- 划时代的发现
- 共63题
如图所示,两根电阻可忽略的平行金属导轨右端串接一金属棒CD,闭合导线环H与导轨在同一水平面,在CD棒的左侧存在有界磁场,磁场方向垂直导轨平面向下。金属棒AB与导轨保持良好接触,并沿导轨在aa'与bb'之间做简谐运动,平衡位置在OO'。当AB处于______________位置时,金属棒CD的功率达到最大,当AB处于______________位置时,H中顺时针方向的感应电流达到最大。
正确答案
OO',aa'
如图(a)所示,一个总电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计,求0至t1时间内:
(1)通过电阻R1上的电流大小和方向;
(2)通过电阻R1上的电荷量q。
正确答案
(1),从b到a
(2)
如图所示,在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中,让长为0.9 m、电阻为1 Ω的导体棒在金属框上以10 m/s的速度向右匀速滑动,电阻1=6 Ω,2=3 Ω,其他导线上的电阻可忽略不计.求:
(1)棒中的电流大小与方向;
(2)为使棒匀速运动,所加外力应为多大?
(3)2消耗的电功率多大?
正确答案
解:(1)由右手定则可以判定,电流方向→==3.6V
总=+=3 Ω
==1.2 A
(2)==0.432N
(3)=0.8A
=22=1.92W
如图所示,一闭合金属环从上而下通过通电螺线管,b为螺线管的中点,金属环通过a、b、c三处时,能产生感应电流吗?
正确答案
通电长直螺线管内部的磁感线为均匀分布的,而在管外部两侧越往外磁感线越稀疏,故金属环在a位置下落时穿过环的磁通量增加,有感应电流,
在b位置下落时,磁通量不变,没有感应电流;
在c位置下落时,磁通量减小,故有感应电流,
答:金属环通过a、c处时产生感应电流;通过b处时不产生感应电流.
如图所示,可绕固定轴OO'转动的正方形线框的边长l=0.5m,仅ab边有质量m=0.1kg,线圈的总电阻R=1Ω,不计摩擦和空气阻力。线框从水平位置由静止释放,到达竖直位置历时t=0.1s,设线框始终处在方向竖直向下,磁感应强度B=4×10-2T的匀强磁场中,g=10m/s2。求:
(1)这个过程中平均电流的大小和方向;
(2)若这个过程中产生的焦耳热Q=0.3J,求线框到达竖直位置时ab边受到的安培力的大小和方向。
正确答案
解:(1)在△t=0.1s内,线框磁通量的变化△Φ=Bl2
由法拉第电磁感应定律得平均感应电动势:
平均电流
由愣次定律判断电流的方向为:b→a→d→c→b
(2)根据能的转化和守恒定律得:
到达竖直位置时:
此时线框中的电流:
ab边受到的安培力:F=BIl=4×10-2×0.04×0.5N =8×10-4 N
由左手定则判定,安培力的方向水平向左
如图所示,单匝矩形线框的ab边长l1=20cm,bc边长l2=10cm,线框电阻R=2.0Ω,置于B=0.3T的匀强磁场中,磁感线方向与线框平面垂直,ad边恰好处于磁场边缘。若用力拉动线框,使线框沿图中箭头所示方向以v=10.0m/s的速度做匀速直线运动。求:
(1)线框中感应电流的大小;
(2)线框bc边所受的安培力的大小和方向;
(3)在把整个线框拉出磁场外的过程中,外力所做的功。
正确答案
解:(1)线框中感应电动势为:E=Bl2v
则感应电流I ==0.15A
(2)bc边所受的安培力:F=BIl2=4.5×10-3N,方向向右
(3)因线框匀速运动,外力的大小F'等于线框受到的安培力F,即F'=F
外力所做的功:W=F'I=BIl2l1=9.0×10-4J
如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ;
(2)cd离NQ的距离s;
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量;
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式)。
正确答案
解:(1)当v=0时,a=2m/s2
μ=0.5
(2)由图像可知:vm=2m/s,当金属棒达到稳定速度时,有
,
,
(3)
(4)当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流,此时金属棒将沿导轨做匀加速运动
如图所示,一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框,在外力作用下以速度v匀速穿过宽度均为a的两个匀强磁场,这两个磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反。线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直。取逆时针方向的电流为正,试通过计算,画出从图示位置开始,线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移x之间的函数图象。
正确答案
解:本题关键是要注意到切割的有效长度在发生变化
线框进入第一个磁场时,切割磁感线的有效长度在均匀变化。在位移由0到过程中,切割有效长度由0增到
;在位移由
到a的过程中,切割有效长度由
减到0。在x=
时,
,电流为正
线框穿越两磁场边界时,线框在两磁场中切割磁感线产生的感应电动势相等且同向,切割的有效长度也在均匀变化。在位移由a到过程中,切割有效长度由0增到
;在位移由
到2a过程中,切割有效长度由
减到0。在x=
时,
,电流为负
线框移出第二个磁场时的情况与进入第一个磁场时相似,所求I-x图象如图所示
在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中,让长为0.5m、电阻为0.1Ω的导体棒ab在金属框上以10m/s的速度向右匀速滑动,电阻R1=6Ω,R2=4Ω,其他导线上的电阻可忽略不计。求:
(1)ab棒中的电流大小与方向;
(2)为使ab棒匀速运动,外力的机械功率;
(3)ab棒中转化成电能的功率,并比较机械功率与转化功率是否相等。
正确答案
解:(1)由右手定则可以判定,电流方向b→a
E=Blv=2V
R总=+r=2.5 Ω
I==0.8 A
(2)P=Fv=BIlv=1.6 W
(3)P=I2R总=1.6 W
P机=P电
电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于______.
正确答案
闭合电路中电流是由电源的电动势产生的,电磁感应现象中产生感应电流,必然存在电动势,在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势,产生感应电动势的那段导体相当于电源.
故答案为:电源.
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