A 和B 的夹角AB θ； ⑶A ·B 和A ⨯B⑷A ·（B ⨯C ）和（A ⨯B ）·C ；⑸A ⨯（B ⨯C ）和（A ⨯B ）⨯C解：⑴A a =A A=（x a +2y a -3z a ） ⑵cos AB θ=A ·B /A BAB θ=135.5o⑶A ·B =-11, A ⨯B =-10x a -y a -4z a ⑷A ·（B ⨯C ）=-42（A ⨯B ）·C =-42⑸A ⨯（B ⨯C ）=55x a -44y a -11z a（A ⨯B ）⨯C =2x a -40y a +5z a1.3有一个二维矢量场F(r)=x a （-y ）+y a (x)，求其矢量线方程，并定性画出该矢量场图形。

解：由dx/(-y)=dy/x,得2x +2y =c1.6求数量场ψ=ln （2x +2y +2z ）通过点P （1，2，3）的等值面方程。

解：等值面方程为ln （2x +2y +2z ）=c 则c=ln(1+4+9)=ln14 那么2x +2y +2z =141.9求标量场ψ（x,y,z ）=62x 3y +ze 在点P （2，-1，0）的梯度。

解：由ψ∇=x a x ψ∂∂+y a y ψ∂∂+z a zψ∂∂=12x 3y x a +182x 2y y a +ze z a 得ψ∇=-24x a +72y a +z a1.10 在圆柱体2x +2y =9和平面x=0，y=0,z=0及z=2所包围的区域，设此区域的表面为S: ⑴求矢量场A 沿闭合曲面S 的通量，其中矢量场的表达式为A =x a 32x +y a （3y+z ）+z a (3z -x)⑵验证散度定理。

高一物理电磁感应现象练习题及答案

高一物理电磁感应现象练习题及答案练习题一：1. 一根导线以速度v穿过磁感应强度为B的均匀磁场，导线长度为L，角度θ为导线与磁场方向的夹角。

求导线在时间Δt内所受到的感应电动势。

答案：感应电动势E = B * v * L * sinθ2. 一根导线以速度v进入磁感应强度为B的均匀磁场，导线的长度为L。

当导线完全进入磁场后，突然停止不动。

求此过程中导线两端之间的电势差。

答案：电势差V = B * v * L3. 一个长度为L的导线以速度v匀速通过磁感应强度为B的均匀磁场，当导线通过时间Δt后，磁场方向突然发生改变。

求导线两端之间产生的感应电动势。

答案：感应电动势E = 2 * B * v * L4. 一根长度为L的导线以速度v与磁感应强度为B的均匀磁场垂直相交，导线所受到的感应电动势大小为E，如果将导线切成长度为L/2的两段导线，两段导线所受感应电动势的大小分别是多少？答案：每段导线所受感应电动势的大小都是E练习题二：1. 一台电动机的转子有60个磁极，额定转速为3000转/分钟。

求转子在额定转速下的转子导线所受的感应电动势大小。

答案：转子导线所受感应电动势的大小为ω * Magnetic Flux，其中ω为角速度，Magnetic Flux为磁通量。

转速为3000转/分钟，转速ω =2π * 3000 / 60。

由于转子有60个磁极，每转所经过的磁通量为60 * Magnetic Flux。

因此，转子导线所受感应电动势的大小为60 * 2π * 3000 / 60 * Magnetic Flux。

2. 一根长度为L的导线以角速度ω绕通过导线轴线的磁感应强度为B的磁场旋转。

求导线两端之间的电势差大小。

答案：电势差V = B * ω * L3. 一根输电线路的电阻为R，长度为L，电流为I。

如果在电力系统中，磁感应强度为B的磁场垂直于导线方向，求输电线路两端之间的感应电动势。

答案：感应电动势E = B * L * I4. 一块矩形线圈有N匝，每匝的边长为a和b，磁通量为Φ，求矩形线圈所受到的感应电动势。

《电磁场与电磁波》课后习题解答第一章

n(x2
y2
z2)
(x2 y2 z2)2 (x2 y2 z2)
(n 3)rn
【习题 1.20 解】
1
已知 r (x2 y2 z2 )2
r xex yey zez
所以
(1)
r
(ex
x
ey
y
ez
z
)
(
xex
yey
zez )
ex ey ez
xyz
Bx ex By ey Bz ez
取一线元： dl exdx eydy ezdz
则有
B dl
ex ey ez Bx By Bz 0 dx dy dz
则矢量线所满足的微分方程为
dx dy dz Bx By Bz
或写成
dx dy dz ＝k(常数) a2 z a3 y a3x a1z a1 y a2x
对（3）（4）分别求和
（4）
d (a1x) d (a2 y) d (a3 z) 0 xdx ydy zdz 0
d (a1x a2 y a3 z) 0 d(x2 y2 z2) 0
所以矢量线方程为
a1x a2 y a3 z k1
x2 y2 z2 k2
【习题 1.6 解】
ex ey ez A B (ex 9ey ez ) (2ex 4ey 3ez ) 1 9 1
2 4 3
31ex 5ey 14ez
【习题 1.3 解】
已知 A ex bey cez , B ex 3ey 8ez ,
（1）要使 A B ，则须散度 A B 0
所以从 A B 1 3b 8c 0 可得： 3b 8c 1
即 12ex 9ey ez • aex bey 12a 9b 0 ⑴

