高二物理電磁感應(yīng)、自感、電磁感應(yīng)綜合復(fù)習(xí)

1、電磁感應(yīng)、自感1、理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理，在電學(xué)問(wèn)題中熟練運(yùn)用左、右手定則判斷方向2、理解磁通量和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件3、會(huì)利用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向4、理解楞次定律的內(nèi)容，會(huì)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，體會(huì)物理規(guī)律的作用5、掌握兩個(gè)計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式6、了解自感、渦流的原因自感現(xiàn)象1、自感現(xiàn)象（1）當(dāng)閉合回路的導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化。這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。通電自感和斷電自感 （2）實(shí)質(zhì)：由于回路中流過(guò)導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。（3）電流變化特點(diǎn)：由于感應(yīng)電流總

2、是阻礙線圈中自身電流的增大或減小，故其本身的電流的增大或減小總表現(xiàn)為一種“延緩”效應(yīng)。即電流變化的同時(shí)產(chǎn)生影響導(dǎo)體中電流變化的因素，此瞬時(shí)電流不會(huì)發(fā)生突變，而是較慢地達(dá)到那種變化。2、自感系數(shù)（1）不同的線圈在電流變化快慢相同的情況下，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)不同；在電學(xué)中，用自感系數(shù)來(lái)描述線圈的這種特性。用符號(hào)“L”表示。（2）決定因素：線圈的橫截面積越大、線圈越長(zhǎng)、單位長(zhǎng)度上的線圈匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大；有鐵芯比無(wú)鐵芯時(shí)自感系數(shù)要大得多。（3）單位：享利，簡(jiǎn)稱“享”，符號(hào)“H”。常用的有毫享（mH）和微享（H）。1H103mH106H（4）物理意義：表征線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)本領(lǐng)的大小。數(shù)值上等于通過(guò)

3、線圈的電流在1s內(nèi)改變1A時(shí)產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)的大小。3、自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止（1）應(yīng)用：如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器，無(wú)線電設(shè)備中和電容器一起組成的振蕩電路等。利用自感現(xiàn)象，可以適當(dāng)?shù)卦龃笞愿邢禂?shù)。（2）危害及防止：在自感系數(shù)很大而電流又很強(qiáng)的電路中，切斷電路的瞬時(shí)，會(huì)因產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)而出現(xiàn)電弧，從而危及工作人員和設(shè)備的安全，此時(shí)可用特制的安全開(kāi)關(guān)。制作精密電阻時(shí)，采用雙線繞法，防止自感現(xiàn)象的發(fā)生、減小因自感而造成的誤差。也可以通過(guò)阻斷形成自感所必需的通路或設(shè)法減小自感系數(shù)來(lái)減少自感的危害。（二）日光燈原理 1、啟動(dòng)器：基本結(jié)構(gòu)如圖所示，它是利用氖管內(nèi)的氖氣放電產(chǎn)生輝光的熱效應(yīng)和雙金屬片的熱學(xué)

4、特征，起著自動(dòng)把電路接通或斷開(kāi)的作用，相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)。2、鎮(zhèn)流器：鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵芯的線圈，自感系數(shù)很大。在日光燈點(diǎn)燃時(shí)，利用自感現(xiàn)象，產(chǎn)生瞬時(shí)高壓加在燈管兩端，促使燈管里的低壓汞蒸氣放電，形成閉合電路；在日光燈正常工作時(shí)，利用自感現(xiàn)象，起著降壓限流的作用。3、日光燈的工作原理：電路結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，由于燈管里氣體受激發(fā)導(dǎo)電時(shí)需要比220V高得多的電壓，此時(shí)燈管并沒(méi)有通電；電壓加在啟動(dòng)器兩端，當(dāng)啟動(dòng)器兩觸片間的電壓增加到某一數(shù)值時(shí)，啟動(dòng)器里的氖氣放電而發(fā)出輝光，產(chǎn)生的熱量使啟動(dòng)器里U形動(dòng)觸片膨脹張開(kāi)，跟靜觸片接觸而把電路導(dǎo)通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和日光燈的燈絲就有電流通過(guò)，電路導(dǎo)通后

