法拉第電磁感應定律習題課

1、第四章第四章 電磁感應電磁感應法拉第電磁感應定律習題課山西大同同煤一中第一模塊第一模塊電路電路問題問題答答案案 vRabr例題例題1 定值電阻定值電阻 R，導體棒，導體棒ab電阻電阻 r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻強磁場磁感應強度為，勻強磁場磁感應強度為B，當棒，當棒ab以速度以速度v向右勻速運向右勻速運動時求：動時求：（1）產(chǎn)生的電動勢；）產(chǎn)生的電動勢；（2）回路電流；）回路電流；（4）回路消耗）回路消耗總功率總功率和和ab 棒消耗的功率；棒消耗的功率；（3）ab 兩端的電壓兩端的電壓；（5）在）在 t 時間內流過時間內流過 R 的電荷量；的電荷量；(1)EBlv(2)Bl

2、IRrv(3)baBlURRrv2 222(4)abB lBlPPrRrRr，（）vv總(5)BlqtRrv答答案案練習練習1：如圖，邊長為如圖，邊長為 L 均勻的正方形金屬框架均勻的正方形金屬框架 abcd 總電總電阻為阻為 R，框架以速度，框架以速度 v 向右勻速平動，經(jīng)過磁感強度為向右勻速平動，經(jīng)過磁感強度為B的勻強磁場，求下列三種情況的勻強磁場，求下列三種情況 ab 之間的電勢差。之間的電勢差。(1) Uab=3BLv/4；(1) 只有只有ab進入磁場；進入磁場；(2) 線框全部進入磁場；線框全部進入磁場；(3) 只有只有ab邊離開磁場。邊離開磁場。abcdv(2) Uab=BLv；(

3、3) Uab=BLv/4；答答案案練習練習2：如圖所示，長如圖所示，長 L1 寬寬 L2的矩形線圈電阻為的矩形線圈電阻為R，處于，處于磁感應強度為磁感應強度為B的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直，現(xiàn)的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直，現(xiàn)將線圈以向右的速度將線圈以向右的速度 v 勻速勻速拉出磁場的過程中，求：拉出磁場的過程中，求：（1）線圈中產(chǎn)生的熱量；）線圈中產(chǎn)生的熱量；（2）通過線圈某一橫截面的電荷量。）通過線圈某一橫截面的電荷量。BvL2L12221(1)B L LvQR12(2)BL LEqI ttRR 答答案案練習練習3：（變式）：（變式）如圖所示，矩形線框先后以如圖所示，矩形線框先后以不

4、同不同的速度的速度v1和和 v2勻速地勻速地完全完全拉出有界勻強磁場。設線框電阻為拉出有界勻強磁場。設線框電阻為R，且兩次的始末位置相同，求：且兩次的始末位置相同，求：(1) 通過導線截面的電量之比；通過導線截面的電量之比；(3) 兩次拉出過程產(chǎn)生熱量之比；兩次拉出過程產(chǎn)生熱量之比；(2) 兩次拉出過程中電流的功率之比。兩次拉出過程中電流的功率之比。Bv（1）q1 :q2 =1:1（2） P1:P2= v12 : v22（3） W1:W2 = v1:v2變式變式1：和上題第（：和上題第（1）（）（2）（）（3）問屬同類型題）問屬同類型題 導學案導學案P31第第3題；題；P32 第第7題、題、8

5、、9題；題；P35 第第1題題 ；P43 第第5題；題；P45 問題三第問題三第2題題 ； P46 基礎鞏固第基礎鞏固第1、2題題變式變式2：和上題第（：和上題第（4）（）（5）問屬同類型題）問屬同類型題 導學案導學案P32 第第4題、第題、第6題；題；P33 第第10題題 ；P35 第第2題；題；P45 問題三問題三第第2題題 第二模塊第二模塊動力學動力學問題問題例題例題2 定值電阻定值電阻 R，導體棒，導體棒ab電阻電阻 r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻強磁場磁感應強度為，勻強磁場磁感應強度為B，當棒，當棒ab以速度以速度v向右勻速運向右勻速運動時，求：動時，求： vRab

6、r（1）棒棒 ab 受到的安培力為多大？受到的安培力為多大？（2）要使棒要使棒 ab 勻速運動，至少要施勻速運動，至少要施加多大的外力，方向如何？加多大的外力，方向如何？ （3）整個回路中消耗的電能從哪里整個回路中消耗的電能從哪里轉化來的，它們之間有什么樣轉化來的，它們之間有什么樣的關系？的關系？答案答案2 2(1)B lFRr安v2 2(2)B lFFRr安， 向右v(3)= = WWQ外力安外力做功，熱單桿受恒力單桿受恒力作用的模型作用的模型答案答案變式變式1 定值電阻定值電阻 R，導體棒，導體棒ab電阻電阻 r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻強磁場磁感應強度為，勻強磁場磁感