电磁场与电池波第一章习题解答-2015-2016(1)

=0
在圆柱坐标系中
∇⋅B =
1 ∂ 1 ∂Bϕ ∂Bz ( ρ Bρ ) + + ∂z ρ ∂ρ ρ ∂ϕ
=
1 ∂ 1 ∂ 2 ∂ ( ρ z 2 sin ϕ ) + ( z cos ϕ ) + (2rz sin ϕ ) ρ ∂ρ ρ ∂ϕ ∂z
=
z 2 sin ϕ
ρ
−
z 2 sin ϕ
ρ
aϕ ∂ ∂ϕ ρ Bϕ
az ∂ = a z (6 x − 6 y ) ∂z 2z
故矢量 C 是无散场，可以由一个矢量函数的旋度表示这些矢量的源分布为： A 无源 B 为标量源 2 ρ sin φ C 为矢量源 a z ( 6 x - 6 y )
1.25
在直角坐标中，证明：（1）一个矢量场的旋度的散度恒等于零，即▽·(▽×A)≡0；（2）一个标量场的梯度的旋度恒等于零，即 ▽×(▽ψ)≡ 0 。
上
∫
∫ρ
2
cos ϕ d ρ dϕ =
27 π 2
故由
∫ A • ds =193
∫ ∇ •AdV = ∫ (6 + 6 x)dV =6 ∫ ( ρ cos ϕ + 1) ρ d ρ dϕ dz =193
V
V V
即： A • ds = ∇ •AdV
s V
∫
∫
V
∫ ( ρ cos ϕ + 1) ρ d ρ dϕ dz
ar 2 r sin θ ∂ ∇× A = ∂r Ar
aθ r sin θ ∂ ∂θ rAθ
ar r sin θ r ∂ ∂ = ∂ϕ ∂r r sin θ Aϕ sin θ cos ϕ
aϕ

电磁感应习题(有答案)

大学物理6丫头5《大学物理AI 》作业 No.11 电磁感应班级 ________________ 学号 ______________ 姓名 ____________ 成绩 ___________一、选择题：（注意：题目中可能有一个或几个正确答案） 1．一块铜板放在磁感应强度正在增大的磁场中时，铜板中出现涡流（感应电流），则涡流将： (A)加速铜板中磁场的增加 (B)减缓铜板中磁场的增加(C)对磁场不起作用 (D)使铜板中磁场反向[ B ] 解：根据愣次定律，感应电流的磁场总是力图阻碍原磁场的变化。

故选B2．一无限长直导体薄板宽度为l ，板面与Z 轴垂直，板的长度方向沿Y 轴，板的两侧与一个伏特计相接，如图。

整个系统放在磁感应强度为B的均匀磁场中，B的方向沿Z 轴正方向，如果伏特计与导体平板均以速度v向Y 轴正方向移动，则伏特计指示的电压值为(A) 0 (B)vBl 21(C) vBl (D) vBl 2[ A ]解：在伏特计与导体平板运动过程中，dc ab εε=，整个回路0=∑ε，0=i ，所以伏特计指示0=V 。

故选A3．两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I ，I 以tId d 的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内（如图），则： (A)线圈中无感应电流。

(B)线圈中感应电流为顺时针方向。

(C)线圈中感应电流为逆时针方向。

(D)线圈中感应电流方向不确定。

[ B ]解：0d d >t I ，在回路产生的垂直于纸面向外的磁场⊗增强，根据愣次定律，回路中产生的电流为顺时针，用以反抗原来磁通量的变化。

故选B4．在一通有电流I 的无限长直导线所在平面内，有一半经为r ，电阻为R 的导线环，环中心距直导线为a ，如图所示，且r a >>。

当aIroabcVdYBZlI直导线的电流被切断后，沿着导线环流过的电量约为：(A))11(220ra a R Ir +-πμ(B)a ra R Ir +ln20πμ (C)aRIr 220μ (D)rRIa 220μ[ C ]解：直导线切断电流的过程中，在导线环中有感应电动势大小：td d Φ=ε 感应电流为：tR Ri d d 1Φ==ε则沿导线环流过的电量为 ∆Φ=⋅Φ==⎰⎰Rt t R t i q 1d d d 1daRIr R r a I R S B 212120200μππμ=⋅⋅=⋅∆≈故选C5．如图所示，直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中，磁场B平行于ab 边，bc 的边长为l 。

电磁感应习题答案及解法201014

电磁感应习题及答案一、选择题1.如图1所示，两根无限长平行直导线载有大小相等、方向相反的电流I ，并都以dtdI的变化率增长，一圆形金属线圈位于导线平面内，则()A 线圈中无感应电流 ()B 线圈中感应电流为顺时针方向()C 线圈中感应电流为逆时针方向 ()D 线圈中感应电流方向不确定[ B ]解：由楞次定律，可判断出感应电流方向为顺时针。