5、，啟動(dòng)器中兩觸片間的電壓為零，啟動(dòng)器里的氖氣停止放電，不產(chǎn)生輝光，U形動(dòng)觸片冷卻縮回，電路自動(dòng)斷開(kāi)。電路斷開(kāi)的瞬間，由于鎮(zhèn)流器中的電流急劇減小，會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，其方向與原先電流方向相同，即與原先加在燈管兩端的電壓方向相同。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)與原電壓加在一起形成了一個(gè)瞬時(shí)高壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體開(kāi)始放電導(dǎo)通，氣體放電時(shí)產(chǎn)生的紫外線打到涂有熒光粉的管壁上，發(fā)出柔和的白光。當(dāng)日光燈正常工作時(shí)，燈管的電阻變得很小，只允許通過(guò)不大的電流。日光燈使用的是交變電流，其大小和方向都在不斷變化。鎮(zhèn)流器中的線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化。這時(shí)，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用類型題： 自感現(xiàn)象的應(yīng)用

6、【例題1】如圖（下左）所示，電阻R1=3，R2=6，線圈的直流電阻不計(jì)，電源電動(dòng)勢(shì)E=5V，內(nèi)阻r=1。開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)S閉合，則（ ）A、斷開(kāi)S前，電容器所帶電荷量為零 B、斷開(kāi)S前，電容器兩端的電壓為10/3VC、斷開(kāi)S的瞬間，電容器a板帶上正電 D、斷開(kāi)S的瞬間，電容器b板帶上正電 【例題2】如圖（上右）所示，電路中A、B是規(guī)格相同的燈泡，L是電阻可忽略不計(jì)的電感線圈，那么（ ）A、合上S，A、B一起亮，然后A變暗后熄滅 B、合上S，B先亮，A逐漸變亮，最后A、B一樣亮C、斷開(kāi)S，A立即熄滅，B由亮變暗后熄滅 D、斷開(kāi)S，B立即熄滅，A閃亮一下后熄滅【例題3】在生產(chǎn)實(shí)際中，有些高壓直流電路中

7、含有自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)電路中的開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，使開(kāi)關(guān)S處產(chǎn)生電弧，危及操作人員的人身安全。 為了避免電弧的產(chǎn)生，可在線圈處并聯(lián)一個(gè)元件，在如圖所示的方案中可行的是（ ） A、 B、 C、 D、【例題4】在研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，用兩個(gè)完全相同的燈泡a、b分別與自感系數(shù)很大的自感線圈L和定值電阻R組成如圖（下左）所示的電路（自感線圈的直流電阻與定值電阻R的阻值相等），閉合開(kāi)關(guān)S達(dá)到穩(wěn)定后兩燈均可以正常發(fā)光。 關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)下面的說(shuō)法中正確的是（ ） A、閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，通過(guò)a燈和b燈的電流相等 B、閉合開(kāi)關(guān)后，a燈先亮，b燈后亮C、閉合開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)

8、，a、b兩燈過(guò)一會(huì)同時(shí)熄滅D、閉合開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，b燈先熄滅，a燈后熄滅 【例題5】如圖（上右）所示的電路中，三個(gè)相同的燈泡a、b、c和電感L1、L2與直流電源連接，電感的電阻忽略不計(jì)。開(kāi)關(guān)K從閉合狀態(tài)突然斷開(kāi)時(shí)，下列判斷正確的有（ ）A、a先變亮，然后逐漸變暗 B、b先變亮，然后逐漸變暗C、c先變亮，然后逐漸變暗 D、b、c都逐漸變暗【例題6】如圖（下左）所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通后，通過(guò)線圈L的電流方向是_，（填“從a到b”或“從b到a”，下同），通過(guò)燈泡LA的電流方向是_；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)的瞬間，通過(guò)線圈L的電流方向是_，通過(guò)燈泡LA的電流方向是_。 【例題7】如圖（上右）所示，是用于觀察