7、應強度為B，且，且 ab 棒質量為棒質量為 m，開始，開始靜靜止止，當受到一個向右，當受到一個向右恒力恒力F的作用，求：的作用，求： vRabr（1） ab棒將如何運動？棒將如何運動？（2） ab棒能否達到最大速度？為多棒能否達到最大速度？為多少？這時少？這時ab棒兩端的電壓為多棒兩端的電壓為多少？少？（3） ab棒的速度達到最大值前，外棒的速度達到最大值前，外力做功功率與回路的電功率有力做功功率與回路的電功率有什么樣的關系？什么樣的關系？（1）加速度減小的加速運動；2 2()(2)mabF RrB lFRUBl是，v（3）P外外P電，電，W外外=Q熱熱+EK練習練習 如圖所示，如圖所示， B

8、0.2 T 與導軌垂直向上，導軌寬度與導軌垂直向上，導軌寬度L1m，30，電阻可忽略不計，導體棒，電阻可忽略不計，導體棒ab質量為質量為m0.2 kg，其電阻，其電阻R0.1 ，跨放在，跨放在U形框架上，并能無摩形框架上，并能無摩擦的滑動，求：擦的滑動，求：（1）導體棒）導體棒 ab 下滑的最大速度下滑的最大速度 vm；abB（2）在最大速度）在最大速度 vm時，時，ab上消耗的電功上消耗的電功率。率。答案答案(1) vm=2.5 m/s(2) Pm=2.5 W例題例題3 定值電阻定值電阻 R，導體棒，導體棒ab電阻電阻 r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻強磁場磁感應強度為，勻強

9、磁場磁感應強度為B，且，且 ab 棒質量為棒質量為 m，某時刻，某時刻給它一個水平向右為給它一個水平向右為 v0 的初速度，求：的初速度，求： v0Rabr (1) 分析分析ab棒的受力情況和運動情況；棒的受力情況和運動情況；(2) ab棒棒運動過程中的最大加速度；運動過程中的最大加速度；答案答案：（：（1）做）做加速度減小的減速運動加速度減小的減速運動答答案案2 20(2)()B lam Rrmv(3) ab棒棒運動過程中的最大速度和最小速度；運動過程中的最大速度和最小速度；(4) 整個過程中電阻整個過程中電阻 R 上產(chǎn)生的焦耳熱；上產(chǎn)生的焦耳熱；例題例題3 定值電阻定值電阻 R，導體棒，導

10、體棒ab電阻電阻 r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻強磁場磁感應強度為，勻強磁場磁感應強度為B，且，且 ab 棒質量為棒質量為 m，某時刻，某時刻給它一個水平向右為給它一個水平向右為 v0 的初速度，求：的初速度，求： v0Rabr答案答案：（：（3）最大速度為）最大速度為v0，最小速度為，最小速度為 0答答案案20(4)2()RmQRrv練習練習1：如圖，一正方形閉合線框如圖，一正方形閉合線框abcd，每邊長為，每邊長為L，總，總電阻為電阻為R，總質量為，總質量為m. 將其置于磁感應強度為將其置于磁感應強度為B的水平的水平勻強磁場上方一定高度處，線框由靜止自由下落勻強磁場上方一

11、定高度處，線框由靜止自由下落 (1) 試分析：從試分析：從 cd 邊剛進入磁場時，之后的運動情況。邊剛進入磁場時，之后的運動情況。(2) 若此時線框加速度若此時線框加速度恰好為零恰好為零，求線框下落的高度，求線框下落的高度h h所應滿足的條件所應滿足的條件。答案答案(1)共三種情況； 2244(2)2m gRhB L答案答案練習練習2：（變式）：（變式）如圖，一正方形閉合線框如圖，一正方形閉合線框abcd，每邊長，每邊長為為L，總電阻為，總電阻為R，總質量為，總質量為m. 將其置于水平勻強磁場將其置于水平勻強磁場上方上方h高度處，線框由靜止自由下落高度處，線框由靜止自由下落 ，磁感應強度為，磁

