法拉第電磁感應(yīng)定律易錯(cuò)題試卷含答案

1、法拉第電磁感應(yīng)定律易錯(cuò)題試卷含答案一、高中物理解題方法：法拉第電磁感應(yīng)定律1如圖所示，在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 的有界矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)由均勻?qū)Ь€制成的單匝矩形線框abcd，線框平面垂直于磁感線。線框以恒定的速度v 沿垂直磁場(chǎng)邊界向左運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中線框dc 邊始終與磁場(chǎng)右邊界平行，線框邊長(zhǎng)ad=l，cd=2l，線框?qū)Ь€的總電阻為r，則線框離開磁場(chǎng)的過程中，求：（1）線框離開磁場(chǎng)的過程中流過線框截面的電量q；（2）線框離開磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生的熱量 q；（3）線框離開磁場(chǎng)過程中cd 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差ucd【答案】（ 1）22blqr（ 2）2 34b l vqr（3）43cdblvu【解析

2、】【詳解】(1)線框離開磁場(chǎng)的過程中,則有：2eblveirqitltv聯(lián)立可得：22blqr(2)線框中的產(chǎn)生的熱量：2qi rt解得：2 34b l vqr (3) cd間的電壓為：23cduir解得：43cdblvu2如圖所示，電阻不計(jì)的相同的光滑彎折金屬軌道m(xù)on 與m o n均固定在豎直平面內(nèi)，二者平行且正對(duì)，間距為l=1m，構(gòu)成的斜面onn o跟水平面夾角均為30，兩側(cè)斜面均處在垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為b=0.1tt=0 時(shí)，將長(zhǎng)度也為 l=1m，電阻 r=0.1的金屬桿ab 在軌道上無初速釋放金屬桿與軌道接觸良好，軌道足夠長(zhǎng)重力加速度g=10m/s2；不計(jì)空氣

3、阻力，軌道與地面絕緣（1）求 t=2s 時(shí)桿 ab 產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e的大小并判斷a、b 兩端哪端電勢(shì)高（2）在 t=2s 時(shí)將與 ab 完全相同的金屬桿cd 放在 moom上，發(fā)現(xiàn)cd 桿剛好能靜止，求ab 桿的質(zhì)量m 以及放上cd 桿后 ab 桿每下滑位移s=1m 回路產(chǎn)生的焦耳熱q【答案】 (1) 1v；a端電勢(shì)高； (2) 0.1kg；0.5j【解析】【詳解】解： (1)只放ab桿在導(dǎo)軌上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則可知a端電勢(shì)高；ab桿加速度為：agsin2st時(shí)刻速度為：10m/svatab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?.1 1 10v1veblv(2) 2st時(shí) ab 桿產(chǎn)生的回路中

4、感應(yīng)電流：1a5a220.1eir對(duì)cd桿有：30mgsinbil解得cd桿的質(zhì)量：0.1kgm則知 ab 桿的質(zhì)量為0.1kg放上cd桿后， ab 桿做勻速運(yùn)動(dòng)，減小的重力勢(shì)能全部產(chǎn)生焦耳熱根據(jù)能量守恒定律則有：300.1 10 1 0.5j0.5jqmghmgs sin3如圖（ a）所示，間距為l、電阻不計(jì)的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為的斜面上。在區(qū)域i 內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b；在區(qū)域內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度bt的大小隨時(shí)間t 變化的規(guī)律如圖（b）所示。 t0 時(shí)刻在軌道上端的金屬細(xì)棒ab 從如圖位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時(shí)下端的另一金屬細(xì)棒cd 在位于區(qū)

