电磁感应计算题专题[1]
【物理】高中物理电磁感应经典习题(含答案)
【物理】高中物理电磁感应经典习题(含答案)题一题目：一个导线截面积为$2.5\times10^{-4}m^2$，长度为$0.3m$，放在磁感应强度为$0.5T$的均匀磁场中，将导线两端连接到一个电阻为$2\Omega$的电阻器上，求电阻器中的电流。
解析：根据电磁感应定律，导线中的感应电动势与导线长度、磁感应强度以及导线的运动速度有关。
在此题中，导线不运动，所以感应电动势为零。
因此，电路中的电流完全由电源提供，根据欧姆定律，可以使用$U=IR$求解电流。
答案：电路中的电流为0A。
题二题目：一个充满磁感应强度为$1T$的磁场的金属环，直径为$0.2m$，环的厚度可以忽略不计。
当磁场方向垂直于环的平面并向上时，将环从磁场中抽出后，环中的磁场强度变为多少？解析：根据法拉第电磁感应定律，当闭合回路中的磁通量发生变化时，环中会产生感应电动势导致感应电流的产生。
在此题中，环被抽出磁场后，磁通量减小，从而产生感应电动势。
根据安培环路定理和比奥-萨伐尔定律，感应电动势的方向与磁场的变化方向相反，因此感应电流会生成一磁场。
根据安培定律和环形线圈的磁场公式，可以计算出环中的新的磁场强度。
答案：环中的新磁场强度需要通过计算得出。
具体计算过程请参考相关物理教材或参考书籍。
题三题目：一根长度为$0.5m$的直导线与一个磁场相垂直，导线两端的电动势为$2V$，导线的电阻为$4\Omega$，求导线在磁场中运动的速度。
解析：根据电磁感应定律，导线中的感应电动势与导线长度、磁场强度以及导线的运动速度有关。
在此题中，导线的电动势和电阻已知，可以使用欧姆定律$U=IR$解出电流，并使用感应电动势的公式$E=Bvl$解出运动速度。
答案：导线在磁场中的运动速度需要通过计算得出。
具体计算过程请参考相关物理教材或参考书籍。
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．
高三物理电磁感应计算题专题训练
电磁感应计算题专题训练1．（19分）某同学利用电磁感应现象设计了一种发电装置。
如图1为装置示意图，图2为俯视图，将8块相同的磁铁N 、S 极交错放置组合成一个高h = 0.5m 、半径r = 0.2m 的圆柱体，并可绕固定的OO ′轴转动。
圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B = 0.2T ，磁场方向都垂直于圆柱表面，相邻两个区域的磁场方向相反。
紧靠圆柱外侧固定一根与圆柱体等长的金属杆ab ，杆与圆柱平行，杆的电阻R = 0.4Ω。
从上往下看，圆柱体以ω=100rad/s的角速度顺时针方向匀速转动。
以转到如图所示的位置为t = 0的时刻。
取g = 10m/s 2，π2= 10。
求：（1）圆柱转过八分之一周期的时间内，ab 杆中产生的感应电动势的大小E ；（2）如图3所示，M 、N 为水平放置的平行板电容器的两极板，极板长L 0 = 0.314 m ，两板间距d = 0.125m 。
现用两根引线将M 、N 分别与a 、b 相连。
若在t = 0的时刻，将一个电量q = +1.00×10-6C 、质量m =1.60×10-8kg 的带电粒子从紧临M 板中心处无初速释放。
求粒子从M 板运动到N 板所经历的时间t 。
不计粒子重力。
（3）在如图3所示的两极板间，若在t = 0的时刻，上述带电粒子从靠近M 板的左边缘处以初速度v 0水平射入两极板间。
若粒子沿水平方向离开电场，求初速度v 0的大小，并在图中画出粒子对应的运动轨迹。
不计粒子重力。
2．（19分）如图甲所示，PQNM 是表面粗糙的绝缘斜面，abcd 是质量m=0.5kg 、总电阻R=0.5Ω、边长L=0.5m 的正方形金属线框，线框的匝数N=10。
将线框放在斜面上，使斜面的倾角θ由0°开始缓慢增大，当θ增大到37°时，线框即将沿斜面下滑。
假设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，现保持斜面的倾角θ=37°不变，在OO ′NM 的区域加上垂直斜面方向的匀强磁场，使线框的一半．．处于磁场中，磁场的磁感应强度B 随时间t 变化的图像如图乙所示。
高二物理 电磁感应专题训练及答案(全套)
高二物理电磁感应专题训练及答案（全套）一、电磁感应现象的练习题一、选择题：1．闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，图1中各情况下导线都在纸面内运动，那么下列判断中正确的是[ ]A．都会产生感应电流B．都不会产生感应电流C．甲、乙不会产生感应电流，丙、丁会产生感应电流D．甲、丙会产生感应电流，乙、丁不会产生感应电流2．如图2所示，矩形线框abcd的一边ad恰与长直导线重合(互相绝缘)．现使线框绕不同的轴转动，能使框中产生感应电流的是[ ]A．绕ad边为轴转动B．绕oo′为轴转动C．绕bc边为轴转动D．绕ab边为轴转动3．关于产生感应电流的条件，以下说法中错误的是[ ]A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流B．闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流C．穿过闭合电路的磁通为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流D．无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流4．垂直恒定的匀强磁场方向放置一个闭合圆线圈，能使线圈中产生感应电流的运动是[ ]A．线圈沿自身所在的平面匀速运动B．线圈沿自身所在的平面加速运动C．线圈绕任意一条直径匀速转动D．线圈绕任意一条直径变速转动5．一均匀扁平条形磁铁与一线圈共面，磁铁中心与圆心O重合(图3)．下列运动中能使线圈中产生感应电流的是[ ]A．N极向外、S极向里绕O点转动B．N极向里、S极向外，绕O点转动C．在线圈平面内磁铁绕O点顺时针向转动D．垂直线圈平面磁铁向纸外运动6．在图4的直角坐标系中，矩形线圈两对边中点分别在y轴和z轴上。
匀强磁场与y 轴平行。
线圈如何运动可产生感应电流[ ]A．绕x轴旋转B．绕y轴旋转C．绕z轴旋转D．向x轴正向平移7．如图5所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和电键组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是[ ]A．线圈中通以恒定的电流B．通电时，使变阻器的滑片P作匀速移动C．通电时，使变阻器的滑片P作加速移动D．将电键突然断开的瞬间8．如图6所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d，若将一个边长为l的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知d＞l，则导线框中无感应电流的时间等于[ ]9．条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心线穿过圆环中心，如图7所示。
电磁感应计算题及解答讲解
一、选择题1、如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO’为其对称轴。
一导线折成变长为的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v o向右运动，当运动到关于OO’对称的位置时A.穿过回路的磁通量为零B.回路中感应电动势大小为C.回路中感应电流的方向为顺时针方向D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同2、如图8，在O点下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（）A.A、B两点在同一水平线B.A点高于B点C.A点低于B点D.铜环将做等幅摆动二、计算题3、如图所示，两根质量均为m=2kg的金属棒垂直地放在光滑的水平导轨上，左右两部分导轨间距之比为1∶2，导轨间有大小相等但左右两部分方向相反的匀强磁场，CD棒电阻为AB棒电阻的两倍，不计导轨电阻，今用250N的水平力F向右拉CD棒，在CD棒运动0.5m的过程中，两棒上产生的焦耳热共为45J，此时CD棒速率为8m/s，立即撤去拉力F，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，求：（1）撤去拉力F瞬间AB棒速度v A；（2）两棒最终匀速运动的速度v A′和v C′。
4、如图所示，光滑矩形斜面ABCD的倾角为，在其上放置一矩形金属线框，的边长，的边长，线框的质量，电阻，线框通过细线绕过定滑轮与重物相连，细线与斜面平行且靠近。
重物质量，离地面的高度为。
斜面上区域是有界匀强磁场，方向垂直于斜面向上，已知AB到的距离为，到的距离为，到CD的距离为，取。
现让线框从静止开始运动（开始时刻与AB边重合），发现线框匀速穿过匀强磁场区域，求：（1）区域内匀强磁场的磁感应强度B（2）线框在通过磁场区域过程中产生的焦耳热Q（3）通过计算分析画出线框从开始运动到边与CD边重合过程中线框的图象5、如图所示，半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面，导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行的金属板，两极间的距离为d，板长为L。
(完整版)电磁感应经典例题
电磁感应考点清单1 电磁感应现象 感应电流方向（一）磁通量1.磁通量：穿过磁场中某个面的磁感线的条数叫做穿过这一面积的磁能量.磁通量简称磁通，符号为Φ，单位是韦伯（Wb ）.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.θsin S B •=Φ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12Φ-Φ=∆Φ∆Φ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.（二）电磁感应现象的产生条件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.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.[例1] （2004上海，4）两圆环A 、B 置于同一水平面上，其中A 为均匀带电绝缘环，B 为导体环.当A 以如图13-36所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B 中产生如图所示方向的感应电流.则（ ）图13-36A.A 可能带正电且转速减小B.A 可能带正电且转速增大C.A 可能带负电且转速减小D.A 可能带负电且转速增大[解析] 由题目所给的条件可以判断，感应电流的磁场方向垂直于纸面向外，根据楞次定律，原磁场的方向与感应电流的磁场相同时是减少的，环A 应该做减速运动，产生逆时针方向的电流，故应该带负电，故选项C 是正确的，同理可得B 是正确的.[答案] BC（三）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.[例2]（2004天津理综，20）图13-37中MN 、GH 为平行导轨，AB 、CD 为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体.