2.如图2所示，一载流螺线管的旁边有一圆形线圈，欲使线圈产生图示方向的感应电流i ，下列哪一种情况可以做到？()A 载流螺线管向线圈靠近 ()B 载流螺线管离开线圈()C 载流螺线管中电流减小 ()D 抽出载流螺线管中的铁心[ A]解：由楞次定律，可判断出必须增加线圈中的电流或将线圈想右移动。

3.一边长为l 的正方形线框，置于均匀磁场中，线框绕OO ’轴以匀角速度ω旋转（如图3所示）。

设0t =时，线框平面处于纸面内，则任一时刻感应电动势的大小为()A t B l ωcos 22 ()B B l 2ω ()C t B l ωωcos 212 ()D t B l ωωcos 2()E t B l ωωsin 2[ D ]解：t B l ωφsin 2= t B l dtd ωωφεcos 2=-=Oω图1 图2 图34.如图所示，导体棒AB 在均匀磁场B中绕通过C 点的垂直于棒长且磁场沿磁场方向的轴OO ’转动（角速度与B同方向），BC 的长度为棒长的41，则()A A 点比B 点电势高 ()B A 与B 点电势相等 ()C A 点比B 点电势低 ()D 稳恒电流从A 点流向B 点[A]()04144321214342224342434434〉=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎭⎫ ⎝⎛====•⨯=⎰⎰⎰----L LL L LL L L BL L L B Bl Bldl vBdl l d B v ωωωωε5.如图5所示，长度为l 的直导线CD 在均匀磁场B 中以速度υ移动，直导线CD 中的电动势为()A υBl ()B θυsin Bl ()C θυ cos Bl ()D 0[D]解： ()02cos sin ==•⨯=πθεvBL L B v6.如图6所示，M 、N 为水平面内两根平行金属导轨，ab 与cd 为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线，外磁场垂直水平面向下，当外力使ab 向右平移时，cd()A 不动 ()B 转动 ()C 向左移动 ()D 向右移动[D]7.对于单匝线圈取自感系数的定义为I L φ=.当线圈的几何形状、大小及周围磁介质分布不变，切无铁磁性质时，若线圈中的电流强度变大，则线圈的自感系数L()A 变大，与电流成正比关系 ()B 变大，但与电流不成反比关系 ()C 变小，与电流成反比关系 ()D 不变 [D]8.如图7所示，一导体棒ab 在均匀磁场中沿金属导轨向左作匀加速运动，磁场方向垂直导轨所在平面，若导轨电阻忽略不计，并设铜心磁导率为常数，则达到稳定后在电容器的C 极板上会()A 带有一定量的正电荷 ()B 带有一定量的负电荷 ()C 带有越来越多的正电荷 ()D 带有越来越多的负电荷[A]9.在圆柱形空间内有一磁感应强度为B 的匀强磁场，如图所示。

电磁感应习题(答案解析)

四. 知识要点：第一单元电磁感应现象楞次定律（一）电磁感应现象1. 产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化.2. 磁通量的计算（1）公式Φ=BS此式的适用条件是：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。

（2）如果磁感线与平面不垂直，上式中的S为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积.即其中θ为磁场与面积之间的夹角，我们称之为“有效面积”或“正对面积”。

（3）磁通量的方向性：磁通量正向穿过某平面和反向穿过该平面时，磁通量的正负关系不同。

求合磁通时应注意相反方向抵消以后所剩余的磁通量。

（4）磁通量的变化：可能是B发生变化而引起，也可能是S发生变化而引起，还有可能是B和S同时发生变化而引起的，在确定磁通量的变化时应注意。

3. 感应电动势的产生条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，这部分电路就会产生感应电动势。

这部分电路或导体相当于电源。

（二）感应电流的方向1. 右手定则当闭合电路的部分导体切割磁感线时，产生的感应电流的方向可以用右手定则来进行判断。

右手定则：伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，那么伸直四指指向即为感应电流的方向。

说明：伸直四指指向还有另外的一些说法：①感应电动势的方向；②导体的高电势处。

2. 楞次定律（1）内容感应电流具有这样的方向：就是感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

注意：①“阻碍”不是“相反”，原磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁通量相反，“反抗”其增加；原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁通量相同，“补偿”其减小，即“增反减同”。

②“阻碍”也不是阻止，电路中的磁通量还是变化的，阻碍只是延缓其变化。

③楞次定律的实质是“能量转化和守恒”，感应电流的磁场阻碍过程，使机械能减少，转化为电能。

（2）应用楞次定律判断感应电流的步骤：①确定原磁场的方向。

②明确回路中磁通量变化情况。

③应用楞次定律的“增反减同”，确定感应电流磁场的方向。

电磁感应经典例题及解析

电磁感应经典例题及解析电磁感应是电磁学中的重要概念，也是我们日常生活中常常会遇到的现象。

在电磁感应的过程中，磁场的变化会导致电场的产生，进而引发电流的产生。

这一原理广泛应用于发电机、变压器等电磁设备中。

下面我们来看一些经典的电磁感应例题，并对其进行解析。

例题1：一个磁感强度为0.2 T的匀强磁场，以2 m/s的速度向垂直于磁场的方向移动，求导体中感应电动势的大小。

解析：根据电磁感应的原理，导体中感应电动势的大小等于磁感强度与导体的速度的乘积，即E = Bv。

将已知数据代入计算，E = 0.2 T × 2 m/s = 0.4 V。

例题2：一个圆形线圈的半径为10 cm，磁感强度为0.5 T的磁场垂直于线圈的平面，在0.2 s内磁场的强度从0.2 T增加到0.6 T，求线圈中感应电流的大小。