9、自感現(xiàn)象的電路，設(shè)線圈的自感系數(shù)較大，線圈的直流電阻RL與小燈泡的電阻R滿足R LR。則在開(kāi)關(guān)S由閉合到斷開(kāi)瞬間，可以觀察到（ ）A、燈泡立即熄滅 B、燈泡逐漸熄滅，不會(huì)閃爍C、燈泡有明顯的閃爍現(xiàn)象 D、燈泡會(huì)逐漸熄滅，但不一定有閃爍現(xiàn)象類型題： 日光燈原理 【例題8】如圖所示為日光燈示教電路，L為鎮(zhèn)流器，S為啟動(dòng)器，下列操作中，觀察到的正確現(xiàn)象是（ ）A、接通K1，K2接a，K3斷開(kāi)，燈管正常發(fā)光B、燈管正常發(fā)光時(shí)，將K2由a迅速接到b，燈管將不再正常發(fā)光C、斷開(kāi)K1、K3，令K2接b，待燈管冷卻后再接通K1，可看到S閃光，燈管不能正常發(fā)光D、取下S，令K2接a，再接通K1、K3，接通幾秒后

10、迅速斷開(kāi)K3，燈管可能正常發(fā)光類型題： 電磁感應(yīng)結(jié)合閉合電路的歐姆定律 【例題9】如圖所示，直角三角形導(dǎo)線框abc固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab是一段長(zhǎng)為、電阻為R的均勻?qū)Ь€，ac和bc的電阻可不計(jì)，ac長(zhǎng)度為。磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里?，F(xiàn)有一段長(zhǎng)度為、電阻為的均勻?qū)w桿MN架在導(dǎo)線框上，開(kāi)始時(shí)緊靠ac，然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑動(dòng)?；瑒?dòng)中始終與ac平行并與導(dǎo)線框保持良好接觸。當(dāng)MN滑過(guò)的距離為時(shí)，導(dǎo)線ac中的電流是多大？方向如何？【例題10】如圖（a）所示的螺線管的匝數(shù)n=1500，橫截面積S=20cm2，電阻r=1.5，與螺線管串聯(lián)的外電阻R1=1.0，R2=3.5。若穿過(guò)

11、螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖（b）所示的規(guī)律變化，計(jì)算R1上消耗的電功率。類型題： 電磁感應(yīng)與電路中電量的計(jì)算 【例題11】如圖所示，平行導(dǎo)軌P、Q相距為d，兩端分別接有阻值為R的電阻和電容為C的電容器；磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，方向如圖；直導(dǎo)線aO的一端與導(dǎo)軌Q在O點(diǎn)相連，aO長(zhǎng)為2d，開(kāi)始aO與平行導(dǎo)軌垂直，當(dāng)它以角速度順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)600時(shí)，上端與導(dǎo)軌P分離（aO繞O轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，保持與導(dǎo)軌P有良好接觸），不考慮導(dǎo)軌P、Q與直導(dǎo)線aO的電阻。試分析計(jì)算：整個(gè)過(guò)程中有多少電荷量通過(guò)電阻R ？【例題12】如圖所示，空間存在垂直于紙面的均勻磁場(chǎng)，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)、外，磁場(chǎng)方向相反

12、，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B。一半徑為b，電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合。在內(nèi)、外磁場(chǎng)同時(shí)由B均勻地減小到零的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)線截面的電量Q=_。類型題： 電磁感應(yīng)與電路中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 【例題13】如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置在傾角為的絕緣斜面上，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)。M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻，一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略，讓ab桿沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計(jì)它們之間的摩擦。（1）由b向a方向看到的裝置如圖乙所示

