中考物理复习初高中知识衔接分类汇编专题08感应电流及感应电动势 5页

1 专题 08 感应电流及感应电动势 1、小明在学习了法拉第电磁感应后，突发奇想，认为切割磁感线的这部分金属杆就相当于 这个电路的电源，那么金属杆两端就应该像干电池一样有电压。那么这个电压怎么计算呢？ 于是他怀着好奇去问了他的物理老师汪老师。在老师那里老师给了肯定的答复。 在闭合电路的金属杆切割磁感线产生感应电压，这个电压的大小可以用公式 BLvU  表示， （其中 B 为磁感应强度，单位为特斯拉，符号用 T 表示。L 为金属杆在磁场中的长度，单位 为米， v 为金属杆切割磁感线的速度） 如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距 L =0.5m，左端接有阻 值 R=0.3Ω的电阻，一质量 m=0.1kg，电阻 r=0.1Ω的金属棒 MN 放置在导轨上，整个装置置 于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B=0.4T.棒在水平向右的外力作用下，由静止 开始以 5m/s 的速度运动，导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端 与导轨保持良好接触。求： （1）求 MN 金属杆两端的电压 MNU 为多少？ （2）求金属杆中的电流为多少安? （3）请问 5min 内电阻 R 产生的电热 Q 为多少？ 解析：（1）根据 BLvU  可知，B=0.4T， L =0.5m， v =5m/s，带入 U=1V； （2）根据 AV rR UI 5.24.0 1  ； （3）根据 RtIQ 2 有，I=2.5A， st 300 ，R=0.3Ω，带入有 RtIQ 2 =562.5J； 答案：（1）U=1V； （2）I=2.5A （3）Q=562.5J F 2 2、（2013 贵阳 11 题）如图所示，光滑圆弧轨道被固定，轨道所在的平面竖直，靠近轨道底 部有一定区域的磁场，磁场方向与竖直面垂直．现将一个光滑小铁环从轨道左侧 h 高处由静 止释放，则关于铁环第一次向右侧运动的一些判断中，正确的是（） 第 1 题图 A. 它到达底部时重力势能全部转化为动能 B. 它能到达右侧超过 h 的高处 C. 它恰能到达右侧 h 高处 D. 它到达右侧的高度一定小于 h 解析：A.因为有摩擦阻力的存在，因此，重力势能不会全部转化为动能，而是一部分转化为 内能，故说法错误； B.因为受到摩擦力的作用，所以小铁环不可能达到右侧超过 h 高度的位置，故说法错误； C.在没有摩擦的情况下，小铁环才可以恰好到达右侧 h 高度处，但在有摩擦的情况下是不能 达到的，故说法错误； D.因为有摩擦阻力的存在，小铁环到达右侧的高度一定小于 h，故说法正确． 故选 D 3、（2017 贵阳 20 题）如图所示，将两根竖直放置的光滑金属轨道（足够长）与电路连接， 两轨道间有一均匀磁场区域（图中“×”表示垂直于竖直面的磁感线）．重为 G 的金属杆 ab 与上端固定的绝缘轻质弹簧相连接，并与两轨道接触良好．闭合开关，当 ab 静止时弹簧无 形变．若仅改变电流方向，请你判断 ab 再次静止时弹簧被拉伸还是压缩，为什么？ 解析：拉伸状态．通电导体在磁场中的受力的方向与磁场方向和导体中的电流方向有关．电 流方向改变前，由二力平衡可知，金属杆 ab 所受到磁场的力与重力平衡，方向竖直向上．只 改变电流方向后，金属杆 ab 受磁场的力反向，方向竖直向下，金属杆 ab 还受到竖直向下的 重力，当 ab 杆再次静止时处于平衡状态，则其必受到竖直向上的弹簧拉力，即弹簧处于拉 伸状态 3 4、（2016 贵阳 20 题）如图所示，倾斜固定在水平面上的 MN、PQ，是两根足够长的光滑平行 金属导轨（不计电阻），M、P 端接有一个电阻 R，均匀磁场 B 垂直于导轨所在平面．将金属 棒 ab 垂直于导轨放置后，由静止释放． （1）在下滑过程中金属棒会受到磁场对它的作用力，请分析此力产生的原因； （2）已知金属棒速度越大，磁场对它的力就越大，且该力方向与它的运动方向相反．请说 明释放后金属棒速度大小的变化情况及其原因． 