第四章第五节 电磁感应现象的两类情况

Blv′FR

F=F安′,F安′=BI′l,I′=,v′=22.

RBl

22

FFBlvFR

答案:(1) (2)- (3)22

mmmRBl

1解析:选B.当磁场增强时,将产生逆时针方向的感生电场,带正电粒子受电场力作用,动能增大.

2解析:选A.当MN进入磁场后,切割磁感线产生感应电动势E=BLv,是一定值;而刚开始运动和最后一段未切割磁感线,不产生感应电动势,故选A.

3解析:选C.当导线框匀速转动时,设半径为r,导线框电阻为R,在很小的Δt时间内,转

ΔθB0·πr2

2πB0ΔS

过圆心角Δθ=ωΔt,由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得感应电流I1===

RΔtRΔt

B0r2ωΔBSΔB·πr2

;当导线框不动,而磁感应强度发生变化时,同理可得感应电流I2==,令2RRΔt2RΔt

ΔBB0ω

I1=I2,可得 =,故选C.

Δtπ

3

4解析:选A.如图甲所示,线框运动距离x≤L时的感应电动势E=Bvx;当L≤x≤L时几

2

何关系如图乙所示,此时感应电动势为E=Bv(2L-x)-Bv(x-L)=Bv(3L-2x),此时图线斜率的绝对值为x≤L时的2倍,由右手定则可知电流方向为顺时针,由对称性可知A正确.故选A.

UCmgd

5解析:选B.油滴平衡有mg=q,UC=,电容器上极板必带负电,那么螺线管下端相

dq

ΔΦΔΦmgd

当于电源正极,由楞次定律知,磁场B正在减弱,又E=n,UC=E,可得=.故选

ΔtΔtnq

B.

EBlv

6解析:选B.感应电动势为Blv,感应电流I==,大小与速度成正比,产生的热量Q

RR

22222

Blvl′Bll′v

=I2Rt=·v=,B、l、l′、R是一样的,两次产生的热量比就是运动速度比.通

RR

Blvl′Bll′

过任一截面的电荷量q=I·t=·v=与速度无关,所以应为1∶1.金属棒运动中受磁

RR

场力的作用,为使棒匀速运动,外力大小要与磁场力相同.则外力的功率P=Fv=BIl·v=222Blv

,其中B、l、R相同,外力的功率与速度的平方成正比,应为1∶4.故选B. R

B2L2v

7解析:选B.分析金属棒的受力,有mgsin θ-=ma,对题意进行分析可得棒做加速度

R

减小的加速运动,故其平均速度不等于初末速度的平均值,A错误;设沿斜面下滑的位移为

ΔΦ1ΔΦBxLqR

x,则电荷量q=I·Δt=··Δt==,解得位移x=,B正确;根据能量守恒,产生

ΔtRRRBL

B2L2v12

的焦耳热等于棒机械能的减少量,Q=mgxsin θ-mv.金属棒受到的最大安培力为,C、

2R

D错误.故选B.

8解析:(1)cd边刚进入磁场时,线框速度v=2gh

线框中产生的感应电动势E=BLv=BL2gh.

E

(2)此时线框中电流I=,cd两点间的电势差

R

m2gR2

根据牛顿第二定律mg-F=ma,由a=0,解得下落高度满足h=44. 2BL

22

3mgR

答案:(1)BL2gh (2)BL2gh (3)h=44

42BL

9解析:(1)设棒匀加速运动的时间为Δt,回路的磁通量变化量为ΔΦ,回路中的平均感应电

--ΔΦ动势为E,由法拉第电磁感应定律得E=①

Δt

其中ΔΦ=Blx②

设回路中的平均电流为I,由闭合电路的欧姆定律得

-E-I=③

R+r

则通过电阻R的电荷量为q=IΔt④

联立①②③④式,代入数据得q=4.5 C.⑤

(2)设撤去外力时棒的速度为v,对棒的匀加速运动过程,由运动学公式得v2=2ax⑥

1

设棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为W,由动能定理得W=0-mv2⑦

2

撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2=-W⑧ 联立⑥⑦⑧式,代入数据得Q2=1.8 J.⑨

(3)由题意知,撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q1∶Q2=2∶1,可得Q1=3.6 J⑩

在棒运动的整个过程中,由功能关系可知 WF=Q1+Q2?

由⑨⑩?式得WF=5.4 J. 答案:(1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J

33

U=I·R=BL2gh.

44

B2L22gh

(3)安培力F=BIL= R

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