13、，請(qǐng)?jiān)诖藞D中畫(huà)出ab桿下滑過(guò)程中某時(shí)刻的受力示意圖；（2）在加速下滑過(guò)程中，當(dāng)ab桿的速度大小為v時(shí)，求此時(shí)ab桿中的電流及其加速度的大小；（3）求在下滑過(guò)程中，ab桿可能達(dá)到的速度最大值?！纠}14】如圖所示，兩根相距為d的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌位于水平xOy平面內(nèi)，左端接有阻值為R的電阻，其他部分的電阻均不計(jì)。在x>0的一側(cè)存在垂直xOy平面且方向豎直向下的穩(wěn)定磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度大小按B=kx規(guī)律變化（其中k是一大于零的常數(shù)）。一根質(zhì)量為m的金屬桿垂直跨擱在光滑的金屬導(dǎo)軌上，兩者接觸良好。當(dāng)t =0時(shí)直桿位于x=0處，其速度大小為v0，方向沿x軸正方向，在此后的過(guò)程中，始終有一個(gè)方向向左的

14、變力F作用于金屬桿，使金屬桿的加速度大小恒為a，加速度方向一直沿x軸的負(fù)方向。求：（1）閉合回路中感應(yīng)電流持續(xù)的時(shí)間有多長(zhǎng)？（2）當(dāng)金屬桿沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)的速度為v0/2時(shí)，閉合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？此時(shí)作用于金屬桿的外力F多大？類型題： 電磁感應(yīng)與電路中的功能綜合問(wèn)題 【例題15】如圖所示，電動(dòng)機(jī)通過(guò)其轉(zhuǎn)軸上的絕緣細(xì)繩牽引一根原來(lái)靜止的長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m，質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒ab，導(dǎo)體棒緊貼在豎直放置、電阻不計(jì)的金屬框架上，導(dǎo)體棒的電阻R=1，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其方向垂直于導(dǎo)體框架所在的平面。當(dāng)導(dǎo)體棒在電動(dòng)機(jī)牽引下上升h=3.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定的速度，此過(guò)程中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量Q=

15、2J。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電壓表、電流表的讀數(shù)分別恒為7V和1A。電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻r=1，不計(jì)一切摩擦，g=10m/s2。求：（1）導(dǎo)體棒所達(dá)到的穩(wěn)定速度是多少？（2）導(dǎo)體棒從靜止到達(dá)穩(wěn)定速度的時(shí)間是多少？【例題16】如圖所示，兩根豎直固定放置的無(wú)限長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌，電阻不計(jì)，寬度為L(zhǎng)，上端接有電阻R0，導(dǎo)軌上接觸良好地緊貼一質(zhì)量為m、有效電阻為R的金屬桿ab，R=2R0。整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿ab由靜止開(kāi)始下落，下落距離為h時(shí)重力的功率剛好達(dá)到最大，設(shè)重力的最大功率為P。求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。（2）金屬桿從開(kāi)始下落到重力的功率剛好達(dá)到最大的過(guò)程中，電阻R0產(chǎn)生的熱量。類型

16、題： 電磁感應(yīng)中圖象綜合問(wèn)題 【例題17】如圖所示，一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外，磁場(chǎng)寬度均為L(zhǎng)，在磁場(chǎng)區(qū)域的左側(cè)相距為L(zhǎng)處，有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場(chǎng)方向垂直?，F(xiàn)使線框以速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域。若以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，規(guī)定電流逆時(shí)針?lè)较驎r(shí)的電流和電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)檎?，B垂直紙面向里時(shí)為正，則以下關(guān)于線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁通量、感應(yīng)電流、和電功率的四個(gè)圖象描述錯(cuò)誤的是（ ） A、 B、 C、 D、【例題18】如圖所示，一個(gè)邊長(zhǎng)為a、電阻為R的等邊三角形線框，在外力作用下，以速度v勻速穿過(guò)寬度均為a的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)。這兩個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)

