- 法拉第电磁感应定律
- 共387题
20.如图,两平行金属导轨固定在水平面上,匀强磁场方向垂直导轨平面向下,金属棒ab、cd与导轨垂直构成闭合回路,且两棒都可沿导轨无摩擦滑动。用与导轨平行的水平恒力F向右拉cd棒,经过足够长时间以后
正确答案
解析
A、若两金属棒间距离保持不变,回路的磁通量不变,没有感应电流产生,两棒都不受安培力,则cd将做匀加速运动,两者距离将增大.所以自相矛盾,因此两棒间的距离不可能保持不变.故A错误.
B、若金属棒ab做匀速运动,所受的安培力为零,ab中电流为零,则cd中电流也为零,cd不受安培力,而cd还受到F作用,cd将做匀加速运动.所以自相矛盾.故B错误.
C、当两棒的运动稳定时,两棒速度之差一定,回路中产生的感应电流一定,两棒所受的安培力都保持不变,一起以相同的加速度做匀加速运动,故C正确.
D、由于两者距离不断增大,穿过回路的磁通量增大,由楞次定律判断可知,金属棒ab上的电流方向是由b向a.故D正确.
故选:CD
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势.
解题思路
若金属棒ab做匀速运动,所受的安培力为零,ab中电流为零,则知cd中电流也为零,而cd还受到F作用,cd将做匀加速运动.若两金属棒间距离保持不变,同理可知,cd将做匀加速运动,两棒间距离将增大.由此分析可知,两棒都做匀加速运动,加速度相同,cd的速度大于ab的速度,由楞次定律分析感应电流方向.
知识点
15. 如图所示,虚线MN、M′N′为一匀强磁场区域的左右边界,磁场宽度为L,方向竖直向下。边长为l的正方形闭合金属线框abcd,以初速度v0沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动,经过一段时间线框通过了磁场区域。已知l<L,甲、乙两位同学对该过程进行了分析,当线框的ab边与MN重合时记为t=0,分别定性画出了线框所受安培力F随时间t变化的图线,如图2、图3所示,图中S1、S2、S3和S4是图线与t轴围成的面积。关于两图线的判断以及S1、S2、S3和S4应具有的大小关系,下列说法正确的是()
正确答案
解析
设切割磁感线的速度是v,线框的质量为m,产生的电流为I,电动势为E,则:E=Blv,线框中的电流为:
则:,根据牛顿第二定律得线框的加速度:
,根据楞次定律与左手定则可知,线框受到的安培力的方向与速度方向相反,由表达式可得线框做加速度减小的减速运动,当线框完全进入磁场进,线框不受安培力的作用,线框做匀速直线运动,当线框出磁场时又做加速度减小的减速运动,故F-t图上,F的变化是曲线,不是直线.在图象中,F与t的乘积表示的是面积S,则:
从公式可以看出,F与t的积是一个定值,即面积的大小与时间无关,是一个定值,所以S3=S4,故C正确,ABD错误;
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;楞次定律;左手定则
解题思路
根据线框的运动,由牛顿第二定律导出加速度的表达式,进而判断导体棒的运动情况;在图象中,F与t的乘积表示的是面积S,需要推到出Ft的乘积的表达式,从而判断两个的面积是否相等.
易错点
关键判断出导线框的运动情况,从而确定图线是直线还是曲线,通过面积表达式确定是否相等.
知识点
21.如图1所示,光滑的平行竖直金属导轨AB、CD相距L,在A、C之间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间abcd矩形区域内有垂直导轨平面向外、宽为5d的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒放在磁场下边界ab上(与ab边重合),现用一个竖直向上的力F拉导体棒,使它由静止开始运动,导体棒离开磁场前已经做匀速直线运动,导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触,导轨电阻不计,F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图2所示,下列判断正确的是:
正确答案
解析
A、导体棒经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量为:,故A错误;
B、设导体棒离开磁场时速度大小为v.此时导体棒受到的安培力大小为:,由平衡条件得:F=FA+mg,由图2知:F=3mg,联立解得:
,故B正确;
C、离开磁场时,由F=BIL+mg得:导体棒两端电压为:
,故C错误;
D、导体棒经过磁场的过程中,设回路产生的总焦耳热为Q.