有匀强磁场垂直于导轨所在的平面，方向如图，用I 表示回路的电流.A.当AB 不动而CD 向右滑动时，0≠I 且沿顺时针方向B.当AB 向左、CD 向右滑动且速度大小相等时，I =0C.当AB 、CD 都向右滑动且速度大小相等时，I =0D.当AB 、CD 都向右滑动，且AB 速度大于CD 时，0≠I 且沿逆时针方向图13-37[解析] 当AB 不动而CD 向右滑动时，0≠I ，但电流方向为逆时针，A 错；当AB 向左，CD 向右滑动时，两杆产生的感应电动势同向，故0≠I ，B 错；当AB 和CD 都向右滑动且速度大小相等时，则两杆产生的感应电动势等值反向，故I =0，C 正确；当AB 和CD 都向右滑动，且AB 速度大于CD 时，0≠I ，但方向为顺时针，D 错误.[答案] C2.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.○4应用右手安培定则，确立感应电流方向.[例3] （2001上海综合，14）某实验小组用如图13-38所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是（）A.a→G→bB.先a→G→b，后b→G→aC.b→G→aD.先b→G→a,后a→G→b图13-38[解析] ○1确定原磁场的方向：条形磁铁在穿入线圈的过程中，磁场方向向下.○2明确回路中磁通量变化情况：向下的磁通量增加.○3由楞次定律的“增反减同”可知：线圈中感应电流产生的磁场方向向上.○4应用右手安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针（俯视）即：从b→G→a.同理可以判断：条形磁铁穿出线圈过程中，向下的磁通量减小，由楞次定律可得：线圈中将产生顺时针的感应电流（俯视），电流从a→G→b.[答案] D[评价] 该题目关键在于对楞次定律的理解和应用以及对“穿过”二字的正确理解，它包括穿入和穿出两个过程.（3）楞次定律的另一种表述楞次定律的另一种表达为：感应电流的效果，总是要反抗产生感应电流的原因.[说明] 这里产生感应电流的原因，既可以是磁通量的变化，也可以是引起磁通量变化的相对运动或回路的形变.○1当电路的磁通量发生变化时，感应电流的效果就阻碍变化−−变形为阻碍原磁通−→量的变化.○2当出现引起磁量变化的相对运动时，感应电流的效果就阻碍变化−−拓展为阻碍−→（导体间的）相对运动，即“来时拒，去时留”.○3当回路发生形变时，感应电流的效果就阻碍回路发生形变.○4当线圈自身的电流发生变化时，感应电流的效果就阻碍原来的电流发生变化. 总之，如果问题不涉及感应电流的方向，则从楞次定律的另类表述出发的分析方法较为简便.[例4] 如图13-19所示，光滑固定导轨M 、N 水平放置，两根导体棒P 、Q 平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ）图13-39A.P 、Q 将互相靠拢B.P 、Q 将互相远离C.磁铁的加速度仍为gD.磁铁的加速度小于g[解析] 方法一：设磁铁下端为N 极，如图13-40所示，根据楞次定律可判断出P 、Q 中感应电流方向，根据左手定则可判断P 、Q 所受安培力的方向，可见P 、Q 将互相靠拢，由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g .当S 极为下端时，可得到同样的结果.图13-40方法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量的增加.归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以P 、Q 将互相靠近，且磁铁的加速度小于g .[答案] AD2 法拉第电磁感应定律 自感（一）法拉第电磁感应定律（1）内容：电磁感应中线圈里的感应电动势眼穿过线圈的磁通量变化率成正比.（2）表达式：t E ∆∆Φ=或tn E ∆∆Φ=. （3）说明：○1式中的n 为线圈的匝数，∆Φ是线圈磁通量的变化量，△t 是磁通量变化所用的时间.t ∆∆Φ又叫磁通量的变化率. ○2∆Φ是单位是韦伯，△t 的单位是秒，E 的单位是伏特. ○3t n E ∆∆Φ=中学阶段一般只用来计算平均感应电动势，如果t∆∆Φ是恒定的，那么E 是稳恒的.[例1] 有一面积为S =100cm 2金属环，电阻为R =0.1Ω，环中磁场变化规律如图13-41所示，且磁场方向垂直环面向里，在t 1到t 2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？图13-41[分析] 由楞次定律可判断感应电流的方向.感应电量的计算为 R t tR t R E t I Q ∆Φ=∆∆∆Φ=∆=∆=，仅由电路电阻和磁通量变化决定，与发生磁通量变化的时间无关，本题推导的感应电量的计算表达式可以直接使用.[解析] （1）由楞次定律，可以判断金属环中感应电流方向为逆时针方向.（2）由图可知：磁感应强度的变化率为1212t t B B t B --=∆∆ ○1 线圈中的磁通量的变化率： S t t B B S t B t •--=∆∆=∆∆Φ1212 ○2 环中形成感应电流tR R t R E I ∆∆Φ=∆∆Φ==/ ○3 通过金属环的电量：t I Q ∆= ○4由○1○2○3○4解得：1.010)1.02.0()(212-⨯-=-=R S B B Q C=0.1C. （二）导线切割磁感线的感应电动势1.公式：E=BLv2.导线切割磁感线的感应电动势公式的几点说明：（1）公式仅适用于导体上各点以相同的速度切割匀强的磁场的磁感线的情况.（2）公式中的B 、v 、L 要求互相两两垂直.当L ⊥B ，L ⊥v ，而v 与B 成θ夹角时，导线切割磁感线的感应电动势大小为θsin BLv E =.（3）适用于计算当导体切割磁感线产生的感应电动势，当v 为瞬时速度时，可计算瞬时感应电动势，当v 为平均速度时，可计算平均电动势.（4）若导体棒不是直的，θsin BLv E =中的L 为切割磁感线的导体棒的有效长度.如图13-42中，棒的有效长度有ab 的弦长.图13-42[例2] （2001上海物理，22）（13分）半径为a 的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B =0.2T ，磁场方向垂直纸面向里，半径为b 的金属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，其中a =0.4m ，b =0.6m ，金属环上分别接有灯L 1、L 2，两灯的电阻均匀为R 0＝2Ω，一金属棒MN 与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计.（1）若棒以v 0=5m/s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径00′的瞬间（如图13-43所示）MN 中的电动势和流过灯L 1的电流.图13-43（2）撤去中间的金属棒MN ，将右面的半圆环OL 2O ′以OO ′为轴向上翻转90°，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为s T t B /)/4(/π=∆∆，求L 1的功率.[解析] （1）棒通过圆环直径时切割磁感线的有效长度L =2a ，棒中产生的感应电动势为58.02.02⨯⨯===av B BLv E V=0.8V ○1 当不计棒和环的电阻时，直径OO ′两端的电压U =E =0.8V ，通过灯L 1电流的为 28.001==R U I A =0.4A. ○2 （2）右半圆环上翻90°后，穿过回路的磁场有效面积为原来的一半，221a S π='，磁场变化时在回路中产生的感应电动热为V V a t B S t E 23.04212=⨯=∆∆•'=∆∆Φ='ππ ○3 由L 1、L 2两灯相同，圆环电阻不计，所以每灯的电压均为E U '='21，L 1的功率为 2020211028.1)21(-⨯='='=R E R U P W. ○4 3.导体切割磁感线产生的感应电动势大小两个特例：（1）长为L 的导体棒在磁感应强度为B 的匀强磁场中以ω匀速转动，导体棒产生的感应电动势：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-===))((212121022212不同两段的代数和以任意点为轴时，）线速度（平均速度取中点位置以端点为轴时，（不同两段的代数和）以中点为轴时，L L B E L L B E E ωωω [例3] （2004两湖理综，19）一直升飞机停在南半球的地磁极上空.该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B ，直升飞机螺旋桨叶片的长度为l ，螺旋桨转动的频率为f ，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端为a ，远轴端为b ，如图13-44所示.如果忽略a 到转轴中心线的距离，用ε表示每个叶片中的感应电动势，则（ ）A.B ft 2πε=，且a 点电势低于b 点电势B.B ft 22πε-=，且a 点电势低于b 点电势C.B ft 2πε=，且a 点电势高于b 点电势D.B ft 22πε=，且a 点电势高于b 点电势图13-44[解析] 对于螺旋桨叶片ab ，其切割磁感线的速度是其做圆周运动的线速度，螺旋桨不同点的线速度不同，但是满足R v ω='，可求其等效切割速度fl lv πω==2，运用法拉第电磁感应定律B ft Blv 2πε==，由右手定则判断电流的方向为由a 指向b ，在电源内部电流由低电势流向高电势，故选项A 是正确的.[答案] A（2）面积为S 的矩形线圈在匀强磁场B 中以角速度ω绕线圈平面内的任意轴匀速转动，产生的感应电动势：⎪⎩⎪⎨⎧===θωθωsin 0BS E E BS E 时，为线圈平面与磁感线夹角时，线圈平面与磁感线垂直时，线圈平面与磁感线平行 （三）自感1.自感现象：当导体中的电流发生变化，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍导体中原来的电流的变化，这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象.2.自感现象的应用（1）通电自感：通电瞬间自感线圈处相当于断路.（2）断电自感：断电时自感线圈处相当于电源.○1当线圈中电阻≥灯丝电阻时，灯缓慢熄灭； ○2当线圈中电阻＜灯丝电阻时，灯闪亮后缓慢熄灭. 3.增大线圈自感系数的方法（1）增大线圈长度（2）增多单位长度上匝数（3）增大线圈截面积（口径）（4）线圈中插入铁芯4.日光灯（1）日光灯电路的组成和电路图：○1灯管：日光灯管的两端各有一个灯丝，灯管内有微量的氩和汞蒸气，灯管内涂有荧光粉.两个灯丝之间的气体导电荷发出紫外线，激发管壁上的荧光粉发出可见光.但要使管内气体导电所需电压比200V 的电源电压高得多.○2镇流器：ⅰ)结构：线圈和铁芯.ⅱ)原理：自感.ⅲ)作用：灯管启动时提供一个瞬时高压，灯管工作时降压限流.○3启动器ⅰ) 结构：电容、氖气、静触片、U形动触片、管脚、外壳.ⅱ)原理：热胀冷缩. ⅲ)作用：先接通电路，再瞬间断开电路，使镇流器产生瞬间高压.（2）日光灯电路的工作过程：合上开关，电源电压220V加在启动器两极间→氖气放电发出辉光→辉光产生的热量，使U形动触片膨胀伸长，与静触片接触接通电路→镇流器和灯丝中通过电流→氖气停止放电→动静触片分离→切断电路→镇流器产生瞬间高压，与电源电压加在一起，加在灯管两端→灯管中气体放电→日光灯发光.