17、度大小均為B，方向相反。線框運(yùn)動(dòng)方向與底邊平行且與磁場(chǎng)邊緣垂直。取逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳛檎?。若從圖示位置開(kāi)始，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i與沿運(yùn)動(dòng)方向的位移x之間的函數(shù)圖象，下面四個(gè)圖中正確的是（ ） A、 B、 C、 D、【例題19】如圖甲所示，兩個(gè)垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為a，一正三角形（高度為a）導(dǎo)線框ABC從圖示位置沿圖示方向勻速穿過(guò)兩磁場(chǎng)區(qū)域，以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?，在圖乙中感應(yīng)電流I與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的是（ ） A、 B、 C、 D、【例題20】如圖所示，一寬為40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一邊長(zhǎng)為20cm的正方形導(dǎo)

18、線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的恒定速度v20cm/s，通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)刻t0時(shí)，下圖中能正確反映感應(yīng)電流強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律的是（ ） A、 B、 C、 D、六、綜合模擬【例題21】唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器，其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。 下列說(shuō)法中正確的是（ ）A、該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)原理工作的 B、該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C、膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化 D、膜片振動(dòng)時(shí)，線圈中產(chǎn)生感

19、應(yīng)電流【例題22】如圖所示，在一傾角為37°的粗糙絕緣斜面上，靜止地放置著一個(gè)匝數(shù)n=10匝的圓形線圈，其總電阻R=3.14、總質(zhì)量m=0.4kg、半徑r=0.4m。如果向下輕推一下此線圈，則它剛好可沿斜面勻速下滑現(xiàn)在將線圈靜止放在斜面上后。在線圈的水平直徑以下的區(qū)域中，加上垂直斜面方向的，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小按如圖所示規(guī)律變化的磁場(chǎng)（提示：通電半圓導(dǎo)線受的安培力與長(zhǎng)為直徑的直導(dǎo)線通同樣大小的電流時(shí)受的安培力相等）問(wèn)：（1）剛加上磁場(chǎng)時(shí)線圈中的感應(yīng)電流大小I=？（2）從加上磁場(chǎng)開(kāi)始到線圈剛要運(yùn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的熱量Q=？（最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，sin37°=0.6，cos37

20、°=0.8，取10m/s2）【例題23】豎直放置的平行金屬板M、N相距d=0.2m，板間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，極板按如圖所示的方式接入電路。足夠長(zhǎng)的、間距為L(zhǎng)=1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌CD、EF水平放置，導(dǎo)軌間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度也為B。電阻為r=1的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好。已知滑動(dòng)變阻器的總阻值為R=4，滑片P的位置位于變阻器的中點(diǎn)。有一個(gè)質(zhì)量為m=1.0×10-8kg、電荷量為q=+2.0×10-5C的帶電粒子，從兩板中間左端沿中心線水平射入場(chǎng)區(qū)。不計(jì)粒子重力。（1）若金屬棒ab靜止，求粒子初速度v0多大時(shí)，可

21、以垂直打在金屬板上？（2）當(dāng)金屬棒ab以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，讓粒子仍以相同初速度v0射入，而從兩板間沿直線穿過(guò)，求金屬棒ab運(yùn)動(dòng)速度v的大小和方向?！纠}24】相距為L(zhǎng)=0.20m的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面。質(zhì)量均為m=0.1kg的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，回路總電阻為R=1.0。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.50T，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，cd桿也同時(shí)從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)。測(cè)得拉力F與時(shí)間t的關(guān)系

22、如圖所示。g=10m/s2，求：（1）桿ab的加速度a和動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）桿cd從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度所需的時(shí)間t0；（3）畫(huà)出桿cd在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度隨時(shí)間變化at圖像，要求標(biāo)明坐標(biāo)值（不要求寫(xiě)出推導(dǎo)過(guò)程）?！纠}25】如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ相距為L(zhǎng)=1m，導(dǎo)軌平面與水平面夾角，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向上，長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m1=2kg、電阻為R1=1。兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路，電路中通過(guò)導(dǎo)線接一對(duì)水平放置的平行金屬板，兩板間的距離和板

