法拉第电磁感应定律习题课

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例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典例分析(一、对电磁感应定律的理解)D巩固练习1:穿过单匝闭合线圈的磁通量每秒钟均匀的增加2Wb,则()A.线圈中的感应电动势将均匀的增加B.线圈中的感应电流将均匀增大C.线圈中的感应电动势将保持2V不变D.线圈中的感应电流将保持2AC例2:一个200匝、面积为20cm2的线圈,放在磁场中,磁场的方向与线圈平面成30°角,若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T,在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是________Wb;磁通量的平均变化率是________Wb/s;线圈中的感应电动势的大小是________V.4×10-48×10-31.6(二、电磁感应定律的应用)•练习3写出图示各种情况下导线两端的感应电动势的表达式(B.L.ν.θ.R已知)••E=E=E=-------•练习4:如图所示,长为L的金属棒ab,绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁感应强•度为B,求ab两端的电势差。例1、如图所示为穿过某线路的磁通量Φ随时间t变化的关系图,试根据图说明:(1)穿过某线路的磁通量Φ何时最大?何时最小?(2)Δφ/Δt何时最大?何时最小?(3)感应电动势E何时最大?何时最小?ΦtOt1t2t3t4注意区分几个物理量:①Φ、Δφ、Δφ/Δt②E只与Δφ/Δt有关,而与Φ、Δφ无关。一、利用图像解题:11.如右图所示,一圆环与外切正方形线圈均由相同的有绝缘皮导线制成,并各自形成闭合电路,匀强磁场布满整个方形线圈,当磁场均匀变化时,线圈和圆环中的感应电动势之比为__________;感应电流之比为__________;若磁场只布满圆环,则感应电动势之比为________.答案:4:π1:11:112.有两个用同种材料,同样粗细的导线制成的圆环A和B,其半径之比rA:rB=2:1,如右图所示,当充满B环圆面的匀强磁场随时间均匀变化时,A与B环中感应电流之比为多少?答案:1:2例题1:有一面积为S=100cm2的金属环,电阻为R=0.1Ω,环中磁场变化规律如图所示,磁场方向垂直环面向里,则在t1-t2时间内金属环中产生的感应电动势、通过金属环的电流、通过金属环的电荷量为________.0.01v0.01c0.1A二、面积S不变时,E=nSΔB/Δt的应用:例2:如图所示,一个500匝的线圈的两端跟R=99Ω的电阻相连接,置于竖直向下的匀强磁场中,线圈的横截面积是20,电阻为1Ω,满足下列情况下时,求线圈磁场所产生的感应电动势E?2cm通过电阻R的电流又各为为多少?1,磁感应强度以10T/s的变化率均匀增加2,磁感应强度随时间变化满足以下关系:B=(10+10t)T3,磁场的磁感应强度随时间变化的图象如图所示:例:半径为r、电阻为R的金属环通过某直径的轴OO’以角速度ω做匀速转动,如图所示。匀强磁场的磁感应强度为B,从金属环的平面的磁场方向重合时开始计时,则在转过30º的过程中。求:(1)环中产生的感应电动势的平均值是多大?三、磁感应强度B不变时,E=nBΔS/Δt的应用:(2)金属环某一横截面内通过的电荷量是多少?.有一面积为S=100cm2的金属环,电阻为R=0.1Ω,环中磁场变化规律如图17-19所示,磁场方向垂直环面向里,则在t1-t2时间内通过金属环的电荷量为________C.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行,现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如下图所示,则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是()B例1:如图所示,裸金属线组成滑框,金属棒ab可滑动,其电阻为r,长为L,串接电阻R,匀强磁场为B,当ab以V向右匀速运动过程中,求:(1)棒ab产生的感应电动势E?(2)通过电阻R的电流I,ab间的电压U?(3)若保证ab匀速运动,所加外力F的大小,在时间t秒内的外力做功W大小,功率P?(4)时间t秒内棒ab生热,电阻R上生热?四、E=BLV的应用:1、与电路知识和力学知识的结合1Q2Q例2:把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,一长度为2a,电阻为R,粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触,当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求:2,在圆环和金属棒上消耗的总功率?1,棒上的电流I大小,棒两端的电压U?vrbca例3:如图所示,用截面均匀的导线弯成一个半径为r的闭合圆环,将其垂直地置于磁感强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。用同样规格的直导线取一段置于环上(二者金属裸露相接),并以速度v匀速地向右运动,当它运动到bc位置时(弧bc=1/2弧bac)求bc两点的电势差是多少?