（3）日光灯启动后正常工作时，启动器断开，电流从灯管中通过.镇流器产生自感电动势起降压限流作用.3 电磁感应规律的综合应用法拉第电磁感应定律是电磁学的重点内容之一，其综合了力、热、静电场、直流电路、磁场等许多内容，反映在以下几个方面：1.因导体在切割运动或电路中磁通量的变化，产生感应电流，使导体受到安培力的作用，从而直接影响到导体或线圈的运动.[例1] （2002粤豫大综合，30）如图13-45所示，在一均匀磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动.杆ef及线框中导线的电阻都可不计.开始时，给ef一个向右的初速度，则（）A.ef将减速向右运动，但不是匀减速B.ef将匀减速向右运动，最后停止C.ef将匀速向右运动D.ef将往返运动图13-45[解析] 给ef一个向右的初速度，则ef产生感应电动势，回路中产生感应电流.由楞次定律可以判断，ef受到一个向左的安培力的作用而减速，随着ef的速度减小，ef产生的感应电动势减小，回路的感应电流减小，安培力减小，因此可以判断ef 是做加速度逐渐减小的减速运动.因此可知选项A 是正确的.[答案] A[例2] （2004北京理综，23）如图13-46甲所示，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 .M 、P 两点间接有阻值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，磁场方向的垂直斜面向下.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.13-46 （1）由b 向a 方向看到的装置如图13-46乙所示，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.[解析] （1）重力mg ，竖直向下；支撑力N ，垂直斜面向上；安培力F ，沿斜面向上.（2）当ab 杆速度为v 时，感应电动势E =B lv ，此时电路中电流RBlv R E I ==. ab 杆受到安培力Rv L B BIL F 22==， 根据牛顿运动定律，有Rv L B mg F mg ma 22sin sin -=-=θθ， mRv L B g a 22sin -=θ. （3）当θsin 22mg Rv L B =时，ab 杆达到最大速度v m .22sin L B mgR v m θ=. 2.以电磁感应现象为核心，综合力学各种不同的规律（如机械能、动量、牛顿运动定律）等内容形成的综合类问题.电学部分思路：将产生感应电动势的那部分电路等效为电源，如果在一个电路中切割磁感线的是几部分但又互相联系，可等效成电源的串并联，分析内外电路结构，应用闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律理顺电学量之间的关系.力学部分思路：分析通电导体的受力情况及力的效果，应用牛顿定律、动量定理、动量守恒、动能定理、机械能守恒等规律理顺力学量之间的关系.[例3] （2001京春季，20）（12分）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l .导轨上面横放着两根导体棒ab 和cd ，构成矩形回路，如图13-47所示.两根导体棒的质量皆为m ，电阻皆为R ，回路中其余部分的电阻可不计.在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B .设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时，棒cd 静止，棒ab 有指向棒cd 的初速度v 0.若两导体棒在运动中始终不接触，求：图13-47（1）在运动中产生的焦耳热最多是多少？（2）当ab 棒的速度变为初速度的43时，cd 棒的加速度是多少？ [解析] ab 棒向cd 棒运动时，两棒和导轨构成的回路面积变小，磁通量发生变化，于是产生感应电流.ab 棒受到与运动方向相反的安培力作用做减速运动，cd 棒则在安培力作用下做加速运动.在ab 棒的速度大于cd 棒的速度时，回路总有感应电流，ab 棒继续减速，cd 棒继续加速.两棒速度达到相同后，回路面积保持不变，磁通量不变化，不产生感应电流，两棒以相同的速度v 做匀速运动.（1）从初始至两棒达到速度相同的过程中，两棒总动量守恒，有mv mv 20= ○1根据能量守恒，整个过程中产生的总热量2022041)2(2121mv v m mv Q =-=○2 （2）设ab 棒的速度变为初速度的43时，cd 棒的速度为v ′，则由动量守恒可知v m v m mv '+=0043 ○3 此时回路中的感应电动势和感应电流分别为Bl v v E )43(0'-= ○4 R I 2ε= ○5此时cd 棒所受的安培力IBl F = ○6 cd 棒的加速度mF a = ○7 由以上各式，可得mRv l B a 4022=. ○8 3.电磁感应中的能量转化问题电磁感应过程实质是不同形式的能量转化的过程，电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力作用.因此要维持安培力存在，必须有“外力”克服安培力做功.此过程中，其他形式的能转化为能.“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.当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能.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.因此电能求解思路主要有三种：○1利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功. ○2得用能量守恒求解：开始的机械能总和与最后的机械能总和之差等于产生的电能.○3利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算. [例4] 把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出（如图13-48），第一次速度为v 1，第二次速度为v 2且v 2=2v 1，则两种情况下拉力的功之比W 1/W 2= ，拉力的功率之比P 1/P 2= ，线圈中产生焦耳热之比Q 1/Q 2= .[解析] 设线圈的ab 边长为L ，bc 边长为L ′，整个线圈的电阻为R ，把ab 边拉出磁场时，cd 边以速度v 匀速运动切割磁感线产生感应电动势Blv E =.其电流方向从c 指向d ，线圈中形成的感应电流R BLv R E I == cd 边所受的安培力Rv L B BIL F 22== 为了维持线圈匀速运动，所需外力大小为Rv L B BIL F F 22=='= 因此拉出线圈过程外力的功v RL L B L F W '='=22 外力的功率222v RL B Fv P == 线圈中产生的焦耳热W v R L L B v L R R v L B Rt I Q ='='•==2222222由上面得出的W 、P 、Q 的表达式可知，两情况拉力的功、功率、线圈中的焦耳热之比分别为1∶2、1∶4、1∶2.[评价] 从题中可以看出，安培力做的功，与电路的消耗的电能是相同的.[例5] （2004河南理综，24）图13-49中a 1b 1c 1d 1和a 2b 2c 2d 2为在同一竖直面内的金属导轨，处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在的平面（纸面）向里.导轨的a 1b 1段与a 2b 2段是竖直的，距离为l 1；c 1d 1段与c 2d 2段也是竖直的，距离为l 2.x 1y 1与x 2y 2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为m 1和m 2，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触.两杆与导轨构成的回路的总电阻为R .F 为作用于金属杆x 1y 1上的竖直向上的恒力.已知两杆运动到图示位置时，已匀速向上运动，求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率.[解析] 设杆向上运动的速度为v ，因杆的运动，两杆与导轨构成的回路的面积减少，从而磁通量也减少，由法拉第电磁感应定律，回路中的感应电动势的大小v l l B E )(12-=回路中的电流RE I = 电流沿顺时针方向，两金属杆都要受到安培力作用，作用于杆x 1y 1的安培力为 11BIlF =（方向向上）作用于杆x 2y 2的安培力为22BIl F =（方向向下）当杆匀速运动时，根据牛顿第二定律有02121=-+--F F g m g m F解以上各式[]2122211221)()()()(l l B Rg m m F v l l B g m m F I -+-=-+-=作用于两杆的重力功率的大小gv m m P )(21+=电阻上的热功率.)()()()()(21221212122212R l l B g m m F Q g m m R l l B g m m F P RI Q ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-=+-+-== 4.电磁感应中的图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度B 、磁通量Φ、感应电动势E 和感应电流I 随时间t 变化的图象，即B -t 图象、Φ-t 图象、E -t 图象和I -t 图象.对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E 和感应电流I 随线圈位移x 变化的图象，即E -x 图象和I -x 图象.这些图象问题大体上可分为两类：○1由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象. ○2由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量. 不管是何种类型，电磁感应中的图象问题常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决.[例6] （2004内蒙理综，19）一矩形线圈位于一随时间t 变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图13-50所示.以I 表示线圈中的感应电流，以图中的线圈上所示方向的电流为正，则图13-51的I -t 图正确的是（ ）图13-50图13-51[解析] 由图象可知，在0到1秒的时间内，磁感应强度均匀增大，那么感应电流的方向为逆时针方向，与图示电流方向相反，为负值，排除B 、C 选项.根据法拉第电磁感应定律，其大小t S B t ∆•∆=∆∆Φ=ε，Rt S B R E I •∆•∆==为一定值，在2到3秒和4到5秒内，磁感应强度不变，磁通量不变，无感应电流生成，D 错误，所以A 选项感应强度不变，磁通量不变，无感应电流生成，D 错误，所以A 选项正确.[答案] A。
初三电磁感应练习题及答案
初三电磁感应练习题及答案练习题1：1. 一个导线以2.0m/s的速度从一个均匀磁场中通过，磁感应强度为0.4T，导线长度为0.5m。
求导线所受的感应电动势大小。