23、長(zhǎng)均為d=0.5m，定值電阻為R2=3，現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)S并將金屬棒由靜止釋放，重力加速度為g=10m/s2，試求：（1）金屬棒下滑的最大速度為多大？（2）當(dāng)金屬棒下滑達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，整個(gè)電路消耗的電功率P為多少？（3）當(dāng)金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)，在水平放置的平行金屬間加一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2=3T，在下板的右端且非?？拷掳宓奈恢糜幸毁|(zhì)量為m2=3×10-4kg、帶電量為q=-1×10-4C的液滴以初速度v水平向左射入兩板間，該液滴可視為質(zhì)點(diǎn)。要使帶電粒子能從金屬板間射出，初速度v應(yīng)滿足什么條件？【例題26】如圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩

24、導(dǎo)軌間距L=0.2m，電阻R=0.4，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m=0.1kg、電阻r=0.1的金屬桿，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于磁感度強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表的示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。 求：（1）金屬桿在第5s末的運(yùn)動(dòng)速度；（2）第5s末外力F的瞬時(shí)功率。 圖甲 圖乙 【例題27】如圖所示，兩條平行的足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成=53º角，導(dǎo)軌間距離L=0.8m。其上端接一電源和一固定電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，其內(nèi)阻及導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。 固定電阻R=4.5。導(dǎo)體棒ab與導(dǎo)軌

25、垂直且水平，其質(zhì)量m=3×10-2kg，電阻不計(jì)。 整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。(g=10m/s2 sin53º=0.8 cos53º=0.6 )（1）將ab棒由靜止釋放，最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的速度，求此時(shí)電路中的電流；（2）求ab穩(wěn)定時(shí)的速度；（3）求ab棒以穩(wěn)定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電路中產(chǎn)生的焦耳熱功率PQ及ab棒重力的功率PG 。從計(jì)算結(jié)果看兩者大小關(guān)系是怎樣的？請(qǐng)解釋為什么有這樣的關(guān)系？課后作業(yè)：1、如圖甲所示，相距為L(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌一部分處在以O(shè)O為右邊界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)

26、軌右側(cè)接有定值電阻R，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。 在距邊界OO也為L(zhǎng)處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻r的金屬桿ab。（1）若ab桿在恒力作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)3L距離，其速度一位移的關(guān)系圖象如圖乙所示（圖中所示量為已知量）。 求此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳QR及ab桿在剛要離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的加速度大小a。（2）若ab桿固定在導(dǎo)軌上的初始位置，使勻強(qiáng)磁場(chǎng)保持大小不變，繞OO軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。 若從磁場(chǎng)方向由圖示位置開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)的過(guò)程中，電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q2。 則磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小是多少？2、用一電動(dòng)機(jī)提升處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈，已知線圈的匝數(shù)為N，長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為d，質(zhì)量為m，電阻為R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。 開(kāi)

27、始時(shí)線圈的上邊緣與有界磁場(chǎng)的上邊緣平齊，當(dāng)電動(dòng)機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)跨過(guò)兩定滑輪的細(xì)繩將線圈提離磁場(chǎng)。 若電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)輪的半徑為r，轉(zhuǎn)速為n，求此過(guò)程中（重力加速度為g）（1）細(xì)繩對(duì)線圈的拉力為多大？（2）流過(guò)線圈導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？（3）電動(dòng)機(jī)對(duì)線圈做的功為多少？3、如圖甲所示，空間存在B=0.5T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN、PQ是處于同一水平面內(nèi)相互平行的粗糙長(zhǎng)直導(dǎo)軌，間距L=0.2m，R是連在導(dǎo)軌一端的電阻，ab是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒。從零時(shí)刻開(kāi)始，通過(guò)一小型電動(dòng)機(jī)對(duì)ab棒施加一個(gè)牽引力F，方向水平向左，使其從靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌做加速運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中棒始終保持與導(dǎo)軌垂直且接

