法拉第电磁感应定律易错题综合题.docx
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法拉第电磁感应定律易错题综合题
法拉第电磁感应定律易错题综合题
一、高中物理解题方法:
法拉第电磁感应定律
1.如图所示,电阻不计的相同的光滑弯折金属轨道MON与均固定在竖直平面内,二者平行且正对,间距为L=1m,构成的斜面跟水平面夹角均为,两侧斜面均处在垂直斜面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小均为B=0.1T.t=0时,将长度也为L=1m,电阻R=0.1Ω的金属杆ab在轨道上无初速释放.金属杆与轨道接触良好,轨道足够长.重力加速度g=10m/s2;不计空气阻力,轨道与地面绝缘.
(1)求t=2s时杆ab产生的电动势E的大小并判断a、b两端哪端电势高
(2)在t=2s时将与ab完全相同的金属杆cd放在MOO'M'上,发现cd杆刚好能静止,求ab杆的质量m以及放上cd杆后ab杆每下滑位移s=1m回路产生的焦耳热Q
【答案】
(1);端电势高;
(2)0.1kg;
【解析】
【详解】
解:
(1)只放杆在导轨上做匀加速直线运动,根据右手定则可知端电势高;
杆加速度为:
时刻速度为:
杆产生的感应电动势的大小:
(2)时ab杆产生的回路中感应电流:
对杆有:
解得杆的质量:
则知ab杆的质量为0.1kg
放上杆后,ab杆做匀速运动,减小的重力势能全部产生焦耳热
根据能量守恒定律则有:
2.如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,其宽度L=1m,一匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P之间连接阻值为R=0.40Ω的电阻,质量为m=0.01kg、电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上.现使金属棒ab由静止开始下滑,下滑过程中ab始终保持水平,且与导轨接触良好,其下滑距离x与时间t的关系如图所示,图象中的OA段为曲线,AB段为直线,导轨电阻不计,g=10m/s2(忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响),求:
(1)ab棒1.5s-2.1s的速度大小及磁感应强度B的大小;
(2)金属棒ab在开始运动的1.5s内,通过电阻R的电荷量;
(3)金属棒ab在开始运动的1.5s内,电阻R上产生的热量。
【答案】
(1)v=7m/sB=0.1T
(2)q=0.67C(3)0.26J
【解析】
【详解】
(1)金属棒在AB段匀速运动,由题中图象得:
v==7m/s
根据欧姆定律可得:
I=
根据平衡条件有
mg=BIL
解得:
B=0.1T
(2)根据电量公式:
q=Δt
根据欧姆定律可得:
=
磁通量变化量
ΔΦ=B
解得:
q=0.67C
(3)根据能量守恒有:
Q=mgx-mv2
解得:
Q=0.455J
所以
QR=Q=0.26J
答:
(1)v=7m/sB=0.1T
(2)q=0.67C(3)0.26J
3.如图为电磁驱动与阻尼模型,在水平面上有两根足够长的平行轨道PQ和MN,左端接有阻值为R的定值电阻,其间有垂直轨道平面的磁感应强度为B的匀强磁场,两轨道间距及磁场宽度均为L.质量为m的金属棒ab静置于导轨上,当磁场沿轨道向右运动的速度为v时,棒ab恰好滑动.棒运动过程始终在磁场范围内,并与轨道垂直且接触良好,轨道和棒电阻均不计,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.
(1)判断棒ab刚要滑动时棒中的感应电流方向,并求此时棒所受的摩擦力f大小;
(2)若磁场不动,将棒ab以水平初速度2v运动,经过时间停止运动,求棒ab运动位移x及回路中产生的焦耳热Q;
(3)若t=0时棒ab静止,而磁场从静止开始以加速度a做匀加速运动,下列关于棒ab运动的速度时间图像哪个可能是正确的?
请分析说明棒各阶段的运动情况.
【答案】
(1);
(2);(3)丙图正确
【解析】
【详解】
(1)根据右手定则,感应电流方向a至b
依题意得,棒刚要运动时,受摩擦力等于安培力:
f=FA
又有FA=BI1L,
联立解得:
(2)设棒的平均速度为,根据动量定理可得:
又有,,
联立得:
根据动能定理有:
根据功能关系有:
Q=WA
得:
Q=mv2
(3)丙图正确
当磁场速度小于v时,棒ab静止不动;
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