2. 一个长度为3.0m的导线以10m/s的速度垂直通过一个磁感应强度为1.5T的磁场，求导线两端之间的感应电势差。
3. 一个矩形导线框架的长边长度为2.0m，短边长度为0.5m，框架的整体电阻为6.0Ω。
当磁感应强度为0.8T时，框架被拉动，导线切割磁力线的速度恒定为3.0m/s。
求在导线上出现的电动势大小。
答案：1. 感应电动势的大小与磁感应强度、导线长度和导线在磁场中的速度有关。
根据公式E = B*d*l*v，其中B为磁感应强度，d为导线长度，l为导线在磁场中的速度，v为导线长度。
将已知值代入计算，得到E = 0.4T * 0.5m * 2.0m/s = 0.4V。
故导线所受的感应电动势大小为0.4V。
2. 感应电势差的大小取决于磁感应强度、导线长度和导线在磁场中的速度之积。
根据公式∆V = B*l*v，其中B为磁感应强度，l为导线长度，v为导线在磁场中的速度。
将已知值代入计算，得到∆V = 1.5T * 3.0m * 10m/s = 45V。
导线两端之间的感应电势差为45V。
3. 在导线上出现的电动势大小取决于磁感应强度、导线长度、导线在磁场中的速度和导线的电阻之积。
根据公式E = B*d*l*v/R，其中B为磁感应强度，d为导线长度，l为导线在磁场中的速度，R为导线的电阻。
将已知值代入计算，得到E = 0.8T * 3.0m * 2.0m * 0.5m/s / 6.0Ω = 0.8V。
在导线上出现的电动势大小为0.8V。
练习题2：1. 一个磁感应强度为0.5T的磁场垂直于一个半径为0.2m的圆环，圆环的电阻为2.0Ω。
圆环以5rad/s的角速度绕垂直磁场线旋转，求圆环上出现的感应电动势大小。
2. 一个长度为4.0m的直导线绕过一个半径为2.0m的圆形电感线圈，电感线圈中有100个匝。
初中电磁感应专题练习(含详细答案)
初中电磁感应专题练习(含详细答案)
一、选择题
1. 一个导线在磁场中匀速向右移动，感应电动势的方向如何？
A. 由左向右
B. 由右向左
C. 没有感应电动势
D. 无法确定
答案：B
2. 带电粒子在磁场中匀速运动，运动轨迹如何？
A. 直线运动
B. 圆形运动
C. 抛物线运动
D. 双曲线运动
答案：B
二、计算题
1. 一个弯曲的导线长为10cm，导线中有一个电流I=2A，若在
导线处有一个磁感应强度为B=3T的磁场，求电动势的大小为多少？
解答：
$\mathcal{E}=Blv=\frac{1}{2}Blv=\frac{1}{2}Blsin\theta=\frac{1}{2} \times 3 \times 0.1 \times 2=\frac{3}{20}$V。
三、简答题
1. 什么是电磁感应？
电磁感应是指导体中的电子受到磁场的作用从而在导体两端产
生的电动势。
2. 什么是法拉第电磁感应定律？
法拉第电磁感应定律指出，当导体中的磁力线发生变化时，沿
着导体的任意闭合回路中就会产生感应电动势，其大小与磁通量的
变化率成正比，方向满足楞次定律。
3. 什么是楞次定律？
楞次定律指出，当导体内有感应电流时，该电流所发出的磁场的方向是这样的，即它所引起的磁通量的变化总是阻碍引起这种变化的原因。
4. 什么情况下会产生感应电流？
当导体在磁场中发生运动或被磁场线穿过而发生变化时，就会在导体中产生感应电流。
电磁感应计算题专项训练及答案
电磁感应计算题专项训练【注】该专项涉及规律：感应电动势、欧姆定律、牛顿定律、动能定理1、（2010重庆卷）法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。
实验装置的示意图如图所示，两块面积均为S 的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d 。
水流速度处处相同，大小为v ，方向水平。
金属板与水流方向平行。
地磁场磁感应强度的竖直分量为B ，水的电阻率为ρ，水面上方有一阻值为R 的电阻通过绝缘导线和电键K 连接到两金属板上。
忽略边缘效应，求：（1）该发电装置的电动势； （2）通过电阻R 的电流强度； （3）电阻R 消耗的电功率2、（2007天津）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 。
现有长度也为l ，电阻同为R 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中。
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 在运动距离为s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q 。
求：⑴ab 运动速度v 的大小；⑵电容器所带的电荷量q 。
3、（2010江苏卷）如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L ，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。
一质量为m 、有效电阻为R 的导体棒在距磁场上边界h 处由静止释放。
导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I 。
整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。
求：(1)磁感应强度的大小B ；(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v ； (3)流经电流表电流的最大值I maNN ´4、（2008北京）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd ，每边长为L ，总电阻为R ，总质量为m ．将其置于磁感强度为B 的水平匀强磁场上方h 处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd 边始终与水平的磁场边界平行．当cd 边刚进入磁场时，⑴求线框中产生的感应电动势大小； ⑵求cd 两点间的电势差大小；⑶若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h 所应满足的条件．5、（2010福建）如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻。
电磁感应典型题目(含答案)
电磁感应的典型计算1 如图所示，一与水平面夹角为θ=37°的倾斜平行金属导轨，两导轨足够长且相距L=0.2m，另外两根水平金属杆MN和PQ的质量均为m=0.01kg，可沿导轨无摩擦地滑动，MN杆和PQ杆的电阻均为R=0.2Ω(倾斜金属导轨电阻不计)，MN杆被两个垂直于导轨的绝缘立柱挡住，整个装置处于匀强磁场内，磁场方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1.0T．PQ杆在恒定拉力F作用下由静止开始向上加速运动，拉力F垂直PQ杆沿导轨平面向上，当运动位移x=0.1 m时PQ杆达到最大速度，此时MN杆对绝缘立柱的压力恰好为零(g取10m/s2，sin 37°=0.6 ，cos 37°=0.8)．求：(1) PQ杆的最大速度v m， (2)当PQ杆加速度时，MN杆对立柱的压力；(3)PQ杆由静止到最大速度过程中回路产生的焦耳热Q．解：（1）PQ达到最大速度时，关于电动势为：E m=BLv m，感应电流为：I m=REm2，根据MN杆受力分析可得：mg sinθ=BI m L，联立解得：v m=22sin2LBRmg=0.6m/s；（2）当PQ的加速度a=2 m/s2 时，对PQ根据牛顿第二定律可得：F－mg sinθ－BIL=ma，对MN根据共点力的平衡可得：BIL+F N－mg sinθ=0，PQ达到最大速度时，有：F－mg sinθ－BI m L=0，联立解得：F N=0.02N，根据牛顿第三定律可得对立柱的压力F N=0.02N；（3）PQ由静止到最大速度的过程中，根据功能关系可得：F x =221mmv+mgx sinθ+Q，解得：Q=4.2×10-3 J．答：（1）PQ杆的最大速度为0.6m/s；（2）当PQ杆加速度a=2m/s2时，MN杆对立柱的压力为0.02N （3）PQ杆由静止到最大速度回路产生的焦耳热为4.2×10-3 J．2 如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为θ=37°，导轨间距为lm，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒 ab 和a′b′的质量都是0.2kg，电阻都是1Ω，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒a′b′和导轨之间的动摩擦因数为0.5，设金属棒a′b′受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．金属棒ab和导轨无摩擦，导轨平面PMKO处存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场，导轨平面PMNQ处存在着沿轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度B的大小相同．用外力让a′b′固定不动，将金属棒ab由静止释放，当ab下滑速度达到稳定时，整个回路消耗的电功率为18W．求：（1）ab 棒达到的最大速度；（2）ab棒下落了 30m 高度时，其下滑速度已经达到稳定，此过程中回路电流产生的焦耳热Q；（3）在ab棒下滑过程中某时刻将a′b′固定解除，为确保a′b′始终保持静止，则a′b′固定解除时ab棒的速度大小满足什么条件？（ g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8 ）解：（1）ab 棒达到最大速度时做匀速运动，其重力功率等于整个回路消耗的电功率，则有：mg sinθ•v m=P电，则得：ab棒的最大速度为：v m==m/s=15m/s；由P电==，得：B==T=0.4T（2）根据能量守恒得：mgh=Q+则得：Q=mgh-=0.2×10×30J-×0.2×152 =37.5 J（3）将a′b′固定解除，为确保a′b′始终保持静止，则对于a′b′垂直于斜面方向有：N=mg cos37°+BIL，平行于斜面方向有：mg sin37°≤f m=μN解得：I ≥2A对于ab棒：E=I•2R，E=BLv，则得：v=≥m/s=10m/s故ab的速度应满足的条件是：10m/s≤v≤15m/s答：（1）ab 棒达到的最大速度是15m/s；（2）ab棒下落了30m 高度时，其下滑速度已经达到稳定，此过程中回路电流产生的焦耳热Q是37.5J；（3）在ab棒下滑过程中某时刻将a′b′固定解除，为确保a′b′始终保持静止，则a′b′固定解除时ab棒的速度大小满足的条件是10m/s≤v≤15m/s3 如图所示，两电阻不计的足够长光滑平行金属导轨与水平面夹角为θ，导轨间距为L，所在平面的正方形区域abcd内存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直斜面向上．将甲乙两电阻阻值相同、质量均为m的相同金属杆如图放置在导轨上，甲金属杆处在磁场的上边界，甲乙相距L．静止释放两金属杆的同时，在甲金属杆上施加一个沿着导轨向下的外力F，使甲金属杆在运动过程中始终做沿导轨向下的匀加速直线运动，加速度大小g sinθ，乙金属杆刚进入磁场时，发现乙金属杆作匀速运动．（1）求乙刚进入磁场时的速度（2）甲乙的电阻R为多少；（3）乙刚释放时t=0，写出从开始释放到乙金属杆离开磁场，外力F随时间t的变化关系；（4 ）若从开始释放到乙金属杆离开磁场，乙金属杆中共产生热量Q，试求此过程中外力F对甲做的功．解：⑴在乙尚未进入磁场中的过程中，甲、乙的加速度相同，设乙刚进入磁场时的速度v乙刚进入磁场时，对乙由根据平衡条件得(2)设乙从释放到刚进入磁场过程中做匀加速直线运动所需要的时间为设乙从进入磁场过程至刚离开磁场的过程中做匀速直线运动所需要的时间为设乙离开磁场时，甲的速度设甲从开始释放至乙离开磁场的过程中的位移为x根据能量转化和守恒定律得：4 如图所示，倾斜角θ=30°的光滑倾斜导体轨道（足够长）与光滑水平导体轨道连接。