5、域i內(nèi)的導(dǎo)軌上由靜止釋放。在ab 棒運(yùn)動(dòng)到區(qū)域的下邊界ef處之前， cd 棒始終靜止不動(dòng)，兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好。已知cd 棒的質(zhì)量為m、電阻為r，ab 棒的質(zhì)量、阻值均未知，區(qū)域沿斜面的長(zhǎng)度為2l，在 ttx時(shí)刻（ tx未知） ab 棒恰進(jìn)入?yún)^(qū)域，重力加速度為g。求：(1)通過 cd 棒電流的方向和區(qū)域i 內(nèi)磁場(chǎng)的方向；(2)ab 棒開始下滑的位置離ef的距離；(3)ab 棒開始下滑至ef的過程中回路中產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮?(1)通過 cd 棒電流的方向從d 到 c，區(qū)域 i 內(nèi)磁場(chǎng)的方向垂直于斜面向上；(2)3l（3）4mglsin 。【解析】【詳解】(1)由楞次定律可知，流過cd 的電流方

6、向?yàn)閺膁 到 c，cd 所受安培力沿導(dǎo)軌向上，由左手定則可知， i 內(nèi)磁場(chǎng)垂直于斜面向上，故區(qū)域i 內(nèi)磁場(chǎng)的方向垂直于斜面向上。(2)ab 棒在到達(dá)區(qū)域前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，asinmgm=gsincd 棒始終靜止不動(dòng)，ab 棒在到達(dá)區(qū)域前、后，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，則ab 棒在區(qū)域中一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可得：1blvt2(sin)xxbl ibi gtt解得2sinxltgab 棒在區(qū)域中做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度12sinvgl則 ab 棒開始下滑的位置離ef的距離21232xhatll(3)ab 棒在區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間222sinxlltvgab棒從開始下滑至ef的總時(shí)間222sinxlttt

7、g感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：12sineblvblglab 棒開始下滑至ef的過程中回路中產(chǎn)生的熱量：qeit4mglsin4如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌mn、pq豎直放置，其寬度l1 m，一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌的上端m 與 p之間連接阻值為r0.40 的電阻，質(zhì)量為m0.01 kg、電阻為r0.30 的金屬棒ab 緊貼在導(dǎo)軌上現(xiàn)使金屬棒ab 由靜止開始下滑，下滑過程中ab 始終保持水平，且與導(dǎo)軌接觸良好，其下滑距離x 與時(shí)間 t 的關(guān)系如圖所示，圖象中的 oa 段為曲線， ab段為直線，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g10 m/s2(忽略 ab 棒運(yùn)動(dòng)過程中對(duì)原磁場(chǎng)的影響)，求：(1) ab 棒 1.5

8、s-2.1s的速度大小及磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小；(2)金屬棒 ab 在開始運(yùn)動(dòng)的1.5 s 內(nèi)，通過電阻r的電荷量；(3)金屬棒 ab 在開始運(yùn)動(dòng)的1.5 s 內(nèi)，電阻r 上產(chǎn)生的熱量。【答案】 (1) v7 m/s b0.1 t (2) q0.67 c (3)0.26 j【解析】【詳解】(1)金屬棒在 ab 段勻速運(yùn)動(dòng)，由題中圖象得：vxt7 m/s根據(jù)歐姆定律可得：iblvrr根據(jù)平衡條件有mg bil解得：b0.1t(2)根據(jù)電量公式：qi t根據(jù)歐姆定律可得：i()rrt磁通量變化量 stb解得：q0.67 c(3)根據(jù)能量守恒有：qmgx12mv2解得：q0.455 j所以qrrrrq0

9、.26 j答： (1) v7 m/s b0.1 t (2) q0.67 c (3)0.26 j5如圖所示，兩彼此平行的金屬導(dǎo)軌mn、pq 水平放置，左端與一光滑絕緣的曲面相切，右端接一水平放置的光滑“”形金屬框架ndq， ndq=1200，nd 與 dq 的長(zhǎng)度均為l，mp 右側(cè)空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)導(dǎo)軌mn、pq電阻不計(jì)，金屬棒與金屬框架ndq 單位長(zhǎng)度的電阻值為r，金屬棒質(zhì)量為m，長(zhǎng)度與mn、pq之間的間距相同，與導(dǎo)軌mn、pq 的動(dòng)摩擦因數(shù)為現(xiàn)讓金屬棒從曲面上離水平面高h(yuǎn) 的位置由靜止釋放，金屬棒恰好能運(yùn)動(dòng)到nq 邊界處(1)剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)回路的電流強(qiáng)度i0；(