解析：根据电磁感应的原理，感应电流的大小等于感应电动势与电阻的比值，即I = ε/R。

感应电动势可以通过磁场的变化率来计算，即ε = -dφ/dt。

其中，φ表示磁通量。

磁通量的大小等于磁感强度与线圈面积的乘积，即φ = Bπr^2。

将已知数据代入计算，φ = 0.2 T ×π× (0.1 m)^2 = 0.02π Tm^2。

对磁通量关于时间的导数，即dφ/dt，可以计算为(0.6 T - 0.2 T)/0.2 s = 2 T/s。

因此，感应电动势的大小为ε = -2 T/s。

线圈的电阻需要另外给定，才能计算感应电流的大小。

通过以上例题的解析，我们可以看到，在电磁感应问题中，需要根据已知条件来计算磁通量的变化率，从而得到感应电动势的大小。

最后，根据电路中的电阻情况，可以计算出感应电流的大小。

电磁感应是电磁学中的重要概念，掌握电磁感应的原理和应用，对于理解和应用电磁学的知识具有重要意义。

通过解析经典的电磁感应例题，可以加深对电磁感应原理的理解，提高解决实际问题的能力。

电磁感应练习题及

电磁感应练习题及解答电磁感应练习题及解答电磁感应是物理学中的一个重要概念，涉及到电磁场的变化过程中电场和磁场相互作用产生的现象。

它在日常生活和科学研究中都有广泛的应用。

下面是一些电磁感应练习题及解答，供大家进行练习。

1. 一根长导线以速度v从北向南方向通过均匀磁场B，该导线的两端分别连接一个电阻为R的电灯泡。

求当导线通过磁场过程中，电灯泡亮起的时间。

解答：根据法拉第电磁感应定律，导线通过磁场时产生感应电动势，导致电流流过电灯泡。

所以，在导线通过磁场期间，电灯泡会一直亮起。

因此，电灯泡亮起的时间等于导线通过磁场的时间。

2. 一个长方形线圈的边长为a和b，放置在匀强磁场B中，使得长方形线圈的法线与磁场方向垂直。

求长方形线圈在匀强磁场中的磁通量。

解答：根据法拉第电磁感应定律，在匀强磁场中，线圈的磁通量可以通过以下公式计算：Φ = B * A * cosθ，其中B表示磁场强度，A表示线圈的面积，θ表示磁场方向与线圈法线方向之间的夹角。

由于线圈的法线与磁场方向垂直，θ为0，所以磁通量Φ = B * A。

3. 在一个闭合导线中有一个直径为d的圆环，该圆环的电阻为R。

当一个恒定的磁场B垂直于圆环平面时，求圆环上感应的电动势。

解答：根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化导致一个闭合回路中的磁通量发生改变时，会在回路中产生感应电动势。

在这个问题中，磁场是恒定的，所以不会产生感应电动势。

4. 一个导线带有电流I，在该导线旁边有另一条导线，它们平行。

第二条导线的长度为L，并且距离第一条导线的距离为d。

求第二条导线中感应的电动势。

解答：当电流从第一条导线中流过时，会在周围产生磁场。

第二条导线因为位于磁场中，所以会感受到这个磁场产生的磁通量的改变。

根据法拉第电磁感应定律，第二条导线中的感应电动势可以通过以下公式计算：ε = -dΦ/dt，其中Φ表示磁通量的变化率。

在这个问题中，需要计算第二条导线中的磁通量的变化率，并由此得出感应电动势。

《大学物理》练习题及详细解答-—电磁感应.docx

法拉第电磁感应定律10-1如图10-1所示，一半径a=0.10m,电阻7?=1.OX1O 3Q 的圆形导体回路置于均匀磁场中，磁场方向与回路面积的法向之间的夹角为TT /3,若磁场变化的规律为3（f ） = （3" +8/ + 5）X 10-4T求：（1） f=2s 时回路的感应电动势和感应电流；（2）最初2s 内通过回路截面的电量。

解：(1) <t>^B S^BScosO图 10-1a —3 ? x 10 -5t = 2s, & =—3.2x107, I =_=------ =—2x10—2 AR -负号表示与方向与确定五的回路方向相反(2) / = ；(0 -Q )=；留(0)-8(2)]• S• cos 。

= 28x1" 1*0.1 - =4.4xl0-2 CR R 1x10 x210-2如图10-2所示，两个具有相同轴线的导线回路，其平面相互平行。

大回路中有电流/,小的回路在大 dx的回路上面距离X 处，X»R,即/在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。

若—=v 等速 dt 率变化，（1）试确定穿过小回路的磁通量e 和X 之间的关系；（2）当x=NR （N 为一正数），求小回路内的感应电动势大小；（3）若v>0,确定小回路中感应电流方向。