根据功能关系可得:
而拉力做功为:WF=2mgd+3mg×4d=14mgd
电阻R产生焦耳热为:
联立解得:,故D正确.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;焦耳定律;功能关系
解题思路
根据安培力与速度的关系式和平衡条件结合求导体棒离开磁场时的速度大小.根据求通过电阻R的电荷量.根据欧姆定律求离开磁场时导体棒两端电压.根据功能关系求出电阻R产生的焦耳热.
易错点
关键运用能量守恒定律求出电路总的焦耳热Q,然后根据串并联电路求出电阻R上产生的热量.
知识点
5.如图所示,在同一水平面内有两根足够长的光滑水平金属导轨,间距为,电阻不计,其左端连接一阻值为
的定值电阻。两导轨之间存在着磁感应强度为l T的匀强磁场,磁场边界虚线由多个正弦曲线的半周期衔接而成,磁场方向如图。一接入电阻阻值为
的导体棒AB在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动,交流电压表和交流电流表均为理想电表,则 ()
正确答案
解析
AB、当导体棒切割磁感线时,产生的感应电动势为 E=BLv,由于L按正弦规律变化,这个过程产生正弦式电流,磁场方向变化时,电流方向变化,所以回路中产生的是正弦式交变电流,则感应电动势的最大值为则电动势的有效值为
,电压表测量R两端的电压,则
,电流表示数为有效值,
,故AB错误;
C、电流表示数为有效值,一直为0.1A,故C错误;
D、导体棒上消耗的热功率,故D正确.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率;焦耳定律
解题思路
根据公式E=BLv列式分析电流的特点.交流电压表及交流电流表测量的是有效值;根据,求解导体棒上消耗的热功率.
易错点
关键是明确切割的有效长度按照正弦规律变化导致电动势的瞬时值按照正弦规律变化,注意交流电压表及交流电流表测量的是有效值,先求最大值,再根据最大值和有效值的关系求解.
知识点
21. 如图所示,有一等边三角形金属线框,在拉力F的作用下,以恒定速度通过匀强磁场区域,磁场的宽度大于线框的边长,在线框从开始进入磁场到完全进入磁场区域的过程中,线框平面始终垂直于磁感线,下边始终保持水平,则下图中反映线框中的感应电流I,发热功率P,通过横截面的电量q以及外力F随时间t的变化关系图象正确的是( )
正确答案
解析
A.线圈进入磁场的t时刻,切割磁感线的有效长度,根据
可知感应电动势
,感应电流为
,故A正确;
B.线圈的发热功率,故B错误;
C.通过横截面的电量为,故C错误;
D.外力F随时间t的变化关系为,故D正确;
考查方向
法拉第电磁感应定律;功率
解题思路
先找到切割磁感线的有效长度的表达式,利用导体切割磁感线产生感应电动势的公式推导相应物理量与时间的函数关系对照图线进行解答.
易错点
关键是找到各个物理量与时间的函数关系,再利用物理公式求解.
知识点
如图所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L=1m,导轨平面与水平面夹角α=30°。磁感应强度为B1=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L=1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m1=2kg、电阻为R1=1Ω。两金属导轨的上端连接右侧电路,电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间的距离和板长均为d=0.5m,定值电阻为R2=3Ω。现闭合开关S并将金属棒由静止释放,重力加速度为g=10m/s2,导轨电阻忽略不计。则:
30.金属棒下滑的最大速度为多大?
31.当金属棒下滑达到稳定状态时,水平放置的平行金属板间电场强度是多大?
32.当金属棒下滑达到稳定状态时,在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B2=3T,在下板的右端且非常靠近下板的位置有一质量为m2、带电荷量为q=-1×10-4C的微粒以某一初速度水平向左射入两板间,要使该带电微粒在电磁场中恰好做匀速圆周运动并能从金属板间射出,该微粒的初速度应满足什么条件?
正确答案
解析
(1)当金属棒ab匀速下滑时速度最大,
则有:
R总=R1+R2
联立解得
考查方向
牛顿第二定律;法拉第电磁感应定律;通电直导线在磁场中受到的力——安培力;闭合电路欧姆定律
解题思路
分析金属棒运动的过程,当金属棒匀速运动时速度最大,根据力的平衡知识求解.
易错点
关键是通过受力分析,正确分析安培力的变化情况,找出最大速度的运动特征.
