課題十五 電磁感應綜合應用 【走進考場】1如圖所示，電阻率均勻的矩形線框在勻強磁場內運動，(1)(3)(4）三個圖中線框在圖示平面內平動，(2）圖中線框繞轉軸轉動，以下說法正確的是A(1）圖中，流過ab邊的電流為零，ab兩點間電勢差為零B(2）圖中圖示位置處，流過ab邊的電流不為零，ab兩點電勢差不為零C(3）圖中，流過ab邊的電流為零，ab兩點電勢差不為零D(4）圖中，流過ab邊的電流為零，ab兩點電勢差也為零2.如圖甲所示，光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P之間接一阻值為R的定值電阻，阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其他部分電阻不計整個裝置處于磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上金屬棒在平行于導軌的外力F的作用下沿導軌向上運動，從運動過程中的某時刻開始計時，通過R的感應電流I隨時間t變化的關系如圖乙所示下列說法正確的是A流過電阻R的電流方向為MRPB金屬棒ab的動能逐漸增大C穿過回路abPMa的磁通量均勻增加D拉力F做的功等于回路產(chǎn)生的熱量與金屬棒ab增加的機械能之和3如圖所示，間距為L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導軌水平放置，導軌左端用一阻值為R的電阻連接，導軌上橫跨一根質量為m、電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導軌接觸良好。整個裝置處于豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中?，F(xiàn)使金屬棒以初速度沿導軌向右運動，若金屬棒在整個運動過程中通過的電荷量為q。下列說法正確的是A金屬棒在導軌上做勻減速運動B整個過程中金屬棒克服安培力做功為C整個過程中金屬棒在導軌上發(fā)生的位移為D整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為4如圖，水平的平行虛線間距為d=60cm，其間有沿水平方向的勻強磁場。一個阻值為R的正方形金屬線圈邊長l>d，線圈質量m=100g。線圈在磁場上方某一高度處由靜止釋放，保持線圈平面與磁場方向垂直，其下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時的速度相等不計空氣阻力，取g=10m/s2，則A線圈下邊緣剛進磁場時加速度最小B線圈進入磁場過程中產(chǎn)生的電熱為0.6JC線圈在進入磁場和穿出磁場過程中，電流均為逆時針方向D線圈在進入磁場和穿出磁場過程中，通過導線截面的電量相等5、如圖甲所示，光滑平行金屬導軌MN、PQ所在平面與水平面成角，M、P兩端接有阻值為R的定值電阻。阻值為r的金屬棒ab垂直導軌放置，其它部分電阻不計。整個裝置處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向上。從t=0時刻開始棒受到一個平行于導軌向上的外力F，由靜止開始沿導軌向上運動，運動中棒始終與導軌垂直，且接觸良好，通過R的感應電流隨時間t變化的圖象如圖乙所示。下面分別給出了穿過回路abPM的磁通量、磁通量的變化率、棒兩端的電勢差和金屬棒的速度v隨時間變化的圖象，其中正確的是題型突破題型1、電磁感應中的“滑桿類”問題 例題1、如圖所示，平行光滑導軌MN和MN置于水平面內，導軌間距為l，電阻可以忽略不計。導軌的左端通過電阻忽略不計的導線接一阻值為R的定值電阻。金屬棒ab垂直于導軌放置，其阻值也為R。導軌處于磁感應強度為B、方向豎直向下的勻強磁場中。當金屬棒ab在導軌上以某一速度向右做勻速滑動時，定值電阻R兩端的電壓為U。（1）判斷M和M哪端電勢高？（2）求金屬棒ab在導軌上滑動速度的大小。練習1、如圖15所示，邊長L=0.20m的正方形導線框ABCD由粗細均勻的同種材料制成，正方形導線框每邊的電阻R0=1.0，金屬棒MN與正方形導線框的對角線長度恰好相等，金屬棒MN的電阻r=0.20。導線框放置在勻強磁場中，磁場的磁感應強度B=0.50T，方向垂直導線框所在平面向里。金屬棒MN與導線框接觸良好，且與導線框對角線BD垂直放置在導線框上，金屬棒的中點始終在BD連線上。若金屬棒以v=4.0m/s的速度向右勻速運動。求（計算結果保留兩位有效數(shù)字）：（1）金屬棒MN上通過的最大電流大小和方向；（2）導線框消耗的電功率.abR例題2、如圖所示，處于勻強磁場中的兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導軌相距L = 1m，導軌平面與水平面成= 37º角，下端連接阻值為R的電阻。勻強磁場方向與導軌平面垂直。質量為m = 0.2kg，電阻不計的金屬棒放在兩導軌上，棒與導軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動摩擦因數(shù)為= 0.25。（設最大靜摩擦力大小等于滑動摩擦力大?。┣螅航饘侔粞貙к売伸o止開始下滑時加速度a的大?。划斀饘侔粝禄俣冗_到穩(wěn)定時，電阻R消耗的功率為8W，求此時金屬棒速度v的大??；在上問中，若R=2，金屬棒中的電流方向由a到b，求磁感應強度B的大小和方向。（g = 10m/s2，sin37º= 0.6，cos37º= 0.8）RNM圖16練習1、如圖16所示，兩根豎直放置的足夠長的光滑平行金屬導軌間距l(xiāng)0.50m，導軌上端接有電阻R0.80，導軌電阻忽略不計。