高考物理电磁感应练习题及答案
高考物理电磁感应练习题及答案1. 单选题：(1) 当穿过一根金属导线的电流方向改变时，导线中的电磁场磁感应强度的变化过程是：A. 逐渐增大，然后逐渐减小B. 逐渐减小C. 总是不变D. 逐渐增大答案：D(2) 一个圆形回路平面内以T/秒的速度向外运动，一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于回路平面。
圆形回路中的恒定磁通量的大小等于：A. BTB. BπT^2C. B/TD. B/T^2答案：B(3) 一根长度为l的匀强磁场中有一导线，导线以v的速度作匀速运动。
如果导线与磁感线的夹角为α，则磁感应强度大小的变化率为：A. l/vcosαB. vcosα/lC. v/lcosαD. v/(lcosα)答案：A2. 多选题：(1) 关于法拉第电磁感应定律的描述，下列说法中正确的是：A. 在一个闭合电路中，当磁通量发生变化时，电路中会产生感应电流B. 直流电流产生的磁感应强度可以通过法拉第电磁感应定律计算C. 在一个闭合电路中，当磁感应强度发生变化时，电路中会产生感应电流D. 电流在导体中流动会产生磁场，这是法拉第电磁感应定律的基础答案：A、B(2) 以下哪些现象可以用电磁感应来解释？A. 电动机的工作原理B. 发电机的工作原理C. 变压器的工作原理D. 电磁铁的吸铁石的原理答案：A、B、C3. 计算题：(1) 一根直导线的长度为0.2m，电流强度为2A。
将这根导线竖直放置在一个垂直于地面的匀强磁场中，磁感应强度为0.5T。
求导线上电流产生的磁场的磁感应强度大小。
解答：根据安培定律，导线产生的磁场的磁感应强度大小与电流强度和导线与磁感应强度之间的夹角有关。
在这个问题中，导线与磁场方向垂直，所以夹角为90°。
由于导线长度为0.2m，电流强度为2A，根据毕奥-萨伐尔定律，我们可以使用以下公式来计算导线上电流产生的磁场的磁感应强度大小：磁感应强度大小= (μ0/4π) * (I/l)其中，μ0是真空中的磁导率，其数值为4π * 10^-7 T·m/A，I是电流强度，l是导线长度。
高考复习超经典电磁感应计算难题-含答案
高考复习超经典电磁感应计算难题-含答案(总9页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除1、如图所示，半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b 的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m.金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2Ω.一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均不计．(1)若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时，MN中的感应电动势和流过灯L1的电流；(2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°，若此时磁场强度随时间均匀变化，其变化率为＝T/s，求L1的功率．2、如图所示，两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置，相对的端面之间有一缝隙，铁芯上绕导线并与电源连接，在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab水平置于缝隙中，且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落，铜棒下落距离为0.2R时铜棒中电动势大小为，下落距离为0.8R时电动势大小为，忽略涡流损耗和边缘效应.关于、的大小和铜棒离开磁场前两端的极性，下列判断正确的是A、>，a端为正B、>，b端为正C、<，a端为正D、<，b端为正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，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。
电磁感应计算题专练
专题强化 电磁感应计算题专练1、 (2016·全国卷Ⅱ·24)如图，水平面(纸面)内间距为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.t 0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 (1)Blt 0(Fm －μg ) (2)B 2l 2t 0m解析 (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F －μmg ＝ma 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 0②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知产生的电动势为E ＝Bl v ③ 联立①②③式可得E ＝Blt 0(Fm－μg ) ④(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I ，根据欧姆定律I ＝ER ⑤式中R 为电阻的阻值.金属杆所受的安培力为F 安＝BlI ⑥ 因金属杆做匀速运动，有F －μmg －F 安＝0 ⑦ 联立④⑤⑥⑦式得R ＝B 2l 2t 0m.2、 (2017·上海单科·20改编)如图，光滑平行金属导轨间距为L ，与水平面夹角为θ，两导轨上端用阻值为R 的电阻相连，该装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面.质量为m 的金属杆ab 以沿导轨平面向上的初速度v 0从导轨底端开始运动，然后又返回到出发位置.在运动过程中，ab 与导轨垂直且接触良好，不计ab 和导轨的电阻及空气阻力.(1)求ab 开始运动时的加速度a 的大小；(2)分析并说明ab 在整个运动过程中速度、加速度的变化情况.解析 (1)利用楞次定律，对初始状态的ab 受力分析得：mg sin θ＋BIL ＝ma ①对回路分析I ＝E R ＝BL v 0R ②联立①②得a ＝g sin θ＋B 2L 2v 0mR(2)上滑过程：由第(1)问中的分析可知，上滑过程加速度大小表达式为：a 上＝g sin θ＋B 2L 2vmR③上滑过程，a 、v 反向，做减速运动.利用③式，v 减小则a 减小，可知，杆上滑时做加速度逐渐减小的减速运动.下滑过程：由牛顿第二定律，对ab 受力分析得：mg sin θ－B 2L 2vR ＝ma 下④a 下＝g sin θ－B 2L 2vmR⑤因a 下与v 同向，ab 做加速运动.由⑤得v 增加，a 下减小，杆下滑时做加速度逐渐减小的加速运动.3、如图所示，间距为L 的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，在倾斜导轨区域加一垂直导轨平面向下、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MN 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MN 两端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v m ；(2)金属杆MN 在倾斜导轨上运动，速度未达到最大速度v m 前，当流经定值电阻的电流从零增大到I 0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x m .解析 (1)金属杆MN 在倾斜导轨上滑行的速度最大时，其受到的合力为零， 对其受力分析，可得mg sin θ－BI m L ＝0根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律可得：I m ＝BL v m2r解得：v m ＝2mgr sin θB 2L 2(2)设在这段时间内，金属杆MN 运动的位移为x 由电流的定义可得：q ＝I Δt 根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律得：平均电流I ＝B ΔS 2r Δt ＝BLx2r Δt解得：x ＝2qrBL设电流为I 0时金属杆MN 的速度为v 0，根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律， 可得I 0＝BL v 02r ，解得v 0＝2rI 0BL设此过程中，电路产生的焦耳热为Q 热，由功能关系可得：mgx sin θ＝Q 热＋12m v 02定值电阻r 产生的焦耳热Q ＝12Q 热解得：Q ＝mgqr sin θBL －mI 20r2B 2L2(3)设金属杆MN 在水平导轨上滑行时的加速度大小为a ，速度为v 时回路电流为I ，由牛顿第二定律得：BIL ＝ma由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律可得：I ＝BL v2r联立可得：B 2L 22r v ＝m Δv Δt B 2L 22r v Δt ＝m Δv ，即B 2L 22r x m ＝m v m得：x m ＝4m 2gr 2sin θB 4L 44、如图所示，两条相距d 的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R 的电阻.质量为m 的金属杆静置在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ 的磁感应强度大小为B 、方向竖直向下.当该磁场区域以速度v 0匀速地向右扫过金属杆后，金属杆的速度变为v .导轨和金属杆的电阻不计，导轨光滑且足够长，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求：(1)MN 刚扫过金属杆时，杆中感应电流的大小I ； (2)MN 刚扫过金属杆时，杆的加速度大小a ； (3)PQ 刚要离开金属杆时，感应电流的功率P . 答案 (1)Bd v 0R (2)B 2d 2v 0mR (3)B 2d 2(v 0－v )2R解析 (1)MN 刚扫过金属杆时，感应电动势E ＝Bd v 0 感应电流I ＝ER解得I ＝Bd v 0R(2)安培力F ＝BId 由牛顿第二定律得F ＝ma 解得a ＝B 2d 2v 0mR(3)金属杆切割磁感线的相对速度v ′＝v 0－v ，则感应电动势E ′＝Bd (v 0－v ) 电功率P ＝E ′2R 解得P ＝B 2d 2(v 0－v )2R5.(2016·全国卷Ⅰ·24)如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连.