解：（1）大回路电流/在轴线上x 处的磁感应强度大小B = cl" 2、3 2 '方向竖直向上。

2（舟+》2产x»R 时，® = B ・S = BS = B •兀尸=“祁："2疽 2x3(2)=1. ju JR-TIP 2x 4 — , x = NR 时, dt 2dt （3）由楞次定律可知，小线圈中感应电流方向与/相同。

动生电动势10-3 一半径为R 的半圆形导线置于磁感应强度为W 的均匀磁场中，该导线以速度v沿水平方向向右平动，如图10-3所不，分别采用（1）法拉第电磁感应定律和（2）动生电动势公式求半圆导线中的电动势大小，哪一端电势高？解：（1）假想半圆导线在宽为2R 的U 型导轨上滑动，设顺时针方向为回路方向,在x 处O…, = （2Rx+-兀R2 ）B , s = 一^^ = -2RB — = -2RBv2 dt dt由于静止U 型导轨上电动势为零，所以半圈导线上电动势为 8 = -2RBv 负号表示电动势方向为逆时针，即上端电势高。

(完整版)电磁感应练习题及答案

《电磁感应》练习题高二级_______班姓名______________ _______________号1．B 2. A 3. A4．B 5. BCD6．CD7. D8. C一.选择题1．下面说法正确的是（）A．自感电动势总是阻碍电路中原来电流增加B．自感电动势总是阻碍电路中原来电流变化. C．电路中的电流越大，自感电动势越大D．电路中的电流变化量越大，自感电动势越大2. 如图所示，一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面，而且处在两导线的中央，则（ A ）A．两电流方向相同时，穿过线圈的磁通量为零B．两电流方向相反时，穿过线圈的磁通量为零C．两电流同向和反向时，穿过线圈的磁通量大小相等D．因两电流产生的磁场不均匀，因此不能判断穿过线圈的磁通量是否为零3. 一矩形线圈在匀强磁场中向右做加速运动如图所示, 设磁场足够大, 下面说法正确的是( A )A. 线圈中无感应电流, 有感应电动势B .线圈中有感应电流, 也有感应电动势C. 线圈中无感应电流, 无感应电动势D. 无法判断4．如图所示，AB为固定的通电直导线，闭合导线框P与AB在同一平面内。

当P远离AB做匀速运动时，它受到AB的作用力为（ B ）A．零B．引力，且逐步变小C．引力，且大小不变D．斥力，且逐步变小5. 长0.1m的直导线在B＝1T的匀强磁场中，以10m/s的速度运动，导线中产生的感应电动势：( )A．一定是1V B．可能是0.5V C．可能为零D．最大值为1V6．如图所示，在一根软铁棒上绕有一个线圈，a、b是线圈的两端，a、b分别与平行导轨M、N相连，有匀强磁场与导轨面垂直，一根导体棒横放在两导轨上，要使a点的电势均比b点的电势高，则导体棒在两根平行的导轨上应该（BCD ）A．向左加速滑动B．向左减速滑动C．向右加速滑动D．向右减速滑动7．关于感应电动势，下列说法正确的是（）A．穿过闭合电路的磁感强度越大，感应电动势就越大B．穿过闭合电路的磁通量越大，感应电动势就越大C．穿过闭合电路的磁通量的变化量越大，其感应电动势就越大D．穿过闭合电路的磁通量变化的越快，其感应电动势就越大4题5题8．恒定的匀强磁场中有一圆形的闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，要使线圈中能产生感应电流，线圈在磁场中应做（） A ．线圈沿自身所在的平面做匀速运动 B ．线圈沿自身所在的平面做匀加速运动 C ．线圈绕任意一条直径转动 D ．线圈沿磁场方向平动9．将一磁铁缓慢或迅速地插到闭和线圈中的同一位置，两次发生变化的物理量不同的是（）A 、磁通量的变化量B 、磁通量的变化率C 、感应电流的电流强度D 、消耗的机械功率10．如图所示，一长直导线在纸面内，导线一侧有一矩形线圈，且线圈一边M 与通电导线平行，要使线圈中产生感应电流，下列方法可行的是（） A 、保持M 边与导线平行线圈向左移动 B 、保持M 边与导线平行线圈向右移动C 、线圈不动，导线中电流减弱D 、线圈不动，导线中电流增强E 、线圈绕M 边转动 F11. 如图所示，将一线圈放在一匀强磁场中，线圈平面平行于磁感线，则线圈中有感应电流产生的是（）A 、当线圈做平行于磁感线的运动B 、当线圈做垂直于磁感线的平行运动C 、当线圈绕M 边转动D 、当线圈绕N 边转动12．如图所示，虚线所围的区域内有一匀强磁场，闭和线圈从静止开始运动，此时如果使磁场对线圈下边的磁场力方向向下，那么线圈应（） A 、向右平动 B 、向左平动 C 、以M 边为轴转动D 、以上都不对13．竖直放置的金属框架处于水平的匀强磁场中，如图所示，一长直金属棒AB 可沿框自由运动，当AB 由静止开始下滑一段时间后合上S ，则AB 将做（）A 、匀速运动B 、加速运动C 、减速运动D 、无法判定14．如图所示，边长为h 的矩形线框从初始位置由静止开始下落，进入一水平的匀强磁场，且磁场方向与线框平面垂直。

