- 电磁感应现象的两类情况
- 共2344题
如图所示，在一宽度为d的有限磁场中，使一个边长为L的正方形导线框以速度V匀速的通过磁场区域。若d>L，则在线框中不产生感应电流的时间应等于 。
正确答案
当线圈全部进入磁场，磁通量不发生改变，故不产生感应电流，从出磁场开始产生感应电流，所以线框中不产生感应电流得位移间隔为d-L，所以不产生感应电流的时间应等于
故答案为：
如图11－9所示，一个U形导体框架，其宽度L=1m，框架所在平面与水平面的夹用α=30°。其电阻可忽略不计。设匀强磁场与U形框架的平面垂直。匀强磁场的磁感强度B＝0.2T。今有一条形导体ab，其质量为m＝0.5kg，有效电阻R=0.1Ω，跨接在U形框架上，并且能无摩擦地滑动，求:
（1）由静止释放导体，导体ab下滑的最大速度vm；
（2）在最大速度vm时，在ab上释放的电功率。（g=10m/s2）。
正确答案
（1）
（2）
【错解分析】
错解一：
（1）ab导体下滑过程中受到重力G和框架的支持力N，如图11－10。
根据牛顿第二定律ΣF=ma
mgsinα= ma
a = gsinα
导体的初速度为V0=0，导体做匀加速直线运动，由运动学公式
v＝v0＋at=5t
随着t的增大，导体的速度v增大vm→∞
由ε=BLv可知
当vm→∞，电功率P→∞
错解二：
当导体所受合力为零时，导体速度达到最大值。
（1）导体ab受G和框架的支持力N，而做加速运动
由牛顿第二定律
mgsin30°= ma
a = gsin30°
但是导体从静止开始运动后，就会产生感应电动势，回路中就会有感应电流，感应电流使得导体受到磁场的安培力的作用。设安培力为FA。
随着速度v的增加，加速度a逐渐减小。当a＝0时，速度v有最大值
分析导体ab下滑过程中物理量变化的因果关系是求ab导体下滑最大速度的关键。
错解一：正是由于对电磁现象规律和力与运动的关系理解不够，错误地分析出ab导体在下滑过程中做匀加速运动。实际上，导体ab只要有速度，就会产生感应电动势，感应电流在磁场中受到安培力的作用。安培力随速度的增加而增大，且安培力的方向与速度方向相反，导体做加速度逐渐减小的变加速直线运动。
错解二：的分析过程是正确的，但是把导体下滑时产生的电动势写错了公式，ε=BLvsin30°中30°是错误的。ε=BLvsinθ中的θ角应为磁感强度B与速度v的夹角。本题中θ=90°。
【正确解答】
（1）导体ab受G和框架的支持力N，而做加速运动由牛顿第二定律
mgsin30°= ma
a = gsin30°= 5（m/s2）
但是导体从静止开始运动后，就会产生感应电动势，回路中就会有感应电流，感应电流使得导体受到磁场的安培力的作用。设安培力为FA
随着速度v的增加，加速度a逐渐减小。当a=0时，速度v有最大值
（2）在导体ab的速度达到最大值时，电阻上释放的电功率
【小结】：物理解题训练同学们的思维能力。本题要求同学从多角度来看问题。从加速度产生的角度看问题。由于导体运动切割磁感线发生电磁感应产生感应电流，感应电流的受力使得导体所受的合力发生改变，进而使导体的加速度发生变化，直到加速度为零。从能量转化和守恒的角度看：当重力做功使导体的动能增加的同时，导体又要切割磁感线发生电磁感应将动能转化为内能。直至重力做功全部转化为回路的内能。
如图12表示，宽度L=0.20m的平行光滑金属导轨固定在
绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=1.0Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感强度大小为B=0.50T。一根导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度u=10m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求：
（1）求闭合回路中产生的感应电流。
（2）作用在导体棒上的拉力大小。
（3）在导体棒移动30cm的过程中，电阻R上产生的热量。
正确答案
（1）1A
（2）0.1N
（3）0.03J
（1）E=bLv=1V
（2）
（3）根据功能关系：Q=
如图 3-6-15 所示，质量为 m、边长为 l 的正方形线框，在竖直平面内从有界的匀强磁场上方由静止自由下落.线框电阻为 R，匀强磁场的宽度为 H（l
图3-6-15
（1）ab 边刚进入磁场与 ab 边刚出磁场时的速度；
（2）线框进入磁场的过程中产生的热量；
（3）cd 边刚进入磁场时线框的速度.
