- 电磁感应
- 共893题
5.如图甲所示,矩形线圈abcd固定于方向相反的两个磁场中,两磁场的分界线oo′恰好把线圈分成对称的左右两部分,两磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示,规定磁场垂直纸面向内为正,线圈中感应电流逆时针方向为正。则线圈感应电流随时间的变化图像为()
正确答案
解析
由乙图知,磁场是均匀变化的,所以电流是恒定的,CD错误;
由楞次定律判断电开始时流方向是逆时针方向为正,所以A正确,B错误。
故选A。
考查方向
解题思路
根据楞次定律判断电流方向,用排除法排除不符合的选项。
易错点
由乙图知,磁场是均匀变化的,所以根据法拉第电磁感应定理知电流是恒定的。
知识点
7.如图甲所示,一单匝圆形闭合导线框半径为r,线框电阻为R,连接一交流电流表(内阻不计)。线框内充满匀强磁场,已知该磁场磁感应强度B随时间按正弦规律变化,如图乙所示(规定向下为B的正方向),则下列说法正确的是 ( )
正确答案
解析
A选项,由图可知B=0.1sin(100πt),磁通量Φ=BS=0.1πr2sin(100πt),所以,
;当t=0.005s时i=0,故0.005s时线框中的感应电流不是最大,错误。
B选项,根据楞次定律0.01s时,磁场逐渐减小,感应电流的磁场,应该与原磁场的方向相相同,根据右手定则可知电流方向从上往下看为顺时针方向,故B选项正确。
C选项,0.015s时,根据i==cos(100πt)可知,瞬时电流为零,但是交流电流表测的是交变电流的有效值,而不是瞬时值,故错误。
D选项,根据公式i=cos(100πt)可知,交变电流的有效值i有效=,0~0.02s内闭合导线框上产生的热量Q= i有效2Rt=,带入数据可得:Q=,故D选项正确。
考查方向
解题思路
1、首先根据B-t时间图像写出B的函数表达式,再根据感生电动势的基本公式,及
,求出电流随时间变化的表达式,从而判断交变电流的最大值与最小值。2、根据楞次定律判断感应电流的方向。3、根据交变电流产生热量的公式Q热=I有效2Rt,计算导线框上产生的热量。
易错点
1、对交变电流表测量交变电流的有效值还是瞬时值分辨不清。2、对交变电流有效值的计算方法掌握不到位。3、在计算线框上产生的热量时不知道用交变电流的有效值还是瞬时值。
知识点
19.如图,上下有界的匀强磁场,磁场方向水平垂直纸面向里.将
线框从某高度无初速释放,落入该磁场中.l、d分别为磁场与
线框的宽度.若下落过程中,线框平面始终位于纸平而内,下
边框始终与磁场上下边界平行则线框下落过程中
正确答案
解析
A、线框进入磁场时,向里的磁通量增大,由楞次定律可知,线框中感应电流为逆时针方向.故A正确;
B、若线框刚刚进入磁场时受到的安培力大于重力,则线框先做减速运动,由公式 ,可知线框可能经历一个所受安培力减小的过程,故B正确;
C、当l>d,线框全部在磁场中运动的过程中做加速运动,则进出磁场的速度会发生变化,根据公式:可知不可能进出磁场时都做匀速运动.故C错误;
D、当l=d,线框全部进入到磁场中时,紧接着出磁场,可能某过程中做匀速直线运动,此过程中的重力势能全部转化为线框的焦耳热,故D正确.故选:ABD
考查方向
解题思路
线框匀速进入磁场,重力与安培力平衡.安培力与速度成正比,根据安培力经验公式 ,由安培力可求出速度.根据能量守恒求解焦耳热.由动能定理和功的计算公式,求出转化为线框的焦耳热。
易错点
求解安培力和分析能量如何转化此处是关键也是容易出错的地方。
知识点
16.如图所示,一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁(质量为m),铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合。则悬挂磁铁的绳子中拉力F随时间t变化的图像可能是( )
正确答案
解析