28、觸良好。圖乙是棒的vt圖象，其中OA段是直線，AC是曲線，DE是曲線圖象的漸近線，小型電動(dòng)機(jī)在12s末達(dá)到額定功率，P額=4.5W，此后功率保持不變。除R以外，其余部分的電阻均不計(jì)，g=10m/s2。（1）求導(dǎo)體棒在012s內(nèi)的加速度大??；（2）求導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)及電阻R的阻值；（3）若t=17s時(shí)，導(dǎo)體棒ab達(dá)最大速度，從017s內(nèi)共發(fā)生位移100m，試求1217s內(nèi)，R上產(chǎn)生的熱量是多少？答案：1、AC 2、AD 3、B 4、C 5、AD 7、C 8、ACD9、解析：設(shè)MN滑過(guò)的距離為時(shí)，它與bc的接觸點(diǎn)為P，如圖所示，由幾何關(guān)系可知MP的長(zhǎng)度為，MP中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，MP段的電阻

29、MacP和MbP兩電路的并聯(lián)電阻為： 由歐姆定律，PM中的電流 ac中的電流 解得：根據(jù)右手定則，MP中的感應(yīng)電流的方向由P流向M，所以電流Iac的方向由a流向c。技巧點(diǎn)撥：解決電磁感應(yīng)電路問(wèn)題的關(guān)鍵就是借鑒或利用相似原型來(lái)啟發(fā)理解和變換物理模型，即把電磁感應(yīng)的問(wèn)題等效轉(zhuǎn)換成穩(wěn)恒直流電路，把產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體等效為內(nèi)電路。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小相當(dāng)于電源電動(dòng)勢(shì)。其余部分相當(dāng)于外電路，并畫(huà)出等效電路圖。10、解析：由磁感應(yīng)強(qiáng)度變化規(guī)律圖象可知，螺線管中磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度的變化率為：通電螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：V電路中感應(yīng)電流大小為：A=1A所以R1上消耗的電功率為：W。答案：1.0W11、解析：直

30、導(dǎo)線aO順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)60°。在a端與P導(dǎo)軌分離前瞬時(shí)，閉合回路的面積增加值為。穿過(guò)閉合回路的磁通量增加值為： 若轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為： 感應(yīng)電流的平均值為： 在這段時(shí)間（）里，通過(guò)電阻R的電荷量為： 由得：在Oa轉(zhuǎn)動(dòng)600的過(guò)程中，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不斷增大，電容上的電壓也不斷增大，在aO與P將要分離的瞬時(shí)，電容器上的電壓為aO切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：。這時(shí)電容器上所帶的電荷量達(dá)到最大值：aO與P分離后，電容器將放電，放電時(shí)通過(guò)R的電荷量顯然為q2。所以全過(guò)程通過(guò)R的總電荷量：誤點(diǎn)警示：直導(dǎo)線aO在轉(zhuǎn)動(dòng)600角的過(guò)程中遷移的總電荷量為q，其中通過(guò)R的電荷量為q1，而儲(chǔ)

31、存在電容器中的電荷量為q2；在aO與P分離后電容器放電，q2也通過(guò)R，如果電路中沒(méi)有接電容器。aO轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)沒(méi)有對(duì)電容器的充電過(guò)程，通過(guò)R的電荷量只有q1。12、解析：圓形導(dǎo)線環(huán)的初始磁通量1 =Ba2B(b2a2)=B(2a2b2) (當(dāng))，末磁通量2=0；所以磁通量的變化為=B(2a2b2) ，則通過(guò)電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)的電量度：同理當(dāng)時(shí)，通過(guò)圓形導(dǎo)線環(huán)的電量：答案：Q=或Q=13、解析：（1）ab桿下滑過(guò)程中的某時(shí)刻受力示意圖如圖丙所示。重力mg，豎直向下；支持力，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上。（2）當(dāng)ab桿速度為v時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv，此時(shí)電路中電流：ab桿受到的安培力：。根據(jù)牛