10、2)棒從 mp 運(yùn)動(dòng)到 nq 所用的時(shí)間為t，求導(dǎo)軌mn、pq 的長(zhǎng)度 s；(3)棒到達(dá) nq 后，施加一外力使棒以恒定的加速度a 繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，求此后回路中電功率的最大值pmax【答案】06(23)bghir；0223 (2)3mghumgtrsb l（）；22max34(23)b l apr【解析】【詳解】解： (1)金屬棒從光滑絕緣曲面向下運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能守恒，設(shè)剛進(jìn)入mp 邊界時(shí)，速度大小為0v，則：2012mghmv解得：0v2gh剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：10ebdv導(dǎo)軌寬度：3dl回路電阻：(23)rlr聯(lián)立可得：06(23)bghir(2)設(shè)長(zhǎng)度為 s，從 mp 到 nq 過程

11、中的任一時(shí)刻，速度為iv，在此后無窮小的t時(shí)間內(nèi)，根據(jù)動(dòng)量定理：22()iib d vumgtm vr22( 3 )(23)iiblvtumg tm vlr23(23)iib lv tumgtmvr2003(23)b lsumgtmvr得：0223 (2)3mghumgtrsb l（）(3)金屬棒勻加速運(yùn)動(dòng)，vat切割磁感線的有效長(zhǎng)度為：0212cos60) tan602llat（產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：ebl v2212(cos60) tan603()2eblatatba latt回路的瞬時(shí)電阻：202201212(cos60) tan60(cos60)(23) ()2cos602rrlatlatr

12、 lat功率：22222222222422223()33()()24(23) ()(23)(23)eb alattb ab allpatlta traar latrr金屬棒運(yùn)動(dòng)到d 點(diǎn)，所需的時(shí)間設(shè)為t，則有：21122lat解得：lta當(dāng)2ltta時(shí)，22max34(23)b l apr6如圖甲所示是航空母艦上一種彈射裝置的模型，“ e”字形鐵芯長(zhǎng)為l 的三個(gè)柱腳的兩條縫中存在正對(duì)的由b 指向 a、c的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)任意時(shí)刻均可視為處處大小相等方向相同（如圖乙所示），初始時(shí)縫中有剩余磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0；繞在 b柱底部的多匝線圈p用于改變縫中磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，已知通過線圈p加在縫中的磁場(chǎng)與線圈中的

13、電流大小存在關(guān)系b=k1iq 為套在 b 柱上的寬為x、高為 y 的線圈共n 匝，質(zhì)量為m，電阻為r，它在外力作用下可沿b 柱表面無摩擦地滑動(dòng)，現(xiàn)在線圈p中通以 i=k2t 的電流，發(fā)現(xiàn)q 立即獲得方向向右大小為a 的加速度，則（1）線圈 p的電流應(yīng)從a、b 中的哪一端注入？t=0 時(shí)刻線圈q 中的感應(yīng)電流大小i0。（2）為了使q 向右運(yùn)動(dòng)的加速度保持a 不變，試求q 中磁通量的變化率與時(shí)間t 的函數(shù)關(guān)系（3）若在線圈q 從靠近線圈p處開始向右以加速度a 勻加速直到飛離b 柱的整個(gè)過程中，可將q 中的感應(yīng)電流等效為某一恒定電流i，則此過程磁場(chǎng)對(duì)線圈q 做的功為多少？【答案】（ 1）a 入 b

14、出、 i0=（2）（3）mal+i2r【解析】試題分析： 1）a 入 b 出f=maf=2ni0lb0得： i0=2）e=i=f=2nilb b=b0+k1k2t可得：=3）w= ek+q=mal+i2r考點(diǎn)：考查了法拉第電磁感應(yīng)定理7如圖所示，固定于水平桌面上足夠長(zhǎng)的兩平行導(dǎo)軌po、mn，pq、mn的電阻不計(jì)，間距為d=0.5m.p、m兩端接有一只理想電壓表，整個(gè)裝置處于豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.2t 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 . 電阻均為r=0.1，質(zhì)量分別為m1=300g和m2=500g的兩金屬棒l1、l2平行的擱在光滑導(dǎo)軌上，現(xiàn)固定棒l1，l2在水平恒力f=0.8n 的作用下，由靜止開始做加速運(yùn)