12、感應強度為B的的勻強磁場寬度為勻強磁場寬度為 2L。已知。已知ab邊剛穿出磁場時線框恰好做邊剛穿出磁場時線框恰好做勻速運動，求：勻速運動，求：（1）cd 邊剛進入磁場時線框的速度。邊剛進入磁場時線框的速度。（2）線框穿過磁場的過程中，產(chǎn)生的焦耳熱。線框穿過磁場的過程中，產(chǎn)生的焦耳熱。abcdLL2LhB222044(1)2m g RgLB Lv32244(2)(3 )2m g RQmg hLB L第三模塊第三模塊能量能量問題問題答案答案例題例題4 定值電阻定值電阻 R，導體棒，導體棒ab電阻電阻 r，水平光滑導軌間距水平光滑導軌間距 l ，勻強磁場磁感應，勻強磁場磁感應強度為強度為B，且，且

13、ab 棒質量為棒質量為 m，開始，開始靜靜止止，當受到一個向右，當受到一個向右恒力恒力F的作用，運的作用，運動位移為動位移為 x 時，速度達到時，速度達到最大值最大值，求：，求：（1）這一過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱這一過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為多少？為多少？ vRabr（2） 該過程中，該過程中，ab 產(chǎn)生的焦耳熱又產(chǎn)生的焦耳熱又為多少？為多少？（3）在上述過程中，通過回路某一在上述過程中，通過回路某一橫截面的電量為多少？橫截面的電量為多少？224 4()(1)2mFRrQFxB l熱224 4()(2)2abmFRrrQFxB lRr(3)BlxqRrRr答案答案練習：練習：如圖所示如圖所示,電阻

14、為電阻為 R 的矩形線框，長為的矩形線框，長為 l，寬為，寬為 a，在外力作用下，以速度在外力作用下，以速度 v 向右勻速運動，求在下列兩種情向右勻速運動，求在下列兩種情況通過寬度為況通過寬度為d、磁感應強度為磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)過程中，的勻強磁場區(qū)過程中，外力所做的功外力所做的功： (a) l d 時時(a)W=2B2a2 l v/R(b)W=2B2a2 d v/Rdlavlavd答案答案變式變式1 定值電阻定值電阻 R，導體棒，導體棒ab電阻電阻 r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻強磁場磁感應強度為，勻強磁場磁感應強度為B，且，且 ab 棒質量為棒質量為 m，開始，開始

15、靜靜止止，當受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率當受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率 P 保保持恒定，持恒定，求：求： vRabr（1） ab 將如何運動？將如何運動？（2） ab 的最大速度是多少？這時的最大速度是多少？這時 ab 兩端的電壓為多少？兩端的電壓為多少？(1) 做加速度a減小的加速運動;1(2)()mabPP Rr URBlRr，v答案答案變式變式2 定值電阻定值電阻 R，導體棒，導體棒ab電阻電阻 r，水平光滑導軌間距，水平光滑導軌間距 l ，勻強磁場磁感應強度為，勻強磁場磁感應強度為B，且，且 ab 棒質量為棒質量為 m，開始，開始靜靜止止，當受到一水平向右拉力的作用

16、，若拉力的功率當受到一水平向右拉力的作用，若拉力的功率 P 保保持恒定，若持恒定，若 ab 向右運動時間為向右運動時間為 t 時，速度達到時，速度達到最大值最大值，求：求：（1） 這個過程中回路產(chǎn)生的焦耳這個過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為多少？熱為多少？（2）電阻電阻 R 產(chǎn)生的焦耳熱又為多少？產(chǎn)生的焦耳熱又為多少？ vRabr22 21()(1)22mmP RrQPtmvPtB l熱2 2()(2)2RmP RrRQPtB lRr第四模塊第四模塊圖象圖象問題問題例題例題1：勻強磁場的磁感應強度為勻強磁場的磁感應強度為 B，磁場寬度，磁場寬度L，一，一正方形金屬框邊長為正方形金屬框邊長為l，且，且

17、L = 3l，總電阻為，總電阻為 R，金屬框，金屬框以速度以速度 v 勻速穿過磁場區(qū)，如圖所示，求：勻速穿過磁場區(qū)，如圖所示，求：（1）畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內感應）畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內感應電流的電流的 i-t 圖線；圖線；（2）畫出）畫出 ab 兩端電壓的兩端電壓的 U- t 圖線。圖線。dabclLitBlvRBlvRlv3lv變式變式1：如圖所示，上底為如圖所示，上底為 l、下底為、下底為 3l、高為、高為 2l 的等的等腰梯形導線框，以速度腰梯形導線框，以速度 v 勻速穿過寬為勻速穿過寬為 l 的磁感應強度的磁感應強度為為 B 的勻強磁場時，試作出線框中感應電流隨時間變的勻強磁場時，試作出線框中感應電流隨時間變化的化的it圖象。線框的電阻為圖象。線框的電阻為R