两细金属棒ab (仅标出a 端)和cd (仅标出c 端)长度均为L ，质量分别为2m 和m ；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca ，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平.右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R ，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g ，已知金属棒ab 匀速下滑.求：(1)作用在金属棒ab 上的安培力的大小； (2)金属棒运动速度的大小. 答案 (1)mg (sin θ－3μcos θ)(2)mgRB 2L2(sin θ－3μcos θ) 解析 (1)由于ab 、cd 棒被平行于斜面的导线相连，故ab 、cd 速度总是相等，cd 也做匀速直线运动.设导线的张力的大小为F T ，右斜面对ab 棒的支持力的大小为F N1，作用在ab 棒上的安培力的大小为F ，左斜面对cd 棒的支持力大小为F N2，对于ab 棒，受力分析如图甲所示，由力的平衡条件得2mg sin θ＝μF N1＋F T ＋F ① F N1＝2mg cos θ ② 对于cd 棒，受力分析如图乙所示，由力的平衡条件得 mg sin θ＋μF N2＝F T ′＝F T ③ F N2＝mg cos θ ④ 联立①②③④式得：F ＝mg (sin θ－3μcos θ) ⑤(2)设金属棒运动速度大小为v ，ab 棒上的感应电动势为E ＝BL v⑥回路中电流I ＝ER ⑦ 安培力F ＝BIL ⑧联立⑤⑥⑦⑧得： v ＝mgRB 2L2(sin θ－3μcos θ)6.如图所示，两平行光滑金属导轨倾斜放置且固定，两导轨间距为L ，与水平面间的夹角为θ，导轨下端有垂直于轨道的挡板(图中未画出)，上端连接一个阻值R ＝2r 的电阻，整个装置处在磁感应强度为B 、方向垂直导轨向上的匀强磁场中，两根相同的金属棒ab 、cd 放在导轨下端，其中棒ab 靠在挡板上，棒cd 在沿导轨平面向上的拉力作用下，由静止开始沿导轨向上做加速度为a 的匀加速运动.已知每根金属棒质量为m 、长度为L 、电阻为r ，导轨电阻不计，棒与导轨始终接触良好.求：(1)经多长时间棒ab 对挡板的压力变为零； (2)棒ab 对挡板压力为零时，电阻R 的电功率； (3)棒ab 运动前，拉力F 随时间t 的变化关系.答案 (1)5mgr sin θ2B 2L 2a (2)m 2g 2r sin 2θ2B 2L 2 (3)F ＝m (g sin θ＋a )＋3B 2L 2a5r t解析 (1)棒ab 对挡板的压力为零时，受力分析可得 BI ab L ＝mg sin θ 设经时间t 0棒ab 对挡板的压力为零，棒cd 产生的电动势为E ，则 E ＝BLat 0 回路中电流I ＝E r ＋R 外 R 外＝Rr R ＋r ＝23r I ab ＝RR ＋r I解得t 0＝5mgr sin θ2B 2L 2a(2)棒ab 对挡板压力为零时，cd 两端电压为 U cd ＝E －Ir 解得U cd ＝mgr sin θBL此时电阻R 的电功率为 P ＝U 2cdR解得P ＝m 2g 2r sin 2θ2B 2L 2(3)对cd 棒，由牛顿第二定律得F －BI ′L －mg sin θ＝ma I ′＝E ′r ＋R 外 E ′＝BLat解得F ＝m (g sin θ＋a )＋3B 2L 2a5rt .7.(2016·全国卷Ⅲ·25)如图，两条相距l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R 的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S 的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B 1随时间t 的变化关系为B 1＝kt ，式中k 为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN (虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B 0，方向也垂直于纸面向里.某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t 0时刻恰好以速度v 0越过MN ，此后向右做匀速运动.金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计.求：(1)在t ＝0到t ＝t 0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t (t >t 0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小. 答案 (1)kt 0S R (2)B 0l v 0(t －t 0)＋kSt (B 0l v 0＋kS )B 0lR解析 (1)在金属棒未越过MN 之前，穿过回路的磁通量的变化量为ΔΦ＝ΔBS ＝k ΔtS ① 由法拉第电磁感应定律有 E ＝ΔΦΔt②由欧姆定律得I ＝E R ③ 由电流的定义得 I ＝ΔqΔt ④联立①②③④式得 |Δq |＝kSRΔt ⑤由⑤式得，在t ＝0到t ＝t 0的时间间隔内即Δt ＝t 0，流过电阻R 的电荷量q 的绝对值为 |q |＝kt 0SR⑥ (2)当t >t 0时，金属棒已越过MN .由于金属棒在MN 右侧做匀速运动，有 F ＝F 安 ⑦ 式中，F 是外加水平恒力，F 安是金属棒受到的安培力.设此时回路中的电流为I ， F 安＝B 0lI ⑧此时金属棒与MN 之间的距离为s ＝v 0(t －t 0) ⑨ 匀强磁场穿过回路的磁通量为 Φ′＝B 0ls ⑩ 回路的总磁通量为 Φt ＝Φ＋Φ′ ⑪ 其中Φ＝B 1S ＝ktS ⑫由⑨⑩⑪⑫式得，在时刻t (t >t 0)，穿过回路的总磁通量为Φt ＝B 0l v 0(t －t 0)＋kSt ⑬ 在t 到t ＋Δt 的时间间隔内，总磁通量的改变量ΔΦt 为 ΔΦt ＝(B 0l v 0＋kS )Δt ⑭ 由法拉第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小为 E t ＝ΔΦtΔt ⑮由欧姆定律得I ＝E tR⑯联立⑦⑧⑭⑮⑯式得 F ＝(B 0l v 0＋kS )B 0lR.8、如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，相距为L ，导轨上端接电阻R ，宽度相同的水平条形区域Ⅰ和Ⅱ内有磁感应强度为B 、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，其宽度均为d ，Ⅰ和Ⅱ之间相距为h 且无磁场.一长度为L 、质量为m 、电阻为r 的导体棒，两端套在导轨上，并与两导轨始终保持良好的接触，导体棒从距区域Ⅰ上边界H 处由静止释放，在穿过两段磁场区域的过程中，流过电阻R 上的电流及其变化情况相同，重力加速度为g .求：(1)导体棒进入区域Ⅰ的瞬间，通过电阻R 的电流大小与方向. (2)导体棒通过区域Ⅰ的过程，电阻R 上产生的热量Q . (3)求导体棒穿过区域Ⅰ所用的时间.答案 (1)BL R ＋r 2gH ，方向向左 (2)R R ＋r mg (h ＋d ) (3)B 2L 2d mg (R ＋r )＋2(H －h )g － 2H g解析 (1)设导体棒进入区域Ⅰ瞬间的速度大小为v 1， 根据动能定理：mgH ＝12m v 12 ①由法拉第电磁感应定律：E ＝BL v 1 ②由闭合电路的欧姆定律：I ＝ER ＋r③由①②③得：I ＝BLR ＋r2gH由右手定则知导体棒中电流方向向右，则通过电阻R 的电流方向向左. (2)由题意知，导体棒进入区域Ⅱ的速度大小也为v 1， 由能量守恒，得：Q 总＝mg (h ＋d ) 电阻R 上产生的热量Q ＝RR ＋rmg (h ＋d )(3)设导体棒穿出区域Ⅰ瞬间的速度大小为v 2，从穿出区域Ⅰ到进入区域Ⅱ，v 12－v 22＝2gh ，得：v 2＝2g (H －h )设导体棒进入区域Ⅰ所用的时间为t ，根据动量定理： 设向下为正方向：mgt －B I Lt ＝m v 2－m v 1 此过程通过整个回路的电荷量为：q ＝I t ＝BLdR ＋r得：t ＝B 2L 2dmg (r ＋R )＋2(H －h )g －2H g9、 (2018·甘肃天水模拟)如图所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨，置于垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，两根质量相同的导体棒a 和b ，与导轨紧密接触且可自由滑动.先固定a ，释放b ，当b 的速度达到10 m /s 时，再释放a ，经过1 s 后，a 的速度达到12 m/s ，g 取10 m/s 2，则： (1)此时b 的速度大小是多少？(2)若导轨足够长，a 、b 棒最后的运动状态怎样？ 答案 (1)18 m/s (2)匀加速运动解析 (1)当b 棒先向下运动时，在a 和b 以及导轨所组成的闭合回路中产生感应电流，于是a 棒受到向下的安培力，b 棒受到向上的安培力，且二者大小相等.释放a 棒后，经过时间t ，分别以a 和b 为研究对象，根据动量定理，则有(mg ＋F )t ＝m v a (mg －F )t ＝m v b －m v 0 代入数据可解得v b ＝18 m/s(2)在a 、b 棒向下运动的过程中，a 棒的加速度a 1＝g ＋F m ，b 产生的加速度a 2＝g －Fm .当a 棒的速度与b 棒接近时，闭合回路中的ΔΦ逐渐减小，感应电流也逐渐减小，则安培力也逐渐减小，最后，两棒以共同的速度向下做加速度为g 的匀加速运动.10、(2017·湖南长沙四县三月模拟)足够长的平行金属轨道M 、N ，相距L ＝0.5 m ，且水平放置；M 、N 左端与半径R ＝0.4 m 的光滑竖直半圆轨道相连，与轨道始终垂直且接触良好的金属棒b 和c 可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量m b ＝m c ＝0.1 kg ，接入电路的有效电阻R b ＝R c ＝1 Ω，轨道的电阻不计.平行水平金属轨道M 、N 处于磁感应强度B ＝1 T 的匀强磁场中，磁场方向与轨道平面垂直向上，光滑竖直半圆轨道在磁场外，如图3所示，若使b 棒以初速度v 0＝10 m /s 开始向左运动，运动过程中b 、c 不相撞，g 取10 m/s 2，求： (1)c 棒的最大速度；(2)c 棒达最大速度时，此棒产生的焦耳热；(3)若c 棒达最大速度后沿半圆轨道上滑，金属棒c 到达轨道最高点时对轨道的压力的大小. 答案 (1)5 m/s (2)1.25 J (3)1.25 N解析 (1)在磁场力作用下，b 棒做减速运动，c 棒做加速运动，当两棒速度相等时，c 棒达最大速度.