正确答案
E=30V/m 方向由上极板指向下极板
解析
由分压原理得
将已知条件代入得UC=15V
故E=30V/m 方向由上极板指向下极板
考查方向
串联电路和并联电路;电场强度及其叠加; 右手定则
解题思路
根据串并联电路的关系求出平行金属板两端的电压,根据电场强度公式求解.
易错点
平行金属板内的电场为匀强电场,关键由电路求出两端的电压.
正确答案
(从右边射出)
或 (从左边射出)
解析
要使带电微粒在电磁场中做匀速圆周运动
则
由上式可求得 m2=3×10-4㎏
根据
故
由题意分析可知,要使带电微粒能从金属极板间射出,必满足
或
联立得(从右边射出)
或 (从左边射出)
考查方向
带电粒子在匀强磁场中的运动
解题思路
要使粒子做匀速圆周运动,重力与电场力平衡;由平衡关系可求得粒子的质量;要使粒子飞出,由临界条件可以知道粒子的半径范围,则可由洛仑兹力充当向心力能求得初速度.
易错点
在磁场中时要注意分析临界条件,由几何图形可找出适合条件的物理规律.
21.如图甲所示,导体棒MN置于水平导轨上,PQMN所围的面积为S,PQ之间有阻值为R的电阻,不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场,规定磁场方向竖直向上为正,在0~2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示,导体棒MN始终处于静止状态。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、由图乙所示图象可知,0~t0内磁感应强度减小,穿过回路的磁通量减小,由楞次定律可知,为阻碍磁通量的减少,导体棒具有向右的运动趋势,导体棒受到向左的摩擦力,在t0~2t0内,穿过回路的磁通量增加,为阻碍磁通量的增加,导体棒有向左的运动趋势,导体棒受到向右的摩擦力,在两时间段内摩擦力方向相反,故A错误;
B、由图乙所示图象可知,在0~t0内磁感应强度减小,穿过闭合回路的磁通量减少,由于原磁场方向竖直向上,由楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向,即通过导体棒的电流方向为N到M,故B正确;
C、由图乙所示图象,应用法拉第电磁感应定律可得,在t0~2t0内感应电动势:,根据欧姆定律可知感应电流为:
,故C错误;
D、由图乙所示图象,应用法拉第电磁感应定律可得,在0~t0内感应电动势:,根据欧姆定律可知感应电流为:
,电荷量:
,由图乙所示图象,应用法拉第电磁感应定律可得,在t0~2t0内感应电动势:
,根据欧姆定律可知感应电流为:
,电荷量:
,在0~2t0时间内,通过电阻R的电荷量:
,故D错误;
考查方向
闭合电路的欧姆定律; 法拉第电磁感应定律
解题思路
由楞次定律判断出导体棒的运动趋势,然后判断摩擦力方向;由楞次定律求出感应电流方向;由法拉第电磁感应定律求出感应电动势,然后由欧姆定律求出感应电流;由电流定义式求出电荷量.
易错点
在应用楞次定律时,要正确理解楞次定律“阻碍”的含义.
知识点
无限长通电螺线管内部的磁场可认为是匀强磁场。现有一个足够长螺线管1,半径为R,甲图是它的横截面图,圆心为O点。在螺线管1中通入顺时针的随时间变化的电流,它在螺线管内部产生的磁场为
。在P处放置一个单匝、半径为 r(r<R)的圆形导体框,圆心亦在O处,则:
29.线框中产生的感应电动势多大?(不考虑感应电流对螺线管磁场的影响)
30.产生上述感应电动势的原因可概括为:变化的磁场在P处产生了一个电场线闭合的环形感应电场E(不是静电场),如图乙所示,感应电场力(是非静电力)对导体内电荷做功,形成感应电动势。已知感应电动势的大小等于每库仑正电荷沿导体框运动一周时感应电场力对该电荷做的功的大小,由此请求出P处的感应电场的场强E的大小。
31.现撤去导体框,在距圆心O为r'( r'
正确答案
解析
由题意可知:电流I=2t,及磁场为B=2kI,所以可得:B=4kt
根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势为:
考查方向
法拉第电磁感应定律
解题思路
依据电流I=2t,及磁场为B=2kI,从而确定磁场与时间的关系,再依据法拉第电磁感应定律求解.
易错点
关键找到B与t的函数表达式,进而求.
