- 电磁感应
- 共893题
如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M.N两区的过程中,导体棒所受安培力分别用FM.FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是( )
正确答案
解析
略
知识点
法拉第发现了电磁感应现象之后,又发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机,揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图4所示,将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间,并使盘面与磁感线垂直,盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B,两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时,则( )
正确答案
解析
略
知识点
将一段导线绕成图甲所示的闭合电路,并固定在水平面(纸面)内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间t变化的图像是
正确答案
解析
略
知识点
很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率
正确答案
解析
略
知识点
如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R0,在金属线框的下方有一匀强磁场区域,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,并与线框的bc边平行,磁场方向垂直于线框平面向里。现使金属线框从MN上方某一髙度处由静止开始下落,如图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域瞬间的v-t图象,图象中内数据均为已知量。重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
正确答案
解析
由楞次定律可知金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿abcda方向,A错误。由图乙可知,金属框进入磁场过程中是做匀速直线运动,速度为v1,运动时间为t2-t1,所以金属框的边长:l=v1(t2-t1),B正确。在金属框进入磁场的过程中,金属框所受安培力等于重力:mg=Bil,I=Bl v1/R,解得:B=,C正确。金属框在进入磁场过程中金属框产生的热量为Q1,重力对其做正功,安培力对其做负功,由能量守恒定律得:Q1=mgl=mgv1(t2-t1),金属框在离开磁场过程中金属框产生的热为Q2,重力对其做正功,安培力对其做负功,由能量守恒定律得:Q2=mgl+m(),Q总= Q1+Q2=2mgv1(t2-t1)+m(),D错误。
知识点
计算题:本题共3小题,共计47分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
13.(15分)做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0cm,线圈导线的截面积A=,电阻率,如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减为零,求:(计算结果保留一位有效数字)
(1)该圈肌肉组织的电阻R;
(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;
(3)0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.
正确答案
(1)由电阻定律得代入数据得
(2)感应电动势代入数据得
(3)由焦耳定律得代入数据得J
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知识点
18.如图,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿aB.dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中( )
正确答案
解析
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知识点
11.如图所示,“凸”字形硬质金属线框质量为m,相邻各边互相垂直,且处于同一竖直平面内,ab边长为l,cd边长为2l,ab与cd平行,间距为2l。匀强磁场区域的上下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面。开始时,cd边到磁场上边界的距离为2l,线框由静止释放,从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前,线框做匀速运动,在ef、pq边离开磁场后,ab边离开磁场之前,线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内,且ab、cd边保持水平,重力加速度为g;求
(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的 几倍
(2)磁场上下边界间的距离H
正确答案
(1)设磁场的磁感应强度大小为B,cd边刚进磁场时,线框做匀速运动的速度为v1
E1=2Blv1 ①
设线框总电阻为R,此时线框中电流为I1,闭合电路欧姆定律,有
②
设此时线框所受安培力为F1,有
③
由于线框做匀速运动,其受力平衡,有
mg=F1 ④
由①②③④式得
⑤
设ab边离开磁场之前,线框做匀速运动的速度为v2,同理可得
⑥
由⑤⑥式得
v2=4v1 ⑦
(2)线框自释放直到cd边进入磁场前,有机械能守恒定律,有
2mgl=1/2m ⑧
线框完全穿过磁场的过程中,由能量守恒定律,有
⑨
由⑦⑧⑨式得
⑩
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知识点
某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验,实验装置如图甲所示。在大线圈Ⅰ中放置一个小线圈Ⅱ,大线圈Ⅰ与多功能电源连接。多功能电源输入到大线圈Ⅰ的电流i1的周期为T,且按图乙所示的规律变化,电流i1将在大线圈Ⅰ的内部产生变化的磁场,该磁场磁感应强度B与线圈中电流i的关系为B=ki1(其中k为常数)。小线圈Ⅱ与电流传感器连接,并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈Ⅱ中感应电流i2随时间t变化的图象。若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大,则图丙所示各图象中可能正确反映i2-t图象变化的是(图丙中分别以实线和虚线表示调整前、后的i2-t图象) ( )
正确答案
解析
略
知识点
24.小明同学设计了一个“电磁天平”,如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使得天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取)
(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数至少为多少
(2)进一步探究电磁感应现象,另选匝、形状相同的线圈,总电阻,不接外电流,两臂平衡,如图2所示,保持不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度。当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率。
正确答案
(1)匝(2)。
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