选两棒为研究对象，根据动量守恒定律有 m b v 0＝(m b ＋m c )v解得c 棒的最大速度为：v ＝m b m b ＋m cv 0＝12v 0＝5 m/s(2)从b 棒开始运动到两棒速度相等的过程中，系统减少的动能转化为电能，两棒中产生的总热量为：Q ＝12m b v 02－12(m b ＋m c )v 2＝2.5 J因为R b ＝R c ，所以c 棒达最大速度时此棒产生的焦耳热为Q c ＝Q2＝1.25 J(3)设c 棒沿半圆轨道滑到最高点时的速度为v ′，从最低点上升到最高点的过程由机械能守恒可得： 12m c v 2－12m c v ′2＝m c g ·2R 解得v ′＝3 m/s在最高点，设轨道对c 棒的弹力为F ，由牛顿第二定律得 m c g ＋F ＝m c v ′2R解得F ＝1.25 N由牛顿第三定律得，在最高点c 棒对轨道的压力为1.25 N ，方向竖直向上.11、如图所示，平行倾斜光滑导轨与足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计.质量分别为m 和12m 的金属棒b 和c 静止放在水平导轨上，b 、c 两棒均与导轨垂直.图中de 虚线往右有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场.质量为m 的绝缘棒a 垂直于倾斜导轨静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为h .已知绝缘棒a 滑到水平导轨上与金属棒b 发生弹性正碰，金属棒b 进入磁场后始终未与金属棒c 发生碰撞.重力加速度为g .求：(1)绝缘棒a 与金属棒b 发生弹性正碰后分离时两棒的速度大小； (2)金属棒b 进入磁场后，其加速度为其最大加速度的一半时的速度大小； (3)两金属棒b 、c 上最终产生的总焦耳热. 答案 (1)02gh (2)562gh (3)13mgh解析 (1)设a 棒滑到水平导轨时，速度为v 0，下滑过程中a 棒机械能守恒12m v 02＝mgha 棒与b 棒发生弹性碰撞 由动量守恒定律：m v 0＝m v 1＋m v 2 由机械能守恒定律：12m v 02＝12m v 12＋12m v 22解出v 1＝0，v 2＝v 0＝2gh (2)b 棒刚进磁场时的加速度最大.b 、c 两棒组成的系统合外力为零，系统动量守恒. 由动量守恒定律：m v 2＝m v 2′＋m2v 3′设b 棒进入磁场后任一时刻，b 棒的速度为v b ，c 棒的速度为v c ，则b 、c 组成的回路中的感应电动势E ＝BL (v b －v c )，由闭合电路欧姆定律得I ＝ER 总，由安培力公式得F ＝BIL ＝ma ，联立得a ＝B 2L 2(v b －v c )mR 总.故当b 棒加速度为最大值的一半时有v 2＝2(v 2′－v 3′) 联立得v 2′＝56v 2＝562gh(3)最终b 、c 以相同的速度匀速运动.由动量守恒定律：m v 2＝(m ＋m 2)v 由能量守恒定律：12m v 22＝12(m ＋m2)v 2＋Q解出Q ＝13mgh12、如图所示，两根彼此平行放置的光滑金属导轨，其水平部分足够长且处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B .现将质量为m 1的导体棒ab 放置于导轨的水平段，将质量为m 2的导体棒cd 从导轨的圆弧部分距水平段高为h 的位置由静止释放.已知导体棒ab 和cd 接入电路的有效电阻分别为R 1和R 2，其他部分电阻不计，整个过程中两导体棒与导轨接触良好且未发生碰撞，重力加速度为g .求： (1)导体棒ab 、cd 最终速度的大小； (2)导体棒ab 所产生的热量.答案 (1)都为m 2m 1＋m 22gh (2)R 1R 1＋R 2·m 1m 2m 1＋m 2·gh解析 (1)设导体棒cd 沿光滑圆弧轨道下滑至水平面时的速度为v 0，由机械能守恒定律m 2gh ＝12m 2v 02，解得v 0＝2gh ，随后，导体棒cd 切割磁感线产生感应电动势，在回路中产生感应电流，导体棒cd 、ab 受到安培力的作用，其中导体棒cd 所受的安培力为阻力，而导体棒ab 所受的安培力为动力，但系统所受的安培力为零；当导体棒cd 与导体棒ab 速度相等时，回路的感应电动势为零，回路中无感应电流，此后导体棒cd 与导体棒ab 以相同的速度匀速运动，以v 0的方向为正方向，由动量守恒定律可得：m 2v 0＝(m 1＋m 2)v ，解得两棒最终速度为v ＝m 2m 1＋m 22gh(2)由能量守恒定律可得系统产生的热量为Q ＝ΔE ＝12m 2v 02－12(m 1＋m 2)v 2＝m 1m 2m 1＋m 2gh由焦耳定律可得，导体棒ab 、cd 所产生的热量之比是：Q 1Q 2＝R 1R 2解得Q 1＝R 1R 1＋R 2·m 1m 2m 1＋m 2·gh13 .(2017·山东青岛一模)如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左面部分水平，右面部分为半径r ＝0.5 m 的竖直半圆，两导轨间距离d ＝0.3 m ，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B ＝1 T 的匀强磁场中，两导轨电阻不计.有两根长度均为d 的金属棒ab 、cd ，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab 、cd 的质量分别为m 1＝0.2 kg 、m 2＝0.1 kg ，电阻分别为R 1＝0.1 Ω、R 2＝0.2 Ω.现让ab 棒以v 0＝10 m /s 的初速度开始水平向右运动，cd 棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点PP ′，cd 棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度g ＝10 m/s 2，求： (1)ab 棒开始向右运动时cd 棒的加速度a 0； (2)cd 棒刚进入半圆轨道时ab 棒的速度大小v 1； (3)cd 棒进入半圆轨道前ab 棒克服安培力做的功W . 答案 (1)30 m /s 2(2)7.5 m/s (3)4.375 J解析 (1)ab 棒开始向右运动时，设回路中电流为I ，有 E ＝Bd v 0 I ＝E R 1＋R 2 BId ＝m 2a 0解得：a 0＝30 m/s 2(2)设cd 棒刚进入半圆轨道时的速度为v 2，系统动量定恒，有 m 1v 0＝m 1v 1＋m 2v 2 12m 2v 22＝m 2g ·2r ＋12m 2v P 2 m 2g ＝m 2v 2P r解得：v 1＝7.5 m/s(3)由动能定理得12m 1v 12－12m 1v 02＝－W 解得：W ＝4.375 J.。
电磁感应现象练习题解决电磁感应现象的数值计算
电磁感应现象练习题解决电磁感应现象的数值计算电磁感应是指当磁场发生变化时，会在磁场附近产生感应电流的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量变化时，感应电动势的大小与磁通量变化率成正比。
本文将通过解决电磁感应现象的数值计算来深入探讨该现象。
1. 电磁感应数值计算基本公式根据法拉第电磁感应定律，感应电动势可以通过以下公式计算：ε = -dΦ/dt其中，ε为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间。
2. 计算绕线磁场感应电动势假设有一半径为R、匝数为N的螺线管，匝面与磁场相互垂直。
当磁场的磁感应强度为B，变化率为dB/dt时，螺线管中感应电动势可通过以下公式计算：ε = -N * dΦ/dt = -N * πR² dB/dt其中，N为匝数，dΦ/dt为磁通量变化率。
由于螺线管截面积S=πR²，代入公式后，可以得到感应电动势ε。
3. 计算闭合电路中感应电动势当磁场的磁感应强度为B，变化率为dB/dt时，闭合电路中感应电动势可通过以下公式计算：ε = -dΦ/dt = -BS * cosθ * dl/dt其中，S为电路所包围的面积，θ为磁场方向与电路法向的夹角，dl/dt为电路边缘向磁场运动的速度。
4. 计算感应电流及感应电磁场感应电动势引起感应电流的产生，进而引起磁场的变化。
根据安培环路定理，感应电动势可以用感应电流产生的磁通量Φ_m表达，而感应电流的大小与感应电动势成正比。
Φ_m = μ₀NI其中，Φ_m为感应电流所产生的磁通量，N为匝数，I为感应电流。
因此，可以通过计算感应电动势得到感应电流的数值。
进一步，可以利用比奥萨伐尔定律计算感应电流产生的磁场。
5. 应用举例假设有一个半径为0.1m的螺线管，匝数为100，其上通过的磁感应强度突然从0.5T降为0T，变化耗时0.1s。
我们来计算在这个过程中螺线管中感应电动势的数值。
首先，需要计算磁通量的变化率。
根据公式，可以得到：dΦ/dt = πR² * (dB/dt) = π * 0.1² * (0 - 0.5) / 0.1 = -0.05πT·m²/s代入公式，计算感应电动势：ε = -N * dΦ/dt = -100 * (-0.05π) = 5πV因此，在这个过程中，螺线管中感应电动势的数值为5πV。
根据磁感应定律计算题专题训练
根据磁感应定律计算题专题训练
根据磁感应定律（法拉第电磁感应定律），当导体中的磁通量
发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
根据该定律，我们可以
通过一系列计算题来加深对该定律的理解和应用。
以下是一些根据磁感应定律的计算题目，供您进行专题训练：
1. 题目：一个半径为 10cm 的圆形线圈，其平面与一个磁感应
强度为 0.05 T 的均匀磁场垂直，线圈有 1000 个匝。
求当线圈绕过
磁场中心轴转动 20 圈时，线圈中的感应电动势的变化量。
2. 题目：一个磁感应强度为0.1 T 的均匀磁场与一条导线垂直，导线的长度为 2 m。
如果导线以 10 m/s 的速度从垂直于磁场的位置
移动到与磁场平行的位置，求导线两端的感应电动势。
3. 题目：一个磁感应强度为 0.2 T 的均匀磁场与一条导线夹角
为 30°，导线的长度为 5 m。
当导线上的电流为 2 A 时，求导线两
端的感应电动势。
以上题目需要根据磁感应定律进行计算，您可以使用法拉第电磁感应定律的公式来求解。
请确保在计算过程中注意单位的转换和计算的准确性。
通过解答这些题目，您可以进一步熟练地应用磁感应定律进行计算和分析。
祝您训练顺利，希望以上信息对您有所帮助！。
电磁感应实验练习题计算磁场变化引起的感应电动势
电磁感应实验练习题计算磁场变化引起的感应电动势对于电磁感应实验中计算磁场变化引起的感应电动势，我们需要首先了解电磁感应的基本原理。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场的变化穿过一定的导体回路时，会产生感应电动势。
感应电动势的计算公式为：ε = -N ∆Φ/∆t其中，ε表示感应电动势，N表示线圈的匝数，∆Φ表示磁通量的变化量，∆t表示磁场变化的时间。
下面，我们通过练习题来计算磁场变化引起的感应电动势。
练习题一：一个螺线管有100个匝，截面积为0.01平方米。
当磁感应强度从0.2特斯拉增加到0.6特斯拉，变化所用的时间为2秒。
求在这个过程中产生的感应电动势。
解答一：根据感应电动势的计算公式，我们可以得到：N = 100A = 0.01平方米∆B = 0.6特斯拉 - 0.2特斯拉 = 0.4特斯拉∆t = 2秒感应电动势ε = -N ∆Φ/∆t而磁通量Φ可以表示为磁感应强度B乘以面积A，即∆Φ = BΔA ∆Φ = ∆B * A = 0.4特斯拉 * 0.01平方米 = 0.004特斯拉·平方米代入计算公式，得到：ε = -N ∆Φ/∆t= -100 * 0.004特斯拉·平方米 / 2秒= -0.2伏特答案：在这个过程中，产生的感应电动势为0.2伏特。
练习题二：一个平行板电容器的板间距离为0.02米，两个平行板上的电压为5伏特。