大学物理电磁感应电磁场(一)习题答案上海理工

一。

选择题 [ A ]1. 如图所示，导体棒AB 在均匀磁场B 中绕通过C 点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO ' 转动（角速度ω 与B同方向），BC的长度为棒长的31，则(A) A 点比B 点电势高． (B) A 点与B 点电势相等．(C) A 点比B 点电势低． (D) 有稳恒电流从A 点流向B 点【分析】在B O '上取一个长度微元x d，它离O '点的距离为x ，方向向B 端。

则x d两端的电势差由动生电动势公式可求得：()Bxdx vBdx x d B v d i ωε==⋅⨯=所以O '、B 两端的电势差为：230181BL Bxdx V V L O B ωω==-⎰' 同理O '、A 两端的电势差为：2320184BL Bxdx V V L O A ωω==-⎰' 所以A 、B 两点的电势差可求得：261BL V V B A ω=-A 点的电势高。

[ D ]2. 在圆柱形空间内有一磁感强度为B 的均匀磁场，如图所示．B的大小以速率d B /d t 变化．在磁场中有A 、B 两点，其间可放直导线AB 和弯曲的导线AB ，则 (A) 电动势只在导线AB 中产生． (B) 电动势只在导线中产生． (C) 电动势在AB 和AB 中都产生，且两者大小相等．(D) AB 导线中的电动势小于导线中的电动势【分析】连接oa 与ob ，ob ab ob oab εεεε++=。

因为涡旋电场总是与圆柱截面垂直，所以oa 和ob 上的涡旋电场方向处处垂直于oa 、ob ，即0=⋅==⎰→→l d E ob ob εεoab ob d dB S dt dtφεε==-=- o ab oabd d dtdtϕϕ∴<[ C ]3.面积为S 和2 S 的两圆线圈1、2如图放置，通有相同的电流I ．线圈1的电流所产生的通过线圈2的磁通用Φ21表示，线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用Φ12表示，Φ21和Φ12的大小关系为：(A) Φ21 =2Φ12． (B) Φ21 >Φ12．(C) Φ21 =Φ12． (D) Φ21 =21Φ12．【分析】由互感系数定义有，，因为，而，所以。

第10-11章电磁感应电磁场 -- 习题解答

该回路的磁通量：
R B / 2
2
由电磁感应定律：
d / dt 0.5R dB / dt
2
方向由楞次定律：
dB dB 0 " "；反之： 0 " " dt dt
1 2
( r , 0)
ds
o
d d
dr
d
d
r
1 2
( r , 0)
o
d
d
dr ds
d
d
r
0 I B 2 (r d ) 2 r 在线圈上取面元： d s
解：建立坐标系or如图示，设垂直于纸面向外为B正方向。
0 I
磁通量：
0 I ( ) d dr 2 d 2 ( r d ) 2 r 0 Id 4 ln 2 3
解: 作辅助线 MN ，则在回路中向运动时 d m 0
MeNM
，沿 v 方
MeNM MeN NM 0 MeN NM MN
N
MN
a b (v B ) d r B sin cos dr M a b 2 0 I a b ln 0 2 ab
L1
L2
d ( D r 2 ) d ( D R 2 ) d D H dl L1 dt dt dt
9、A
10、D
二、填空题 1、
1 q 5 104 Wb R
d ( 0 ni a 2 ) d i dt dt
2、
i I m sin t
0n a I m cos t
2
3、感应电流为：0 4、