例4:如图,线圈内有理想边界的匀强磁场,当磁感应强度均匀增加时,有一带电微粒静止于水平放置的平行板电容器中间,若线圈的匝数为n,粒子的质量为m,带电量为q,线圈面积为s,平行板电容器两板间的距离为d,求磁感应强度的变化率。××××××××××例5:如图所示,光滑的平行导轨P、Q相距L=1m,处在同一水平面中,导轨左端接有如图所示的电路,其中水平放置的平行板电容器C两极板间距离d=10mm,定值电阻R1=R3=8Ω,R2=2Ω,导轨电阻不计.磁感应强度B=0.4T的匀强磁场竖直向下穿过导轨面.当金属棒ab沿导轨向右匀速运动(开关S断开)时,电容器两板之间质量m=1×10-14kg、带电量Q=-1×10-15C的微粒恰好静止不动;当S闭合时,微粒以加速度a=7m/s2向下做匀加速运动,取g=10m/s2,求:(1)金属棒ab运动的速度多大?电阻多大?(2)S闭合后,使金属棒ab做匀速运动的外力的功率多大?例6:水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上,有一根导体棒ab,用恒力F作用在ab上,由静止开始运动,回路总电阻为R,分析ab的运动情况,并求ab的最大速度。abBR例7:如图示,平行光滑导轨竖直放置,匀强磁场方向垂直导轨平面,一质量为m的金属棒沿导轨滑下,电阻R上消耗的最大功率为P(不计棒及导轨电阻),要使R上消耗的最大功率为4P,可行的办法有:()A.将磁感应强度变为原来的4倍B.将磁感应强度变为原来的1/2倍C.将电阻R变为原来的4倍D.将电阻R变为原来的2倍abRBC例4:如图所示,B=0.2T与导轨垂直向上,导轨宽度L=1m,α=300,电阻可忽略不计,导体棒ab质量为m=0.2kg,其电阻R=0.1Ω,跨放在U形框架上,并能无摩擦的滑动,求:(1)导体下滑的最大速度vm。(2)在最大速度vm时,ab上消耗的电功率Pm300BmgFFNabB300例1:如图示:质量为m、边长为a的正方形金属线框自某一高度由静止下落,依次经过B1和B2两匀强磁场区域,已知B1=2B2,且B2磁场的高度为a,线框在进入B1的过程中做匀速运动,速度大小为v1,在B1中加速一段时间后又匀速进入和穿出B2,进入和穿出B2时的速度恒为v2,求:⑴v1和v2之比⑵在整个下落过程中产生的焦耳热aaB2B1v2v12、与能量知识的结合.如图,竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ相距L,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间OO1O1‘O’矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电阻为r的导体棒ab垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d0.现使ab棒由静止开始释放,棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平,导轨电阻不计),求:(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度;(2)棒ab在通过磁场区的过程中产生的焦耳热;(3)试分析讨论ab棒在磁场中可能出现的运动情况.RPMabd0dO'BQNO1'O1O例1:两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v0(见图).若两导体棒在运动中始终不接触,求:(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3/4时,棒cd的加速度是多少?v0BdabcL3、与动量知识的结合例1:如图所示,夹角为θ的三角形金属框架MON平面与匀强磁场B垂直,导体ab能紧贴金属框架运动,当导体从O点开始,以速率v向右匀速平动时,求解回路Obc中的感应电动势E随时间的变化函数关系式及回路中感应电流的变化情况?感应电动势E随时间的变化函数关系式指的是瞬时电动势的变化关系!!!4、切割长度L满足某种变化关系的情况图像问题•1.图6中A是一底边宽为L的闭合线框,其电阻为R。现使线框以恒定的速度v沿x轴向右运动,并穿过图中所示的宽度为d的匀强磁场区域,已知Ld,且在运动过程中线框平面始终与磁场方向垂直。若以x轴正方向作为力的正方向,线框从图6所示位置开始运动的时刻作为时间的零点,则在图7所示的图像中,可能正确反映上述过程中磁场对线框的作用力F随时间t变化情况的是图6xdLA图7FOtAFOtBFOtCFOtD•2、在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图1所示,当磁场的磁感应强度B随时间如图2变化时,图3中正确表示线圈中感应电动势E变化的是()IB图1Bt/sO12345图212345t/sE2E0E0O-E0-2E012345t/sE2E0E0O-E0-2E0E0E12345t/s2E0O-E0-2E0E0E12345t/s2E0O-E0-2E0•3、矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直低面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,图7中正确的是

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