热门试卷

（1）感应电流的大小和方向均不发生改变。因为金属棒滑到圆弧任意位置时，回路中磁通量的变化率相同。 （2分）

（2）0—t0时间内，设回路中感应电动势大小为E0，感应电流为I，感应电流产生的焦耳热为Q，由法拉第电磁感应定律： （1分）

根据闭合电路的欧姆定律：（1分）由焦定律及②③有：（2分）

（3）设金属进入磁场B0的瞬间，速度为v，

金属棒在圆弧区域下滑的过程中，机械能守恒：  （1分）

根据法拉第电磁感应定律，金属棒进入磁场B0区域瞬间产生的感应电动势大小为E，则：     方向为（1分）

而左端磁场的感应电动势为,方向为   由闭合电路欧姆定律，求得感应电流： （1分）

根据⑦讨论：I.当时，I=0；（1分）

II.当时，，方向为；（1分）

III.当时，，方向为。（1分）

略

（1）

（2）

（1）在线框离开磁场的过程中，线框中产生的感应电动势  

线框中的感应电流                  

线框受到磁场的安培力为       

（2）将线框完全拉出磁场区域所需的时间为   

根据焦耳定律，得 

向左或向右减速运动

这是两级电磁感应问题。第一级电磁感应是导线ab做切割磁感线运动使abPM回路中引起感应电流，于是螺线管周围有磁场。第二级电磁感应是螺线管的磁场变化使环中产生感应电流。环中电流受螺线管的磁场作用而偏转。环向右摆动，说明环与螺线管相互吸引，即环中产生的感应电流的磁场方向与螺线管的磁场（即引起环中感应电流的原磁场）方向总相同，由楞次定律可知：螺线管的磁场在减小，则引起磁场的电流在减小，I=R=则vab减小，故ab的运动情况是向左或向右减速运动（不需要匀减速）。

（1）t=t1+t2="1s"

（2）E=B2Lv2=3×0.2×3=1.8V。

（3）①x3=-v0t3=-5×(1.6-1)="-3m"

② F+F安=Ma

③方向：沿X轴正方向

（1）棒减速到零所用时间，棒返回时间t1=t2=0.51s。

有电流的时间即为棒在磁场中的运动时间，所以t=t1+t2="1s"

（2）当AB向右运动的速度为3 m/s时，杆的位移为：，此时杆处的磁感强度为：，所以E=B2Lv2=3×0.2×3=1.8V。

（3）①由（1）可知1秒棒回到0位置，离开磁场后做匀速直线运动。

速度向左大小v3="5m/s," 得：x3=-v0t3=-5×(1.6-1)="-3m"

②     

因为匀变速直线运动，所以有：F+F安=Ma

③当t=0.6s时， 而vt=v0-at=5-10×0.6="-1.0m/s  " 得：

方向：沿X轴正方向

（1）q=2C。

（2）电路中产生的热量为Q2=I22RΔt2=12J；Q总=Q1+Q2=18J。

（1）从t=0到t=0.20s时间内，由法拉第电磁感应定律知回路中的电动势为：E1=Δφ1/Δt1=NSΔB1/Δt1，电路中的电流为：I1=E1/R，这段时间内通过的电量为q1=I1Δt1=1C；从t=0.2s到t=0.30s时间内，由法拉第电磁感应定律知回路中的电动势为：E2=Δφ2/Δt2=NSΔB2/Δt2，电路中的电流为：I2=E2/R，这段时间内通过的电量为q2=I2Δt2=1C；，从t=0到t=0.30s时间内，通过该线圈任意一个横截面的电荷量q=2C。

（2）上式知：从t=0到t=0.20s时间内，电路中的电流为：I1=E1/R=5A，此时电路中产生的热量为Q1=I21RΔt1=6J；从t=0.2s到t=0.30s时间内，电路中的电流为：I2=E2/R=5A，此时电路中产生的热量为Q2=I22RΔt2=12J；Q总=Q1+Q2=18J。