(完整版)电磁感应习题带答案

电磁感应一、选择题(本题共10小题，每小题4分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．(2016届郑州联考)在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是()A．安培发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在C．库仑提出了电场线；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果解析：奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A选项错误；麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在，B选项错误；法拉第提出了电场线，C选项错误；楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，D选项正确．答案：D2．(2016届浦东新区一模)如图所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则流过灵敏电流计的感应电流方向是()A．先向左，再向右 B．先向右，再向左C．始终向右 D．始终向左解析：条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，闭合线圈向左的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向右，根据安培定则可知，感应电流从右向左通过电流计．磁铁从左向右离开螺线管的过程中，闭合线圈向左的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向左，根据安培定则可知，感应电流从左向右通过电流计，A选项正确．答案：A3．(2016届温州十校联考)等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场．另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿如图所示方向穿过磁场．关于线框中的感应电流，以下说法中正确的是()A．开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向B．开始进入磁场时感应电流一定最大C．开始穿出磁场时感应电流一定最大D．开始穿出磁场时感应电流一定最小解析：导线框开始进入磁场时，根据楞次定律可知，闭合回路向下的磁通量增加，感应电流方向沿逆时针方向，A选项错误；根据导体切割磁感线可知，E＝BLv，导线框刚进入磁场时有效切割长度最大，产生的感应电动势最大，感应电流最大，B选项正确；由于不知道两个三角形边长关系，故无法判断开始穿出磁场时有效切割长度的变化情况，C、D选项错误．答案：B4．(2016届南京模拟)有7个完全相同的金属框，表面涂有绝缘层．如图所示，A是一个框，B是两个框并列捆在一起，C是两个框上下叠放捆在一起，D是两个框前后叠放捆在一起．将他们同时从同一高度由静止释放，穿过水平向里的匀强磁场，最后落到水平地面．关于金属框的运动，以下说法正确的是()A．D最先落地 B．C最后落地C．A、B、D同时落地 D．B最后落地解析：设每一个金属框的质量为m，边长为L，电阻值为R，刚刚进入磁场时的速度为v，A图中，感应电动势为E＝BLv，感应电流为I＝，安培力为F＝BIL＝，根据牛顿第二定律得，aA＝＝g－；同理，B图中，安培力为2F＝，aB＝＝g－；C图中，安培力为是F＝，aC＝＝g－； D图中，安培力为2F＝，aD＝＝g－；A、B、D三个金属框在进入磁场的过程中的加速度相等，运动的情况是完全相同的，同时落地，C选项正确．答案：C5．(多选)(2016届广东省阳江市高三期中)矩形线圈abcd，长ab＝20 cm 宽bc＝10 cm，匝数n＝200匝，线圈回路总电阻R＝5 Ω，整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过．若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图所示，则()A．线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B．线圈回路中产生的感应电流为0.4 AC．当t＝0.3 s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016 ND．在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J解析：根据法拉第电磁感应定律可知，E＝n＝n·S＝2 V，感应电动势恒定不变，A选项错误；根据欧姆定律得，I＝＝0.4 A，B选项正确；分析图象可知，t＝0.3 s时，磁感应强度B＝0.2 T，安培力为F＝nBIL＝3.2 N，C选项错误；1 min内线圈回路产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝48 J，D选项正确．答案：BD6．(多选)(2016届赣南州三校联考)如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感强度随时间按B1＝b＋kt(k>0)变化，C2中磁场的磁感强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心C2垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止．则()A．通过金属杆的电流大小为B．通过金属杆的电流方向为从B到AC．定值电阻的阻值为R＝－rD．整个电路中产生的热功率P＝解析：金属杆处于平衡状态，mg＝B2I·2a，解得I＝，A选项错误；安培力竖直向上，根据左手定则可知，电流方向从B到A，B选项正确；根据法拉第电磁感应定律得，E＝＝·πa2＝kπa2，根据闭合电路欧姆定律得，R＝－r，C选项正确；整个电路中产生的热功率P＝IE＝，D选项正确．答案：BCD7．(2016届河北“五个一联盟”质检 )如图，闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合．若取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则下图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是()解析：闭合铜环穿过磁铁的过程中，环中磁通量变化不均匀，产生的感应电流不是线性变化，A选项错误；铜环在下落过程中，下落到磁铁顶端的速度小于底端的速度，故铜环下落到磁铁顶端产生的感应电流小于底端的感应电流，C选项错误；根据楞次定律可知，圆环靠近磁体的过程中向上的磁通量最大，而离开磁体的过程中向上的磁通量减小，磁通量的变化相反，感应电流的方向相反，D选项错误，B选项正确．答案：B8.(多选)(2016届长宁区一模)如图所示，有五根完全相同的金属杆，其中四根连在一起构成正方形闭合框架，固定在绝缘水平桌面上，另一根金属杆ab搁在其上且始终接触良好．