1、第3课时电磁感应现象的综合问题1水平放置的金属框架cdef处于如图所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且与框架接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则()Aab中电流增大，ab棒所受摩擦力也增大Bab中电流不变，ab棒所受摩擦力也不变Cab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大Dab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变解析磁感应强度均匀增大时，磁通量的变化率恒定，故回路中的感应电动势和感应电流都是恒定的；又棒ab所受的摩擦力等于安培力，即FfF安BIL，故当B增加时，摩擦力增大，选项C正确。答案C2在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈
2、中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是()解析在第1 s内，由楞次定律可判定电流为正，其产生的感应电动势E1S，在第2 s和第3 s内，磁场B不变化，线圈中无感应电流，在第4 s和第5 s内，B减小，由楞次定律可判定，其电流为负，产生的感应电动势E1S，由于B1B2，t22t1，故E12E2，由此可知，A选项正确。答案A3如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是图中的()解析由题意可知，安培力的方向向右，根据左手定则可
3、知感应电流的方向由B到A，再由右手定则可知，当垂直向外的磁场在增加时，会产生由B到A的感应电流，由法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，则安培力的表达式FBILBL，因安培力的大小不变，则B是定值，因磁场B增大，则减小，故D选项正确，A、B、C选项错误。答案D4(多选)如图所示，竖直平面内有一足够长的宽度为L的金属导轨，质量为m的金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，且导体棒ab与金属导轨接触良好，ab电阻为R，其他电阻不计。导体棒ab由静止开始下落，过一段时间后闭合开关S，发现导体棒ab立刻做变速运动，则在以后导体棒ab的运动过程中，下列说法中正确的是()A导体棒ab做变速运动期间加
4、速度一定减小B单位时间内克服安培力做的功全部转化为电能，电能又转化为内能C导体棒减少的机械能转化为闭合电路中的电能和内能之和，符合能的转化和守恒定律D导体棒ab最后做匀速运动时，速度大小为v解析导体棒由静止下落，在竖直向下的重力作用下，做加速运动，开关闭合时，由右手定则可知，导体中产生的电流方向为逆时针方向，再由左手定则，可判定导体棒受到的安培力方向向上，FBILBL，导体棒受到的重力和安培力的合力变小，加速度变小，做加速度越来越小的变速运动，A正确；最后合力为零，加速度为零，做匀速运动，由Fmg0得，BLmg，v，D正确；导体棒克服安培力做功，减少的机械能转化为电能，由于电流的热效应，电能又
5、转化为内能，B正确，C错误。答案ABD5(多选)如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v12v2，在先后两种情况下()A线圈中的感应电流之比I1I221B线圈中的感应电流之比I1I212C线圈中产生的焦耳热之比Q1Q241D通过线圈某截面的电荷量之比q1q211解析由于v12v2，根据EBLv得感应电动势之比，感应电流I，则感应电流之比为，A正确，B错误；线圈出磁场所用的时间t，则时间比为，根据QI2Rt可知热量之比为，C错误；根据qttt得，D正确。答案AD6(多选)如图所示，水平放置的U形框架上接一个阻值为R0的电阻，放在垂直纸面向里的、磁感应强度大小为B的匀
6、强磁场中，一个半径为L、质量为m的半圆形硬导体AC在水平向右的恒定拉力F作用下，由静止开始运动距离d后速度达到v，半圆形硬导体AC的电阻为r，其余电阻不计，导体AC与U形框架间的动摩擦因数为。下列说法正确的是()A此时AC两端电压为UAC2BLvB此时AC两端电压为UACC此过程中电路产生的电热为QFdmv2D此过程中通过电阻R0的电荷量为q解析AC的感应电动势为E2BLv，两端电压为UAC，A错，B对；由功能关系得Fdmv2Qmgd，C错；此过程中平均感应电流为，通过电阻R0的电荷量为qt，D对。答案BD7(多选)两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属
7、棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒与导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()A释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为abC金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为FD电阻R上产生的热量等于金属棒重力势能的减少量解析金属棒刚释放时，弹簧处于原长，此时弹力为零，又因此时速度为零，因此也不受安培力作用，金属棒只受到重力作用，其加速度应等于重力加速度，故A正确；金属棒向下运动时，由右手定则可知，金属棒上电流方向向右，电阻在外电路，其电流方向为ba，故B错误；金属棒速度