解析：（1）由题图可知，金属棒 ab 与金属导轨 MN、PQ 和电阻 R 构成一个闭合电路，且金属 棒 ab 在下滑的过程中，由于做切割磁感线运动产生感应电流，因为磁场对通电导体有力的 作用，故金属棒 ab 会受到磁场对它的作用力；（2）刚开始金属棒 ab 由于重力的作用速度逐 渐增大，由题意可知，此时金属棒受到的磁场力变大，又因为磁场力的方向与金属棒的运动 方向相反，直至金属棒受到的磁场力与重力沿导轨方向分力平衡时，金属棒做匀速运动，所 以金属棒的速度是先增大后不变。 5、（2015 贵阳 20 题）如图所示，弹簧测力计下端用细线悬挂重为 3 N 的金属框，其正下方 有一磁场区域（图中“×”表示垂直于纸面向里的磁感线）．现使金属框从某一高度竖直匀 速下降，发现当金属框刚进入磁场到完全进入磁场的过程中（金属框始终匀速），弹簧测力 计的示数小于 3 N．若将磁感线的方向改为垂直于纸面向外，请判断：重复上述操作，在金 属框匀速进入磁场的过程中，弹簧测力计的示数是大于 3 N 还是小于 3 N？并说明你的理由． 解析：弹簧测力计的示数还是会小于 3 N．图中的金属框向下运动时，切割磁感线，产生 感应电流，此时弹簧测力计的示数小于 3 N，说明金属框受到向上的磁场力作用；若磁场的 方向改变，感应电流方向就与原来相反．而金属框受力方向与电流方向及磁感线的方向有关， 4 电流方向与磁场方向同时改变，故金属框受力方向不变，所以弹簧测力计的示数仍小于 3 N。 6、（2014 贵阳 20 题）如图所示，金属框 abcd 从一磁场区域上方自由下落（图中“×”为 垂直纸面的磁感线），下落过程中金属框始终保持竖直状态．分析在金属框 cd 边进入磁场后， 到 ab 边进入磁场前的某一过程中，它是否可能做匀速直线运动？请阐述理由．不计空气阻 力． 解析：有可能．当 cd 边进入磁场，因切割磁感线，产生感应电流，而通电导体在磁场中又 会受到力的作用．当金属框受到的力与重力平衡时，金属框将做匀速直线运动。 7、如图，AB 和 CD 是两根固定且平行的水平金属导轨，符号“×”表示垂直于纸面向内的 磁感线，现将铜棒 EF 和 GH 垂直放在滑轨上，当拉动 GH 使其向左移动时，发现 EF 也向左移 动．GH 铜棒切割磁感线产生电流，使 EF 成为通电导体，受到磁场力的作用而向左运动；当 拉动 GH 使其向右移动时，EF 应向________（选填“左”或“右”）移动，理由是： _______________________________. 解析：现将铜棒 EF 和 GH 垂直放在滑轨上，导轨放在磁场中，当拉动 GH 使其向左移动时， 发现 EF 也向左移动，这是因为 GH 运动，在 GH 中产生感应电流，GH 当做电源，把电流提供 给 EF，这时 EF 相当于通电导体放入磁场中，所以也会向左运动；拉动 GH 使其向右移动时， EF 应向右运动。这是由于感应电流的方向和导体运动的方向有关，感应电流的方向改变， 5 导致运动方向改变。 8、由金属杆组成如图所示的导轨，其中水平面上两平行导轨足够长且全部置于竖直向上的 磁场中，与倾斜放置的导轨 ABCD 平滑且固定连接．将一金属棒 ab 从倾斜导轨上一定高度由 静止释放，运动过程中始终与导轨垂直接触且不受摩擦．ab 棒在水平导轨上的运动情况是 ________ （ 选 填 “ 加 速 ” 、 “ 减 速 ” 或 “ 匀 速 ” ） 运 动 ， 你 判 断 的 理 由 是 ________________________________． 解析：金属棒滑到水平导轨上后，金属棒做切割磁感线运动，产生感应电流，即动能转化为 电能；由于导轨和金属棒有一定电阻，电流流过导轨和金属棒会产生热量，所以电能又转化 为内能，导致金属棒的动能越来越小，最后动能为 0，金属棒静止，所以金属棒做的是减速 运动。 故答案为：金属棒的动能不断转化为电能再转化为内能；减速。 9、如图所示，MN、PQ 是间距为 l 水平放置的金属导轨，放置在垂直于导轨所在平面方向向 里的匀强磁场中，M、P 间接一阻值为 R 的电阻，在 MN、PQ 金属轨道上放一接触良好的金属 棒 ab，在水平外力 F 的作用下以速度 v 向右匀速运动，请根据所学的物理知识判断金属棒 ab 在向右匀速运动时电阻 R 上会不会有电流通过． 解析：由题图可知，金属棒 ab 在磁场中做切割磁感线运动，由我们所学的物理知识可知， 导体在做切割磁感线运动时，便会产生感应电流，因为 MPba 可以组成闭合回路，则电阻 R 上会有感应电流的产生。