铜环闭合,铜环在下落过程中,穿过铜环的磁通量不断变化,铜环中产生感应电流;由楞次定律可知,感应电流总是阻碍磁体间的相对运动,当铜环在磁铁上方时,感应电流阻碍铜环靠近磁铁,给铜环一个向上的安培力,因此拉力大于重力;当铜环位于磁铁下方时,铜环要远离磁铁,感应电流阻碍铜环的远离对铜环施加一个向上的安培力,则拉力大于重力;当铜环处于磁铁中央时,磁通量不变,则没有感应电流,没有安培阻力,因此拉力等于重力,故ACD错误,B正确。
考查方向
解题思路
根据对楞次定律判断圆环在磁铁上方与下方时受到的磁场力方向,然后由牛顿第二定律,悬挂磁铁的绳子中拉力F与重力加速度的关系。
易错点
考查了楞次定律的应用,应全面、正确理解楞次定律中“阻碍”的含义
知识点
7.如图所示,由一段外皮绝缘的导线扭成两个半径为R和r圆形平面形成的闭合回路,R>r,导线单位长度的电阻为A,导线截面半径远小于R和r。圆形区域内存在垂直平面向里、磁感应强度大小随时间按B=kt(k>0,为常数)的规律变化的磁场,单位长度的电阻为a,且R>r,下列说法正确的是
正确答案
解析
根据穿过整个回路的磁通量增大,依据楞次定律,及R>r,则大圆环中电流的方向为逆时针,小圆环中电流的方向为顺时针,故A错误,B正确;
根据法拉第电磁感应定律,则有:E=kπ(R2﹣r2),由闭合电路欧姆定律,那么回路中感应电流大小为I==
=
,故C错,D对;
考查方向
解题思路
根据楞次定律来判定感应电流的方向,依据法拉第电磁感应定律,来确定感应电动势的大小,再求得整个回路的感应电动势,依据闭合电路欧姆定律,从而即可求解.
易错点
理解整个回路的感应电动势大小的计算,应该是两环的感应电动势之差,并掌握闭合电路欧姆定律的内容.
知识点
7.如图所示,边长为L、总电阻为R的均匀正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上,其cd边右侧紧邻两个磁感应强度为B、宽度为L、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以
速度v0匀速通过磁场区域,从开始进入,到完全离开磁场
的过程中,下列图线能定性反映线框中的感应电流(以逆时针方向为正)和a、b两点间的电势差随时
间变化关系的是
正确答案
解析
线圈进入左侧磁场过程:在进入磁场0﹣L的过程中,E=BLv0,电流I==i0,方向为逆时针方向,为正;
a的电势比b的电势高,ab间的电势差 Uab=E=
BLv0=u0;
在L﹣2L的过程中,电动势E=2BLv0,电流I==2i0,方向为顺时针方向,为负.a的电势比b的电势高,ab间的电势差 Uab=
E=
BLv0=2u0;
在2L﹣3L的过程中,E=BLv0,电流I==i0,方向为逆时针方向,为正;a的电势比b的电势低,ab间的电势差 Uab=﹣
E=﹣
BLv0=﹣3u0;
故AC正确,BD错误.
故选:AC.
考查方向
解题思路
由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出感应电流和ab间的电压,然后选择图象.要分段研究
易错点
本题的关键掌握切割产生的感应电动势公式以及安培力的大小公式,会通过楞次定律判断感应电流的方向
知识点
7.如图所示,边长为L、总电阻为R的均匀正方形线框abcd放置在光滑水平桌面上,其cd边右侧紧邻两个磁感应强度为B、宽度为L、方向相反的有界匀强磁场。现使线框以
速度v0匀速通过磁场区域,从开始进入,到完全离开磁场
的过程中,下列图线能定性反映线框中的感应电流(以逆时针方向为正)和a、b两点间的电势差随时
间变化关系的是
正确答案
解析
线圈进入左侧磁场过程:在进入磁场0﹣L的过程中,E=BLv0,电流I==i0,方向为逆时针方向,为正;
a的电势比b的电势高,ab间的电势差 Uab=E=
BLv0=u0;
在L﹣2L的过程中,电动势E=2BLv0,电流I==2i0,方向为顺时针方向,为负.a的电势比b的电势高,ab间的电势差 Uab=
E=
BLv0=2u0;
在2L﹣3L的过程中,E=BLv0,电流I==i0,方向为逆时针方向,为正;a的电势比b的电势低,ab间的电势差 Uab=﹣
E=﹣
BLv0=﹣3u0;
故AC正确,BD错误.
故选:AC.