8、为v时，安培力大小为FBIL，故C正确；金属棒下落过程中，由能量守恒守律知，金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能以及电阻R上产生的热量，因此D错误。答案AC8(多选)如图所示，平行金属导轨与水平面成角，用导线与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab，质量为m，两导轨间距为l，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值相等，都等于R，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，有()A棒中感应电流的方向由a到bB棒所受安培力的大小为C棒两端的电压为D棒动能的减少量等于其重力势能的增加量与电路上产生的电热之和解析由右手定则可
9、判定导体棒中的电流方向为ab，故选项A正确；由EBlv及串、并联电路的特点，知R外，则I，所以导体棒所受安培力的大小FBIl，故选项B错误；结合I，知导体棒两端的电压UI，故选项C正确；由能量守恒知：导体棒动能的减少量等于其重力势能的增加量以及电路中产生的电热和克服摩擦力做功产生的内能，故选项D错误。答案AC9如图所示，竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距0.2 m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab的电阻为0.4 ，导轨电阻不计，导体ab的质量为0.2 g，垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.2 T，且磁场区域足够大，当导体ab自由下落0.4 s时，突然接通开关S，则(1)试说出
10、S接通后，导体ab的运动情况；(2)导体ab匀速下落的速度是多少？(g取10 m/s2)解析(1)闭合S之前导体自由下落的末速度为：v0gt4 m/s。S闭合瞬间，导体产生感应电动势，回路中产生感应电流，ab立即受到一个竖直向上的安培力。F安BIL0.016 Nmg0.002 N。此刻导体棒所受到合力的方向竖直向上，与初速度方向相反，加速度的表达式为ag，所以，ab做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动。当速度减小至F安mg时，ab做竖直向下的匀速运动。(2)设匀速竖直向下的速度为vm，此时F安mg，即mg，vm0.5 m/s。答案(1)先做竖直向下的加速度逐渐减小的减速运动，后做匀速运动(2)
11、0.5 m/s10如图甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着边界。t0时刻对线框施加一水平向右的外力，让线框从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t0穿出磁场。如图乙所示为外力随时间变化的图象。线框质量m、电阻R及图象中的F0、t0均为已知量，则根据上述条件，求：(1)金属线框的边长L；(2)磁感应强度B。解析对金属线框有FBILma，又Ivat解式得Ftma又Lat将t10，F1F0和t2t0，F23F0，代入式解得L，B。答案(1)(2)11如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ被固定在水平面上，导轨间距l0.6 m，两导轨的左端用导线连接电阻R1及理想
12、电压表，电阻r2 的金属棒垂直于导轨静止在AB处；右端用导线连接电阻R2，已知R12 ，R21 ，导轨及导线电阻均不计。在矩形区域CDFE内有竖直向上的磁场，CE0.2 m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。开始时电压表有示数，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒力F，使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在磁场运动过程中电压表的示数始终保持不变。求：(1)t0.1 s时电压表的读数；(2)恒力F的大小；(3)从t0时刻到金属棒运动出磁场过程中整个电路产生的热量。解析(1)设磁场宽度为dCE，在00.2 s的时间内，有E，Eld0.6 V此时，R1与金属棒r并联，再与R2串联RR并R2(11) 2 UR并0.3 V。(2)金属棒进入磁场后，有I0.45 AFABIl10.450.6 N0.27 N由于金属棒进入磁场后电压表示数始终不变，所以金属棒做匀速运动，有FFA0.27 N。(3)金属棒在00.2 s的运动时间内有Qt0.036 J金属棒进入磁场后，有Rr ，EIR1.2 V，EBlv，v2 m/st s0.1 sQEIt0.054 J，Q总QQ(0.0360.054) J0.09 J。答案(1)0.3 V(2)0.27 N(3)0.09 J