32、頓運(yùn)動(dòng)定律，有：則加速度：。（3）當(dāng)時(shí)，ab桿達(dá)到最大速度，則：。14、解析：（1）由題意可知，金屬桿在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段：先沿x軸正方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，直到速度為零；然后x軸負(fù)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，直到離開(kāi)磁場(chǎng)，其速度一時(shí)間圖象如圖所示。金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁感線，閉合回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以回路中感應(yīng)電流持續(xù)的時(shí)間：。（2）當(dāng)金屬桿沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)的速度為時(shí)，對(duì)應(yīng)的x坐標(biāo)x1滿足：解得：則在x1處的磁感強(qiáng)度： 此時(shí)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：金屬桿所受的安培力大?。?方向沿x軸負(fù)方向由牛頓第二定律得：所以，此時(shí)作用于金屬桿的外力： 方向沿x軸負(fù)方向。答案：（1）（2）15、解析：電路給電動(dòng)機(jī)提

33、供一定的電功率P電=IU，一部分損耗在電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻發(fā)熱上，剩余的即電動(dòng)機(jī)輸出功率用來(lái)提升棒ab。據(jù)UI=I2r+P輸知電動(dòng)機(jī)輸出功率一定，棒在拉力F作用下上升，做加速度a逐漸變小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a=0，即F=F安+mg時(shí)棒速穩(wěn)定。（1）設(shè)棒達(dá)到穩(wěn)定速度為v，則有： 而Fv=UII2r 而將數(shù)值代入解得v=2m/s（2）設(shè)棒從靜止到達(dá)穩(wěn)定速度用時(shí)為t，電動(dòng)機(jī)的輸出功等于ab棒機(jī)械能的增加量與此過(guò)程導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量Q之和。有：求得 t=1s技巧點(diǎn)撥：該題是一道綜合性很強(qiáng)的習(xí)題，在分析物理過(guò)程中，根據(jù)題給信息“電動(dòng)機(jī)通過(guò)絕緣細(xì)線牽引一棒切割磁感線”，抓住能的轉(zhuǎn)化與守恒這一主線，將“電動(dòng)機(jī)工作電路問(wèn)題”

34、、“機(jī)車運(yùn)動(dòng)問(wèn)題”和“電磁感應(yīng)中能的轉(zhuǎn)化”的解題思路遷移過(guò)來(lái)，綜合分析解決問(wèn)題。16、解析：（1）重力功率最大即金屬棒的速度最大時(shí)，設(shè)金屬棒下落的最大速度為，有： 得 此時(shí)，ab棒受到的安培力等于重力 即又 由式得 由式得。（2）據(jù)能量守恒定律，金屬棒從靜止開(kāi)始下降高度h過(guò)程中則 由兩式得 而上產(chǎn)生的熱量 由兩式得 答案：（1） （2）17、B 18、B 19、C 20、C 21、BCD22、解析：（1）由閉合電路的歐姆定律 由法拉第電磁感應(yīng)定律 由圖， 聯(lián)立解得 （2）設(shè)線圈開(kāi)始能勻速滑動(dòng)時(shí)受的滑動(dòng)摩擦力為，則 加變化磁場(chǎng)后線圈剛要運(yùn)動(dòng)時(shí)：，其中 由圖像知 由焦耳定律 聯(lián)立解得23、解析：（1）金屬棒ab靜止時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)軌跡半徑為，則： 垂直打在金屬板上，則 解得 代入數(shù)據(jù)得 100 m/s （2）當(dāng)金屬棒ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 板間電壓： 粒子沿直線穿過(guò)板間，則粒子受電場(chǎng)力、洛侖茲力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)： 解得： 代入數(shù)據(jù)得 50 m/s 由左手定則知，粒子所受洛侖茲力方向垂直M板，故粒子所受電場(chǎng)力應(yīng)該垂