正确答案
（1）
（1）ab 进入磁场和离开磁场时线框的速度为 v
E=Blv
I=
F安=BIl
F安-mg=m·(
v=
（2）线框进入磁场产生的热量为
Q-W安+mgH=
Q=W安=mgH
（3）从 ab 刚进入磁场到 cd 刚进入磁场的过程中
mgl-W安=
v′=
（16分）一个匝数为n =200的矩形线圈abcd位于匀强磁场中，磁感强度大小为B =0.8T、初始位置如图11所示（线圈平面和磁场方向平行），线圈以ab为轴匀速转动，角速度为ω=5rad/s，已知ab边L1 =15cm，ad边L2 =10cm，线圈的总电阻是R =100Ω。求：
（1）线圈转动过程中的感应电动势的最大值；
（2）线圈从初始位置开始计时，线圈转动过程中的感应电流的瞬时表达式；
（3）线圈从初始位置开始，转过90°角的过程中，通过导线截面的电量；
（4）线圈转动1分钟内外力所做的功。
正确答案
（1）12V
（2）
（3）0.024C
（4）43.2J
（1）线圈中感应电动势的最大值为
（2）线圈中电流的最大值为
线圈转动过程中的感应电流的瞬时表达式；
（3）线圈转过90°角的过程中，感应电动势为
感应电流的平均值为
所以通过导体截面的电量为
（4）电流的有效值为
此过程中产生的热量
如图所示,一个质量m=16g、长d=0.5m、宽L=0.1m、电阻R=0.1Ω的矩形线框从高处自由落下,下落5m高度,下边开始进入一个跟线框平面垂直的匀强磁场.已知磁场区域的高度h=1.55m,线框进入磁场时恰好匀速下落(g取10m／s2).问：(1)磁场的磁感应强度多大?(2)线框下边将要出磁场时的速率多大?
正确答案
(1)B=0.4T(2)V=11m/s
(1)线圈下落由动能定理
一质量为
正确答案
合外力为零则：
（12分）、如图所示，在一光滑水平的桌面上，放置一质量为M，宽为L的足够长“U”型框架，其ab部分电阻为R，框架其它部分的电阻不计。垂直框架两边放一质量为m、电阻为R的金属棒cd，它们之间的动摩擦因数为μ，棒通过细线跨过一定滑轮与劲度系数为k 的另一端固定的轻弹簧相连。开始弹簧处于自然状态，框架和棒均静止。现在让框架在大小为2μmg的水平拉力作用下，向右做加速运动，引起棒的运动可看成是缓慢的。水平桌面位于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。
问：（1）框架和棒刚开始运动的瞬间，框架的加速度为多大？
（2）框架最后做匀速运动（棒处于静止状态）时的速度多大？
（3）若框架通过位移S后开始匀速，已知弹簧的弹性势能的表达式为kx2/2（x为弹簧的形变量），则在框架通过位移S的过程中，回路中产生的电热为多少？
正确答案
（1）
（2）
（3）
（1）设水平拉力为F，则F＝2μmg，对框架由牛顿第二定律；
F一μmg＝Ma……………………………………………………………………（2分）
解出
（2）设框架做匀速运动的速度大小为υ，则感应电动势
回路中的电流
对框架由力的平衡得
联立以上各式解出：
（3）在框架滑过S的过程中，设产生的电热为Ql ,摩擦生热为Q2，由功能关系
其中
在框架匀速后，对棒由力的平衡得：
联立以上各式并结合
解出
如图所示的电路中，R=1Ω，B=0.2T，金属杆ab长1.0m、单位长度的电阻为2Ω，用一力F拉着杆以v=10m/s的速度做匀速运动。导轨光滑，两导轨间的距离为0.5m，其它阻力不计，在拉动过程中导线ab所受的安培力为__________N，金属杆ab两端间的电势差为_____V。
正确答案
0.05，1.5
F=
（12分）如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一半径r=10cm，电阻R=0.01Ω，质量m=0.02Kg的金属圆环以v0=10m/s的速度向一面积足够大，磁感应强度B=0.2T的匀强磁场滑去，当圆环刚好有一半进入磁场时圆环的加速度为a=40m/s2,求此过程圆环增加的内能。
正确答案
0.75J
解：设环一半进入磁场时的速度为v，则此时环的感应电流为
环的加速度 
所以
环增加的内能
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