導軌下部的勻強磁場區(qū)有虛線所示的水平上邊界，磁感應強度B=0.40T，方向垂直于金屬導軌平面向外。電阻r0.20的金屬桿MN，從靜止開始沿著金屬導軌下落，下落一定高度后以v=2.5m/s的速度進入勻強磁場中，金屬桿下落過程中始終與導軌垂直且接觸良好。已知重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力。（1）求金屬桿剛進入磁場時通過電阻R的電流大??；（2）求金屬桿剛進入磁場時，M、N兩端的電壓；（3）若金屬桿剛進入磁場區(qū)域時恰能勻速運動，則在勻速下落過程中每秒鐘有多少重力勢能轉化為電能？題型2、電磁感應中的“導線框”問題dBbFL a例題3、邊長為L的正方形金屬框在水平恒力F作用下運動，穿過方向如圖的有界勻強磁場區(qū)域磁場區(qū)域的寬度為d（d>L）。已知ab邊進入磁場時，線框的加速度恰好為零則線框進入磁場的過程和從磁場另一側穿出的過程相比較，有( )A產(chǎn)生的感應電流方向相反B所受的安培力方向相反C進入磁場過程的時間等于穿出磁場過程的時間D進入磁場過程的發(fā)熱量少于穿出磁場過程的發(fā)熱量××××××××××××abcdabcdv0adbcll練習1.如圖所示，在粗糙絕緣水平面上有一正方形閉合金屬線框abcd，其邊長為l、質量為m，金屬線框與水平面的動摩擦因數(shù)為。虛線框abcd內有一勻強磁場，磁場方向豎直向下。開始時金屬線框的ab邊與磁場的dc邊重合?，F(xiàn)使金屬線框以初速度v0沿水平面滑入磁場區(qū)域，運動一段時間后停止，此時金屬線框的dc邊與磁場區(qū)域的dc邊距離為l。在這個過程中，金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為A BC D練習2、如圖（甲）所示，邊長為L=2.5m、質量m=0.50kg的正方形絕緣金屬線框，平放在光滑的水平桌面上，磁感應強度B=0.80T的勻強磁場方向豎直向上，金屬線框的一邊ab與磁場的邊界MN重合在力F作用下金屬線框由靜止開始向左運動，在5.0s內從磁場中拉出測得金屬線框中的電流隨時間變化的圖象如圖（乙）所示已知金屬線框的總電阻為R=4.0（1）試判斷金屬線框從磁場中拉出的過程中，線框中的感應電流方向?（2）t=2.0s時，金屬線框的速度？0t/sI/A1234560.10.20.40.30.5（乙）· · · ·· · · ·· · · ·· · · ·MNB（甲）abcd左（3）已知在5.0s內力F做功1.92J，那么，金屬框從磁場拉出過程線框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？效果評估1(2020·濰坊模擬)兩個不可形變的正方形導體框a、b連成如圖甲所示的回路，并固定在豎直平面(紙面)內。導體框a內固定一小圓環(huán)c，a與c在同一豎直面內，圓環(huán)c中通入如圖乙所示的電流(規(guī)定電流逆時針方向為正方向)，導體框b的MN邊處在垂直紙面向外的勻強磁場中，則勻強磁場對MN邊的安培力()A01s內，方向向下B13s內，方向向下C35s內，先逐漸減小后逐漸增大D第4s末，大小為零2(2020·蘭州、張掖聯(lián)考)如圖所示，間距為L、電阻不計的足夠長的平行光滑金屬導軌水平放置，導軌左端用一阻值為R的電阻連接，導軌上橫跨一根質量為m、電阻也為R的金屬棒，金屬棒與導軌接觸良好。整個裝置處于豎直向上、磁感應強度為B的勻強磁場中?，F(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導軌向右運動，若金屬棒在整個運動過程中通過金屬棒某橫截面的電荷量為q。下列說法正確的是()A金屬棒在導軌上做勻減速運動B整個過程中金屬棒在導軌上發(fā)生的位移為C整個過程中金屬棒克服安培力做的功為mv2D整個過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為mv23、(2020·大慶模擬)兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接阻值為R的電阻。將質量為m，電阻也為R的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒與導軌接觸良好，導軌所在的平面與磁感應強度為B的磁場垂直，如圖所示，除金屬棒和電阻R外，其余電阻不計?，F(xiàn)將金屬棒從彈簧的原長位置由靜止釋放，則以下結論錯誤的是()A金屬棒向下運動時，流過電阻R的電流方向為baB最終彈簧的彈力與金屬棒的重力平衡C金屬棒的速度為v時，所受的安培力大小為B2L2v/RD金屬棒的速度為v時，金屬棒兩端的電勢差為BLv/24、(2020·濰坊模擬)如圖所示，兩條足夠長的平行金屬導軌相距L，與水平面的夾角為，整個空間存在垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度大小均為B，虛線上方軌道光滑且磁場方向向上，虛線下方軌道粗糙且磁場方向向下。當導體棒EF以初速度v0沿導軌上滑至最大高度的過程中，導體棒MN一直靜止在導軌上。若兩導體棒質量均為m、電阻均為R，導軌電阻不計，重力加速度為g，在此過程中導體棒EF上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，求：(1)導體棒MN受到的最大摩擦力；(2)導體棒EF上升的最大高度。