考查方向
解题思路
由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出感应电流和ab间的电压,然后选择图象.要分段研究
易错点
本题的关键掌握切割产生的感应电动势公式以及安培力的大小公式,会通过楞次定律判断感应电流的方向
知识点
8.如图所示,在边长为a=0.5m的正方形区域内有匀强磁场,磁感应强度为B=0.2T,其方向垂直纸面向外,一个边长也为a的单匝正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合,导线框的电阻为R=1Ω.现使导线框以周期T=0.2s绕其中心O点在纸面内匀速转动,经过导线框转到图中虚线位置,则在这
时间内:( )
(在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,不选或有选错的得0分。)
正确答案
解析
A.由于虚线位置是经过 时到达的,所以线框的磁通量是变小的,根据楞次定律,感应电流产生的磁场跟原磁场方向相同,即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外,根据安培定则,我们可以判断出感应电流的方向为:E→H→G→F→E,故A错误。
B和C.根据几何关系得到,线圈的有效面积减小为,根据法拉第电磁感应定律得:平均感应电动势
,△t=
,解得,
=(6-4
)V.故B正确.C错误,
通过导线框横截面的电荷量=
c,故D正确.故选BD.
考查方向
解题思路
导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动时,穿过线圈的磁通量减小,由几何知识求出有效面积的变化,根据法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势大小.根据楞次定律判断出感应电流的方向.
易错点
楞次定律应用,平均感应电动势和瞬时电动势的区别,一定时间通过导体横截面的电量和平均感应电动势的区别
知识点
17.矩形导线框abcd放在磁场中,在外力控制下静止不动,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图甲所示。t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里;在0~4s时间内,线框ab边受磁场的作用力随时间变化的图象(力的方向规定以向左为正方向)是图中的
正确答案
解析
t=0时刻,磁感应强度的方向垂直线框平面向里,在0到1s内,穿过线框的磁通量变小,由楞次定律可得,感应电流方向是顺时针,再由左手定则可得线框的ab边的安培力水平向左.当在1s到2s内,磁感应强度的方向垂直线框平面向外,穿过线框的磁通量变大,由楞次定律可得,感应电流方向是顺时针,再由左手定则可得线框的ab边的安培力水平向右.在下一个周期内,重复出现安培力先向左后向右.故选:D.
考查方向
解题思路
穿过线圈的磁通量发生变化,导致线圈中产生感应电动势,从而形成感应电流.由题意可知,磁感应强度是随着时间均匀变化的,所以感应电流是恒定的,则线框ab边所受的安培力与磁感应强度有一定的关系。
易错点
产生的电流方向用楞次定律来判断,判断安培力的方向要用左手定则,注意左手定则及楞次定律的使用方法。
知识点
如图a所示,水平放置着两根相距为d=0.1 m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计且两导轨用一根电阻也不计的导线相连.导轨上跨放着一根粗细均匀长为L=0.3m、电阻R=3.0 Ω的金属棒ab,金属棒与导轨正交,交点为c、d. 整个空间充满垂直于导轨向上的磁场,磁场B随时间变化的规律如图b所示. 开始时金属棒在3s前静止距离NQ为2m处,3s后在外力作用下以速度v=4.0 m/s向左做匀速直线运动,试求:
13.0~3S末回路中产生电流的大小和方向;
14.6 S ~8S过程中通过金属棒横截面的电荷量为多少?
15. t=12s时金属棒ab两端点间的电势差为多少?
正确答案
0.6A 顺时针;
解析
(1) 3S末回路中产生电流的方向为顺时针方向,由图b可知,3s末磁感应强度 B=1.5T
回路中产生的感生电动势为 E感= =0.5×0.1×4×3=0.6 V
回路中感应电流为:=0.6A
考查方向
解题思路
首先根据法拉第电磁感应定律求出电动势,然后在计算电流和电势差
易错点
求电荷量不能用瞬时电流,电势差不等于电动势
正确答案
1.6C
解析
(2)E=BdV=0.8V
=0.8A
q=It=1.6C
考查方向
解题思路
首先根据法拉第电磁感应定律求出电动势,然后在计算电流和电势差
易错点
求电荷量不能用瞬时电流,电势差不等于电动势
正确答案
1.6V
解析
(3) t=12s时金属棒ab两端点间的电势差U=B(L-d)V=1.6V
考查方向
解题思路
首先根据法拉第电磁感应定律求出电动势,然后在计算电流和电势差
易错点
求电荷量不能用瞬时电流,电势差不等于电动势
扫码查看完整答案与解析