- 法拉第电磁感应定律
- 共387题
10. 如图所示,正方形线框的边长为L,从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动.中途穿越垂直纸面向里,有理想边界的匀强磁场区域.磁场的宽度大于L,以i表示导线框中感应电流的强度,从线圈进入磁场开始计时,取逆时针方向为电流的正方向,在下列i-t关系图象中,可能错误的是( )
正确答案
解析
根据楞次定律得到,线框进磁场和出磁场过程感应电流方向相反.线框进磁场时感应电流方向为逆时针,取逆时针方向为电流的正方向,所以进磁场电流为正值,出磁场电流为负值.当刚线框下边进磁场时,当产生的安培力和重力沿斜面平行方向分力相等时,线框做匀速运动,产生不变的感应电动势,产生不变的电流.当刚线框下边进磁场时,当产生的安培力小于重力沿斜面平行方向分力时,线框做加速度在减小的加速运动,产生逐渐增大的感应电动势,产生逐渐增大的感应电流.当线框完全进入磁场后,磁通量不变,无感应电流,在重力作用下,线框做加速运动.当刚线框下边出磁场时,回路重新产生电流,并且此时电流绝对值应该大于线框完全进入磁场瞬间的电流值,由于安培力大于重力,所以要做减速运动,产生减小的感应电动势,产生减小的电流,而电流减小,安培力也减小,所以线框做加速度在减小的减小运动,即v随时间t的变化图象的斜率减小,由于感应电动势E=BLv,所以感应电流I= E/ R =BLv /R,所以电流I随时间t的变化图象的斜率也应该减小,故ACD错误。
考查方向
主要考查导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化
解题思路
由楞次定律判断感应电流方向.由法拉弟电磁感应定律、牛顿第二定律和运动学公式推导感应电流大小与位移的关系式,来选择图象
易错点
图象往往由解析式选择.本题采用排除法,分成线性和非线性两类图象,对比同类图象的不同之处进行选择.
知识点
2.一闭合导线环垂直放置于匀强磁场中,若磁感强度随时间变化的规律如图所示,则环中的感应电动势变化情况可能是下图中哪一个?( )
正确答案
解析
由于磁感应强度大小先均匀减小,后均匀增大,再均匀减小,再均匀增大,所以由法拉第电磁感应定律可得,随着磁场的均匀变化,得出感应电动势大小不变,但感应电动势的方向不同.所以只有A选项正确.
考查方向
本题主要考查法拉第电磁感应定律,考试中经常出现的题型为:
①图象问题中的应用;
②电磁感应的力电综合问题
解题思路
1、根据法拉第电磁感应定律,可知图像斜率与感应电动势的变化规律一致。
2、图像斜率的正负表明了感应电动势的“方向”。
易错点
1、忽略图像斜率的物理意义;
2、斜率的正负与电动势间的关系。
知识点
7.如图8甲所示,带缺口的刚性金属圆环在纸面内固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面正对固定放置的平行金属板P、Q连接。圆环内有垂直于纸面变化的磁场,变化规律如图8乙所示(规定磁场方向垂直于纸面向里为正方向)。图9中可能正确表示P、Q两极板间电场强度E(规定电场方向由P板指向Q板为正方向)随时间t变化情况的是( )
正确答案
解析
由楞次定律得到开时始P板电势高于Q板电势,
=
,可以得到电压大小不变,
得到电场大小也不变化,
T/2之后对调图像,然后依次类推得到图像。
所以选择D选项。
考查方向
解题思路
1、确定磁场方向,找到其变化趋势,计算电动势变化情况,得到平行板电压。
2、由平行板间匀强电场计算公式可以得到结果。即可得到结果。
所以选D选项。
易错点
1、本题易在属于常见题型。
2、本题不容易理解的就是电磁感应定律,考察的是磁通量变化引起感应电动势,其变化率决定电动势大小,电动势大小不变,因为磁通量变化率不变。
知识点
11.如图所示,光滑水平桌面上存在有界的匀强磁场,磁场方向垂直于桌面,磁场的四个边界分别与矩形桌面的四条边平行。一正方形线圈从图中的甲位置以某一初速度进入磁场,经过一段时间线圈离开磁场到达乙位置,此过程中线圈的速度大小v随位移大小x变化的v—x图象如图所示,图中x3- x2=x1,则由图象可知( )
正确答案
解析
根据E=BLv,线圈中产生的感应电动势随v的减小逐渐减小,v不变则感应电动势不变,由乙图可知, A正确,B错误;由乙图可知,线圈在在0≤x≤x1区间内的平均速度大于在x2<x≤x3区间内平均速度,所以C错误;根据楞次定律,可知在0<x<xl区间内和x2<x<x3区间内线圈中产生的感应电流方向相反,所以D正确。
考查方向
本题主要考查导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.
解题思路
穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,线圈受到安培力作用,分析清楚线圈的运动过程,然后分析答题
易错点
本题关键要抓住线圈匀速运动,受力平衡,运用电磁感应与力学规律结合进行解题,要注意导体切割磁感线就能产生感应电动势,不一定产生感应电流
知识点
15.如图所示,在竖直平面内有一质量为2m的光滑“∏”形线框EFCD,EF长为L,电阻为r;FC=ED=2L,电阻不计.FC、ED的上半部分(长为L)处于匀强磁场Ⅰ区域中,且FC、ED的中点与其下边界重合.质量为m、电阻为3r的金属棒用最大拉力为2mg的绝缘细线悬挂着,其两端与C、D两端点接触良好,处在磁感应强度为B的匀强磁场Ⅱ区域中,并可在FC、ED上无摩擦滑动.现将“∏”形线框由静止释放,当EF到达磁场Ⅰ区域的下边界时速度为v,细线刚好断裂,Ⅱ区域内磁场消失.重力加速度为g.求:
(1)整个过程中,克服安培力做的功;
(2)EF刚要出磁场I时产生的感应电动势;
(3)线框的EF边追上金属棒CD时,金属棒CD的动能.
正确答案
(1)2mgL-
(2)
(3)
解析
(1)取框为研究对象,从静止开始释放至EF到达磁场Ⅰ区域的下边界的过程中,由动能定理有:
2mgL+WA=mv2-0
WA=-(2mgL + mv2),即克服安培力做功为:2mgL + mv2
(2)对金属棒CD受力分析:Tm=mg+BIL得到I=
由闭合电路欧姆定律有:E=IR总=
(3)对金属棒CD运动分析:H = gt2
对∏形线框运动分析:H+L=vt+ gt2
解得:t =
相遇时CD棒速度vt=gt =g
此时动能为
考查方向
解题思路
(1)从框由静止开始释放到EF到达磁场Ⅰ区域的下边界时速度为v,初末速度均为已知,选取框为研究对象,由动能定理即可解出整个运动过程中安培力所做的功,取相反数即为克服安培力所做的功。
(2)EF刚要穿出磁场I时,细线刚好被拉断,故断裂前瞬间,细线拉力达到了最大值为2mg,对CD受力分析可以求出此时电路中的感应电流,结合闭合电路欧姆定律可以求出EF刚要出磁场I时产生的感应电动势。
易错点
多运动求解的过程受力分析判断物体运动状态和能量转化关系。
知识点
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