正确答案
解析
设正电荷带电量为q,运动一周,感应电场力做功:又
所以可得场强:
考查方向
功;电场强度
解题思路
根据感应电场力做功:W=Eq•2πr,结合,求解电场强度.
易错点
关键理解“感应电动势的大小等于每库仑正电荷沿导体框运动一周时感应电场力对该电荷做的功的大小”结合电场力做功公式求解.
正确答案
即在轨道带加一个垂直纸面向外、大小与时间关系为的磁场
解析
据题意知,在r′处会出现环形感应电场: E′=2kr′
在沿圆轨道的切线方向,电荷加速:
qE′=ma
且v=at
又电荷做圆周运动故:
联立以上三式:B1=-2kt
即在轨道带加一个垂直纸面向外、大小与时间关系为B1=2kt的磁场;
考查方向
牛顿第二定律;带电粒子在匀强磁场中的运动
解题思路
依据牛顿第二定律,运动学公式,洛伦兹力提供向心力,求解.
易错点
电荷在磁场中做匀速圆周运动时,所在磁场的磁感应强度是螺线管内部产生的磁场的磁感应强度B与所加匀强磁场的磁感应强度B1的矢量合.
21.如图甲所示,一光滑的平行金属导轨ABCD竖直放置,AB、CD相距L,在A、C之接一个阻值为R的电阻;在两导轨间的abcd矩形区域内有垂直导轨平面向外、高度为5h的有界匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m电阻为r长度也为L的导体棒放在磁
场下边界ab上(与ab边重合)。现用一个竖直向上的力F拉导体棒.使它由静止开始向上运动,导体棒刚要离开磁场时恰好做匀速直线运动,导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触,导轨电阻不计.F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
A、设导体棒离开磁场时速度大小为v.此时导体棒受到的安培力大小为:
由平衡条件得:F=FA+mg,由图2知:F=3mg
联立解得:,故A错误;
B、离开磁场时,由F=BIL+mg得:,导体棒两端电压为:
,故B正确.
C、导体棒经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量为:,代入相关量解得:
,故C错误;
D、导体棒经过磁场的过程中,设回路产生的总焦耳热为Q.
根据功能关系可得:
而拉力做功为:
电阻R产生焦耳热为:,则
,故D正确.故本题选BD.
考查方向
导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;焦耳定律
解题思路
根据安培力与速度的关系式和平衡条件结合求导体棒离开磁场时的速度大小.根据求通过电阻R的电荷量.根据欧姆定律求离开磁场时导体棒两端电压.根据功能关系求出电阻R产生的焦耳热.
易错点
在求解电量时,根据法拉第电磁感应定律得出进行分析解答.
知识点
甲自幼具有绘画天赋,在5岁时,就成功绘制了一幅百鸟朝风图,受到了广泛的赞叹。对此,下列表述正确的是( )。
A.甲对此画不享有著作权,因为甲没有民事行为能力
B.甲对此画不享有著作权,因为此画还没有发表
C.甲对此画享有著作权,因为著作权的享有可以不考虑民事行为能力
D.甲对此画享有著作权,因为无民事行为能力人可以从事与其智力、年龄相适应的活动,从而享有著作权
正确答案
C
解析
[考点] 著作权享有的相关条件 [解析] 本题考查了关于著作权的两个问题:一是著作权取得跟作品是否发表的关系,二是著作权与民事主体行为能力的关系。 对于第一个问题,《著作权法》第2条第1款规定;中国公民、法人或者其他组织的作品,不论是否发表,依照本法享有著作权。《著作权法实施条例》进一步规定,著作权自作品创作完成之日起产生。因此,依照法律的相关规定,自作品的完成之日就可以取得著作权,并不要求作品发表。具体到本题中,“百鸟朝风图”完成之日著作权即产生。因此,选项B“甲对此画不享有著作权,因为此画还没有发表”‘是错误的。 另一方面,依据《著作权法实施条例》第3条的规定,创作是指直接产生文学、艺术和科学作品的智力活动。从事创作行为、创造行为都属于事实行为,其权利的取得不需要考虑行为人的行为能力。因此,选项A、选项D都是错误的。另外,依据我国法律,无民事行为能力人除接受赠与、利益外,原则上不能从事民事活动。 选项C符合法律的规定,即作画作为一种创作行为不考虑行为能力的问题,在作品完成之后,甲即可以取得百鸟朝风图的著作权。
扫码查看完整答案与解析