- 法拉第电磁感应定律
- 共3714题
如图所示,在匀强磁场中竖直放置两条足够长的平行金属导轨,磁场方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B0.导轨上端连接一阻值为R的电阻和开关K,导轨电阻不计,两金属棒a和b的电阻都为R,质量分别为ma="0.02" kg和mb="0.01" kg,它们与导轨接触良好,并可沿导轨无摩擦地运动.若将b棒固定,断开开关K,将一竖直向上的恒力作用于a,稳定时a棒以v=10 m/s的速度向上匀速运动,此时再释放b棒,b棒恰能保持静止,取g=10 m/s2,求:
(1)若将a棒固定,开关K闭合,让b棒从静止开始自由下滑,求b棒滑行的最大速度;
(2)若将a、b棒都固定,断开开关K,使匀强磁场的磁感应强度在0.1 s内从B0随时间均匀增大到2B0时,a棒所受到的安培力恰好等于它的重力,求两棒间的距离.
正确答案
(1) 7.5 m/s(2) h="1" m
(1)a棒向上运动时
E1=B0lv,I1=,F1=B0I1l
对于b棒
F1=mbg
b棒下滑到最大速度时
E2=B0lvm,I2=,F2=B0I2l
对于b棒
F2=mbg
vm="7.5" m/s.
(2)在磁感应强度增大的过程中
E3=I3=
F3=2B0I3l
F3=mag
h="1" m.
如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨与水平夹角37°放置,导轨间距为L=1 m,上端接有电阻R=3 Ω,虚线OO′ 下方是垂直于导轨平面的匀强磁场.现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab从OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下滑过程中始终与导轨垂直并保持良好接触,杆下滑过程中的v-t图象如图乙所示.(取g=10 m/s2)
求:(1)磁感应强度B;
(2)杆在磁场中下滑0.1s过程中电阻R产生的热量.
正确答案
(1) B=2T (2)QR=3/160J
(1)有图乙得
0.1s前,mgsinθ-f=ma
0.1s后匀速运动,mgsinθ-f-FA="0" ,FA=BIL= 得B=2T
(2)方法一:磁场中下滑0.1 s过程中,电流恒定I==0.25A, QR=I2Rt=3/160J
方法二:x=vt=0.05m,下落高度h=xsinθ=0.03m,QR=3/4(mgh-fx)=3/160J
一个电阻为R的n匝金属圆环线圈,面积为s,放在匀强磁场中,磁场与线圈所在平面垂直,如图(a)所示.已知通过圆环的磁场随时间t的变化关系如图(b)所示(令磁感线垂直纸面向下为正方向),图中的最大磁感应强度B0以及磁场随时间变化的周期T都是已知量,则在t=0到t=T=的时间内,通过圆环线圈的电流大小为______;在图(c)中作出t=0到t=T的时间内金属圆环中电流与时间的关系图线.(设逆时针方向为电流的正方向)
正确答案
由b图得:=
=
;
根据法拉第电磁感应定律得:E=n=n
s=
则通过圆环线圈的电流大小为 I==
,根据楞次定律判断可知,感应电流方向沿逆时针,为正.
在t=到
的时间内,B不变,线圈的磁通量不变,没有感应电流产生;
在t=到T的时间内,由图看出,B的变化率大小与t=
到
的时间内相等,则知线圈中产生的感应电动势大小相等,感应电流大小也相等,为I=
,保持不变.根据楞次定律判断得知,感应电流的方向沿顺时针,为负,作出电流与时间的关系图线如图所示.
故答案为:,环中电流与时间的关系图线如图所示.
水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,问距为L,一端通过导线与阻值为R的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆如图所示,金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v与F的关系如右下图。若m=0.5kg,L=0.5m,R=0.5Ω;求磁感应强度B为多大,金属杆受到滑动摩擦阻力为多大?(取重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力)
正确答案
f=2(N)
感应电动势 ①(2分) 感应电流
②(2分)
安培力 ③(2分)
由图线可知金属杆受拉力、安培力和阻力作用,匀速时合力为零。
④(2分)
⑤(2分)
由图线可以得到直线的斜率k=2(2分),(T) ⑥(2分)
由图线可以求得金属杆受到的阻力f=2(N) ⑦(2分)
一闭合线圈有50匝,总电阻R=20Ω,穿过它的磁通量在0.1s内由8×10-3Wb增加到1.2×10-2Wb,则线圈中的感应电动势E=______,线圈中的电流强度I=______.
正确答案
根据法拉第电磁感应定律得线圈中感应电动势为:E=n=50×
V=2V
感应电流为:I==
A=0.1A
故答案为:2V,0.1A.
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