当板间的磁感应强度发生变化时，感应电动势为多少？解答二：根据感应电动势的计算公式，我们可以得到：N = 1（由于只有一对平行板）A = 0.02平方米∆B = 变化后的磁感应强度 - 变化前的磁感应强度 = B2 - B1∆t = 1秒（假设变化所用的时间为1秒）感应电动势ε = -N ∆Φ/∆t在这个情况下，磁通量Φ仍然可以表示为磁感应强度B乘以面积A，即∆Φ = BΔA∆Φ = ∆B * A = (B2 - B1) * 0.02平方米代入计算公式，得到：ε = -N ∆Φ/∆t= -(B2 - B1) * 0.02平方米 / 1秒= -0.02(B2 - B1)伏特答案：在这个过程中，感应电动势为-0.02(B2 - B1)伏特。
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电磁感应计算题专题命题人：蓝杏芳 学号________. 姓名________. 四.计算题 （共15小题）1. 如图13-17所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，导轨间的中距离为L ，导轨上横放着两根导体棒ab 和cd.设两根导体棒的质量皆m ，电阻皆为R ，导轨光滑且电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B 。
开始时ab 和cd 两导体棒有方向相反的水平初速，初速大小分别为v 0和2v 0，求：（1）从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热。
（2）当ab 棒的速度大小变为4v 时，回路中消耗的电功率。
2. 如图13-18所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h ，磁感强度为B 。
有一宽度为b(b ＜h＝、长度为L ，电阻为R 。
质量为m 的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘从静止起竖直下落，当线圈的PQ 边到达磁场下边缘时，恰好开始做匀速运动。
求：（1）线圈的MN 边刚好进入磁场时，线圈的速度大小。
（2）线圈从开始下落到刚好完全进入磁场，经历的时间。
3. 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？4. 如图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，导轨和金属杆接触图13-17图13-18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2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。
5. 如图示，在磁感应强度B =0.2T,方向竖直向上的匀强磁场中，有间距L =0.2m 的光滑平行导轨，导轨有倾斜和水平两部分，倾斜部分与水平面夹角θ=30°,导体棒ab 质量m =0.02kg,电阻r =0.02Ω,放在导轨上，运动中与导轨有良好接触，并且垂直于导轨，电阻R =0.08Ω,其余电阻不计，当棒从h =5m处。
如图，由静止释放沿导轨下滑，到达水平导轨前，回路电流（1）电阻R 上产生的最大热功率.（2）导体棒ab 在滑到水平导轨前释放的热量. （3）导体棒ab 在水平导轨上最多能产生的热量.6. 如图所示，半径为r 、电阻不计的两个半圆形光滑导轨并列竖直放置，两导轨的间距为L ，在轨道左上方的端点Ｍ、Ｎ间接有电阻为Ｒ的小电珠，且整个轨道处在竖直向下的、磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中。
现有一质量为ｍ、电阻也为Ｒ的金属棒ab 从M 、N 处由静止释放，经一定时间到达导轨的最底点O 、O'，此时的速度为v（1）试分析金属棒ab 从M 、N 到O 、O'的过程中，通过小电珠的电流方向。
（2）求金属棒ab 到达O 、O'时，整个电路消耗的瞬时电功率。
（3）求金属棒ab 从M 、N 到O 、O'的过程中，小电珠和金属棒上产生的总热量。
7. 在同一水平面上有相距l 的两根光滑的不计电阻的平行金属导轨，导轨上金属杆ab 和cd 垂直导轨放置，杆cd 的中点系一轻绳，跨过定滑轮系一质量为m 的重物，整个装置处在竖直向上的磁场中，如图所示，已知磁感应强度B ＝1T ，l ＝0.5m ，m ＝2kg ，R ab ＝R cd ＝0.05Ω．问让ab 向左滑行，当其速度达到何值时，重物m 恰好被从地上提起？（g 取10m/s 2）8. 如图所示的空间，匀强电场的方向竖直向下，场强为E 1，匀强磁场的方向水平向外，磁感应强度为B ．有两个带电小球A 和B 都能在垂直于磁场方向的同一竖直平面内做匀速圆周运动（两小球间的库仑力可忽略），运动轨迹如图。
已知两个带电小球A 和B 的质量关系为m A =3m B ，轨道半径为R A =3R B =9cm ．(1) 试说明小球A 和B 带什么电，它们所带的电荷量B A q q之比等于多少?(2) 指出小球A 和B 的绕行方向？(3) 设带电小球A 和B 在图示位置P 处相碰撞，且碰撞后原先在小圆轨道上运动的带电小球B 恰好能沿大圆轨道运动，求带电小球A 碰撞后所做圆周运动的轨道半径（设碰撞时两个带电小球间电荷量不转移）。
9. 如图所示，两根平行金属导轨间的距离为0.4 m ，导轨平面与水平面的夹角为37°，磁感应强度为0.5 T 的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，两根电阻均为1 Ω、重均为0.1 N 的金属杆ab 、cd 水平地放在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为0.3，导轨的电阻可以忽略.为使ab 杆能静止在导轨上，必须使cd 杆以多大的速率沿斜面向上运动?10. 如图所示，两平行光滑金属导轨与水平方向夹角为300，匀强磁场B=0.40T ，方向垂直导轨平面，导轨间距L=0.50m ，金属棒ab 质量为0.10kg ，cd 棒质量为0.20kg ，且垂直导轨放置，闭合回路有效电阻为0.20Q ，开始时两棒静止，当ab 棒在沿斜面向上外力作用下，以1.5m ／s 的速度沿斜面向上匀速运动的同时，cd棒也自由释放，则(g=10m ／s2)： (1)棒cd 的最大加速度为多少? (2)棒cd 的最大速度为多少?(3)当棒cd 运动的速度达到最大时，作用在棒ab 上外力的功率多大?11. 如图所示，L 1、L 2、L 3、L 4 是四根足够长的相同的光滑导体棒，它们彼此接触，正好构成一个正方形闭合电路，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于纸面向外，现设法使四根导体棒分别按图示方向以相同大小的加速度a'同时从静止开始做匀速平动.若从开始运动时计时且开始计时时abcd 回路边长为I /，求开始运动后经时间t 回路的总感应电动势.12. 光滑的水平金属导轨如图，其左右两部分宽度之比为1∶2，导轨间有大小相等但左右两部分方向相反的匀强磁场.两根完全相同的均匀导体棒，质量均为m=2 kg ，垂直于导轨放置在左右磁场中，不计导轨电阻，但导体棒A 、B 有电阻.现用250 N 水平向右的力拉B 棒，在B 棒运动0.5 m 过程中，B 棒产生Q=30 J 的热，且此时速率之比v A ∶v B =1∶2,此时撤去拉力，两部分导轨都足够长，求两棒最终匀速运动的速度v A ′和v B ′.13. 如图所示，光滑水平平行导轨M 、N ，间距L =0.5m ，其电阻不计。
导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B =0.5T 。
金属棒ab 、cd 垂直导轨放置，且电阻都是R =100 ，质量都是m =0.5kg 。
现给棒ab 一个水平向右的冲量，使其具有v 0=8m ／s 的初速度。
求：(1)cd 棒上最大电流的大小和方向。
(2)cd 棒运动的最大速度。
(3)cd 棒上产生的热量。
bN14. 一有界匀强磁场区域如图甲所示，质量为m 、电阻为R 的长方形矩形线圈abcd 边长分别为L 和2L ，线圈一半在磁场内，一半在磁场外，磁感强度为B 0。
t 0=0时刻磁场开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动, V-t 图象如图乙，图中斜向虚线为过0点速度图线的切线，数据由图中给出，不考虑重力影响，求：⑪磁场磁感强度的变化率。
⑫t 2时刻回路电功率。
15. 如图所示，平行导轨MN 和PQ 相距0.5m ，电阻可忽略，摩擦不计，其水平部分QSTN 置于磁感应强度大小为0.60T 。
方向竖直向上的匀强磁场中，倾斜部分PSTM 处没有磁场，两部分平滑对接，其上搁有两根导体棒a 、b ，b 垂直于水平导轨放置，a 垂直于倾斜导轨放置，已知细导体棒a 和b 质量均为0.20kg ，在导轨间部分的电阻均为0.15Ω,a 棒从斜轨上高为0.50m 处无初速释放，而b 棒始终被拴接在距ST 线1m 处不动。
求： （1）此后过程中，回路的最大电流是多少？（2）a 棒下滑后会与b 棒相撞吗？请写出你的论证过程。
参考答案（仅供参考）四.计算题答案:1. 由于ab 、cd 两导体棒切割磁感线，回路中产生感应电流，它们在安培力作用下做减速运动，当ab 减速为零时，cd 棒仍在向右的运动；以后cd 棒继续减速，而ab 棒反向加速，直到两棒达到共同速度后，回路中无感应电京戏，两棒以相同的速度v 做匀速运动。
（1）从开始到最终稳定的过程中，两棒总动量守恒，则,2,22000v v mv mv mv ==-由能量守恒得，整个过程中回路产生的焦耳热.49)2(21)2(212022020mv v m v vm Q =-+= （2）当ab 棒速度大小为40v 且方向向左时，设cd 棒的速度为v 1,由动量守恒定律有： ,45,42010100v v v m mv mv mv =-=-解得L2L Bab c d,23)454(0001BLv v v BL ：E=+=此时回路中的总电动势 Rv l B R E ：P 8922022211==则消耗的电功率当ab 棒速度大小为40v且方向向左时，设cd 棒的速度为v 2，由动量守恒定律得此时回路中的解得,43,42020100v v v mmv mv mv =-=- 总电动势：Rv L B R E P ，BLv v v BL E 8221)443(2222220001===-=则消耗的电功率2. （1）设线圈匀速穿出磁场的速度为v ′，此时线圈中产生的感应电动势为E=BLv ′ ① 产生的感应电流为REI =②线圈受到的安培力为F=BIL ③ 此过程线圈受到的重力与安培力平衡mg=F ④ 联立①~④式得22LB mgRv =' ⑤ 设线圈的上边刚好进入磁场时速度为v ，当线圈全部在磁场中运动时，根据动能定理：222121)(mv v m b h mg -'- ⑥联立⑤⑥，解得)(2)(222b h G L B mgR v --=⑦ （2）设线圈从开始下落刚好完全进入磁场所用的时间为t.根据动量定理mgt-I F =mv-0 ⑧ 在t 内，根据法拉第电磁感应律tBlbt E =∆Φ=⑨ 线圈中产生的平均电流REI =⑩ 故安培力的冲量Lt BI t F I F == ○11联立⑨⑩○11得Rb L B I F 22= ○12将⑦和○12代入⑧解得gb h L B R m mgR b L B t )(2442222--+= 3. （1）变速运动（或变加速运动、加速度减小的加速运动，加速运动）。