15、動(dòng)，試求 :(1) 當(dāng)電壓表的讀數(shù)為u=0.2v 時(shí)，棒l2的加速度多大？(2) 棒l2能達(dá)到的最大速度vm.(3) 若在棒l2達(dá)到最大速度vm時(shí)撤去外力f，并同時(shí)釋放棒l1，求棒l2達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的速度值.(4) 若固定棒l1，當(dāng)棒l2的速度為v，且離開棒l1距離為s的同時(shí)，撤去恒力f，為保持棒l2做勻速運(yùn)動(dòng)，可以采用將b從原值 (b0=0.2t) 逐漸減小的方法，則磁感應(yīng)強(qiáng)度b應(yīng)怎樣隨時(shí)間變化 (寫出b與時(shí)間t的關(guān)系式 ) ？【答案】 (1) 21.2/ms；(2) 16/ms；(3) 0tb sbsvt【解析】解 :(1)l1與 l2串聯(lián)流過 l2的電流為i2uarl2所受安培力為:f=bd

16、i=0.2n 221.2/ffam sm(2)當(dāng) l2所受安培力f安=f時(shí)，棒有最大速度vm，此時(shí)電路中電流為im. 則： f安=bdim2mmbdvirf安=f 由得：22216/mfrvm sb d(3)撤去 f 后，棒l2做減速運(yùn)動(dòng)， l1做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩棒達(dá)到共同速度v共時(shí)， l2有穩(wěn)定速度，對(duì)此過程有：212mm vmmv共21210/mm vvm smm共(4)要使 l2保持勻速運(yùn)動(dòng)，回路中磁通量必須保持不變，設(shè)撤去恒力f 時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0，t 時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為bt，則：b0ds=btd（s +vt）01b sbsvt8 如圖所示，電阻1r的金屬棒ab放在水平光滑平行導(dǎo)軌pqmn

17、上（導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)），ab棒與導(dǎo)軌垂直放置，導(dǎo)軌間間距30cml，導(dǎo)軌上接有一電阻5r，整個(gè)導(dǎo)軌置于豎直向下的磁感強(qiáng)度1tb的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其余電阻均不計(jì)現(xiàn)使ab棒以速度2.0m/sv向右作勻速直線運(yùn)動(dòng)，試求：（1）ab棒中的電流大?。?）r兩端的電壓u（3）ab棒所受的安培力大小abf和方向【答案】（1）0.1a；（2）0.5v；（3）0.03n；方向水平向左【解析】（1）金屬棒ab切 割磁感線產(chǎn)生 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 0.32v0.6veblv，電路中的電流為0.6a0.1a15eirr由右手定則判斷可以知道ab中感應(yīng)電流方向由ba（2）金屬棒ab兩端的電壓為0.1 5v0.5vabuir；（3）

18、金屬棒ab所受的安培力為1 0.1 0.3n0.03nafbil，由左手定則知方向水平向左9兩根足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌mn、pq 相距為 d，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角 =30 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為d的金屬棒ab垂直于 mn、pq放置于導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m、電阻為r兩金屬導(dǎo)軌的上端連接一個(gè)阻值也為r 的定值電阻，重力加速度為g現(xiàn)閉合開關(guān)s ，給金屬棒施加一個(gè)方向垂直于棒且平行于導(dǎo)軌平面向上、大小為mg 的恒力 f，使金屬棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)求：（1）金屬棒能達(dá)到的最大速度vm；（2）金屬棒達(dá)到最大速度一半時(shí)的加速度；（3）若金屬棒上滑距離為l時(shí)速度恰達(dá)到最大，則金屬棒由靜止開始上滑4l的過程中，金屬棒上產(chǎn)生的電熱q0【答案】 (1) 22mgrb d；(2)14g； (3) 322444m g rmglb d【解析】【詳解】(1)設(shè)最大速度為mv，此時(shí)加速度為0，平行斜面方向有