匀强磁场垂直穿过桌面，不计ab杆与框架的摩擦，当ab杆在外力F作用下匀速沿框架从最左端向最右端运动过程中()A．外力F先减小后增大B．桌面对框架的水平作用力保持不变C．ab杆的发热功率先减小后增大D．正方形框架的发热功率总是小于ab杆的发热功率解析：ab杆匀速切割磁感线，产生恒定的感应电动势，闭合框架的左右部分并联，当ab杆运动到中央位置时，外电阻最大，根据欧姆定律可知，此时感应电流最小，故感应电流先减小再增大，外力和安培力平衡，故外力先减小再增大，A选项正确；电流流过框架，框架受到安培力作用，水平作用力和安培力平衡，安培力先减小再增大，故水平作用力先减小再增大，B选项错误；ab杆的发热功率Pr＝I2r，先减小后增大，C选项正确；当ab在框架的中央时，内、外电阻相等，正方形框架的发热功率等于ab杆的发热功率，D选项错误．答案：AC9．(2016届河北联考)如图所示，在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，沿y轴方向磁场分布是不变的，沿x轴方向磁感应强度与x满足关系B＝kx，其中k是一恒定的正数，正方形线框ADCB边长为a，A处有一极小开口AE，由粗细均匀的同种规格导线制成，整个线框放在磁场中，且AD边与y轴平行，AD边与y轴距离为a，线框AE两点与一电源相连，稳定时流入线框的电流为I，关于线框受到的安培力情况，下列说法正确的是()A．整个线框受到的合力方向与BD连线垂直B．整个线框沿y轴方向所受合力为0C．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正向D．整个线框在x轴方向所受合力为ka2I，沿x轴正向解析：分析题意可知，AD边所在位置的磁感应强度B1＝ka，AD边受到的安培力大小为FAD＝B1IL＝ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴负方向；BC边所在位置的磁感应强度B2＝2ka，BC边受到的安培力大小为FBC＝B2IL＝2ka2I，根据左手定则知，方向沿x轴正方向；沿y轴方向磁场分布是不变的，故AB和CD边受到的安培力等大反向，相互抵消，整个线框受到的合力为FBC－FAD＝ka2I，方向沿x轴正方向，B选项正确．答案：B10．(2016届本溪市二模)如图所示，灯泡A、B与固定电阻的阻值均为R，L是带铁芯的理想线圈，电源的内阻不计．开关S1、S2均闭合且电路达到稳定．已知电路中的各种元件均在安全范围之内．下列判断中正确的是()A．灯泡A中有电流通过，方向为a→bB．将S1断开的瞬间，灯泡A、B同时熄灭C．将S1断开的瞬间，通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大D．将S2断开，电路达到稳定，灯泡A、B的亮度相同解析：理想线圈的电阻为零，电路稳定后，灯泡A被短路，没有电流流过，A选项错误；将S1断开的瞬间，线圈L发生自感现象，相当于电源，电流流过灯泡A，灯泡B被短路，B选项错误；根据自感现象的规律可知，流过L的电流是流过灯泡B与电阻R上电流之和，故通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大，C选项正确；将S2断开，电路达到稳定，灯泡A的亮度低于灯泡B的亮度，D选项错误．答案：C第Ⅱ卷(非选择题，共60分)二、实验题(本题共1小题，共8分)11．(8分)(2016届新级模拟)某实验小组设计了如图(a)的实验电路，通过调节电源可在原线圈中产生变化的电流，用磁传感器可记录原线圈中产生的磁场B的变化情况，用电压传感器可记录副线圈中感应电动势E的变化情况，二者的变化情况可同时显示在计算机显示屏上．某次实验中得到的B-t、E-t图象如图(b)所示．(1)试观察比较这两组图象，可得出的定性结论是(请写出两个结论)：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.(2)该实验小组利用两组图象求出六组磁感应强度变化率和对应的感应电动势E的数据，并建立坐标系，描出的六个点如图(c)所示．请在图(c)中绘出E-的图线．(3)在该实验中，若使用的副线圈的匝数为100匝，则由图线可求得该副线圈的横截面积为________cm2.(保留3位有效数字)解析：(1)分析图(b)可知，当磁感应强度B恒定时，感应电动势E为零，而磁感应强度B均匀变化，产生恒定的感应电动势E，并且磁感应强度B的变化率越大，产生的感应电动势E 越大．(2)连线如图所示：(3)根据法拉第电磁感应定律得，E＝n＝n·S，当线圈面积S和匝数n一定时，电动势与磁场的变化率成正比，E∝.分析图象可知，E-图象的斜率大小表示匝数n与线圈横截面积S的乘积，S＝2.77(2.75～2.82)cm2.答案：(1)当磁感应强度B恒定时，感应电动势E为零，而磁感应强度B均匀变化，产生恒定的感应电动势E；磁感应强度B的变化率越大，产生的感应电动势E越大(2)见解析(3)2.77(2.75～2.82)三、计算题(本题共4小题，共52分)12．(12分)(2016届广东模拟)如图甲所示，半径为r、匝数为n的线圈，其两极分别与固定水平放置的平行金属板A、B连接，线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t＝0时刻，将一质量为m、带电荷量为＋q、重力不计的粒子从平行金属板中心位置由静止释放，发现在第一个周期内粒子未与金属板相撞．求：(1)平行金属板间的距离d应满足的条件；(2)在满足(1)的前提下，在T时间内粒子的最大动能为多大？解析：(1)前半个周期内，根据法拉第电磁感应定律得感应电动势U＝n＝n·πr2，金属板A、B 间产生匀强电场，场强E＝，粒子在电场力作用下，加速运动；后半个周期内，感应电动势反向，粒子减速运动，在第一个周期内粒子未与金属板相撞，则≥2×·2 解得d≥ .(2)当平行板间距刚好等于d，且粒子运动时间为时，粒子的速度达到最大，则动能也最大，根据动能定理得，q＝Ekm－0，解得，Ekm＝.答案：(1)d≥ (2)13．(14分)(2016届开封高三联考)如图1，abcd为质量M的导轨，放在光滑绝缘的水平面上，另有一根质量为m的金属棒PQ平行bc放在水平导轨上，PQ棒左边靠着绝缘固定的竖直立柱e、f，导轨处于匀强磁场中，磁场以OO′为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度均为B.导轨bc段长l，其电阻为r，金属棒电阻为R，其余电阻均可不计，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ.若在导轨上作用一个方向向左、大小恒为F的水平拉力，设导轨足够长，PQ棒始终与导轨接触．试求：(1)导轨运动的最大加速度amax；(2)流过导轨的最大感应电流Imax；(3)在如图2中定性画出回路中感应电流I随时间t变化的图象，并写出分析过程．解析：(1)导轨刚开始运动时，加速度最大，根据牛顿第二定律得，F－μmg＝Mamax，解得amax＝.(2)随着导轨速度增加，bc边切割磁感线，感应电流增大，当加速度为零时，速度最大，感应电流最大，F－BImaxl－μ(mg－BImaxl)＝0，联立解得Imax＝.(3)画出图象如下：从刚拉动开始计时，t＝0时，v＝0，I＝0；t＝t1时，a＝0，v最大，I＝Im；0～t1之间，导轨做加速度减小的加速运动，a＝0时，v保持不变，I保持不变．答案：(1)(2)(3)见解析。