（1）由图2可知，=

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E==L2=L2①

（2）金属棒在弧形轨道上滑行过程中，产生的焦耳热Q1=t=

金属棒在弧形轨道上滑行过程中，根据机械能守恒定律mg=m②

金属棒在水平轨道上滑行的过程中，产生的焦耳热为Q2，

根据能量守恒定律Q2=m-mv2=mg-mv2

所以，金属棒在全部运动过程中产生的焦耳热Q=Q1+Q2=+mg-mv2

（3）a．根据图3，x=x1（x1＜x0）处磁场的磁感应强度B1=．

设金属棒在水平轨道上滑行时间为△t．由于磁场B（x）沿x方向均匀变化，根据法拉第电磁感应定律△t时间内的平均感应电动势===

所以，通过金属棒电荷量q=△t=△t=

b．金属棒在弧形轨道上滑行过程中，根据①式，I1==

金属棒在水平轨道上滑行过程中，由于滑行速度和磁场的磁感应强度都在减小，所以，此过程中，金属棒刚进入磁场时，感应电流最大．

根据②式，刚进入水平轨道时，金属棒的速度v0=

所以，水平轨道上滑行过程中的最大电流I2==

若金属棒自由下落高度，经历时间t=，显然t0＞t

所以，I1=＜==I2

综上所述，金属棒刚进入水平轨道时，即金属棒在x=0处，感应电流最大．

答：

（1）金属棒在圆弧轨道上滑动过程中，回路中产生的感应电动势E是L2；

（2）金属棒从开始滑动到离开右段磁场过程中产生的焦耳热Q为+mg-mv2；

（3）a．金属棒在水平轨道上滑动过程中通过导体棒的电荷量q为；

b．金属棒在全部运动过程中金属棒刚进入水平轨道时，即金属棒在x=0处，感应电流最大．

（1）线圈切割磁感线的速度v0=10m/s，感应电动势 E=Blv0=1×0.05×10=0.5V

由闭合电路欧姆定律得，线圈中电流I==A=0.5A

由楞次定律知，线圈中感应电流方向为 M→Q→P→N→M

（2）小车进入磁场的过程中流过线圈横截面的电量为

  q=I△t=△t

又E=，△Φ=BS

联立得q==5×10-3C

（3）设小车完全进入磁场后速度为v，

在小车进入磁场从t时刻到t+△t时刻（△t→0）过程中，根据牛顿第二定律得

-BIL=-m 

 即-BLI△t=m△v

两边求和得  -BLI△t=m△v

则得  BLq=m（v0-v）

设小车出磁场的过程中流过线圈横截面的电量为q′，

同理得 BLq′=m（v-v1） 

又线圈进入和穿出磁场过程中磁通量的变化量相同，因而有 q=q′

故得  v0-v=v-v1  即 v==6 m/s

所以，小车进入磁场过程中线圈电阻的发热量为

  Q=(M+m)-(M+m)v2=×1×102-×1×62=32J

答：（1）小车刚进入磁场时线圈中感应电流I的大小是0.5A，方向为 M→Q→P→N→M；

（2）小车进入磁场的过程中流过线圈横截面的电量q是5×10-3C；

（3）小车进入磁场过程中线圈电阻的发热量Q是32J．

（1）时刻，感应电动势E=S=，

导体棒受到的安培力F安=•I•l=••l=，

由楞次定律可知，感应电流从f流向e，由左手定则可知，导体棒受到的安培力向左；

由平衡条件可知，此时水平拉力F=，方向水平向右；

（2）导体棒切割磁感线产生感应电动势，

当金属棒的速度最大时，感应电动势E′=B1lvm，

此时导体棒受到的安培力F安′=B1••l，

此时水平拉力F′=2×=，

当安培力与拉力合力为零时，导体棒做匀速直线运动，此时速度最大，

即：F′=F安′，=B1••l；

解得，导体棒的最大速度：vm=；

（3）金属棒静止时的感应电流：=，

产生的焦耳热：Q1=rt1=，

金属棒从开始运动到最大速度阶段，

由能量守恒定律，得：Q2=Fs-m=•s-m()2=-，

全过程产生的焦耳热Q=Q1+Q2=-；

答：（1）在t=时刻该水平拉力F的大小为，方向水平向右；

（2）金属棒ef在导轨上运动的最大速度是；

（3）从t=0开始到金属棒ef达到最大速度的过程中，金属棒ef中产生的热量是-．

解：（1）滑杆由AA'滑到OO'的过程中切割磁感线，平均感应电动势

通过电阻R的电量

带入数据，可得=1.25C

滑杆运动到位置时，小车通过S点时的速度为=1.2m/s，设系绳与水平面的夹角α，则    

，°

可得

小车的速度可视为绳端沿绳伸长方向的速度与垂直于绳长方向的速度的合速度，此时滑杆向上的速度即绳端沿绳长方向的速度：

（2）滑杆运动到位置时绳子突然断了，滑杆将继续沿斜面上滑，由机械能守恒，可知它再通过的速度大小为0.72m/s，进入磁场切割磁感线，产生感应电流

受到的安培力

带入数据，可得

滑杆运动到位置后做匀速运动的速度设为2，有

带入数据，可得

滑杆从滑到的过程中机械能转换成电能最终转化成电热，由功能关系有

带入数据，可得

解：(1)

而==

故

(2)Q=I2(R+r)t

而，，Em=nBSω，

联立解得：

R产生的电热

(3)根据能量守恒，有W=Q=

（1）根据法拉第电磁感应定律得，E=n=100×0.02×0.2V=0.4V．

电流的大小I==A=0.04A．根据楞次定律得，流过R2的电流方向为a到b．

故通过R2的电流大小为0.04A，方向由a到b．

（2）开关闭合时，R2两端的电压U=IR2=0.24V．

则电容器的电量Q=CU=3×10-5×0.24C=0.72×10-5C．

故通过R2的电量是0.72×10-5C．

（1）根据法拉第电磁感应定律，0～4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流．

      t1=2.0s时的感应电动势：E1=n=n-----①

  根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流I1=--------②

                        解得  I1=0.2A      

  （2）在4-6S时间内     E2=n=n---------------③

                          则5S时的电流为I2=---------------④

      在t=5.0s时刻，电阻R消耗的电功率   P=I22R--------------------⑤

               由③④⑤可得 P=2.56W

   （3）根据焦耳定律，0～4.0s内闭合电路中产生的热量

                  Q1=I12（r+R）△t1=0.8 J                   

     在4.0s～6.0s时间内闭合电路中产生的热量 Q2=I22（r+R）△t2=6.4J

      故0～6.0s内整个闭合电路中产生的热量Q=Q1+Q2=7.2J．

答：（1）在t=2.0s时刻，通过电阻R的感应电流的大小为0.2A

    （2）在t=2.0s时刻，电阻R消耗的电功率为2.56W

    （3）0～6.0s内整个闭合电路中产生的热量为.2J．

（1）要使产生的电动势最大，由法拉第电磁感应定律可知，应使回路中的磁通量变化最快，故应将磁铁迅速插入线圈，故B正确，ACD错误；

（2）场强为E，则电动势U=Ed=ELcosθ；故B正确；

故答案为：（1）B；（2）B．