- 电磁感应
- 共8761题
(2015秋•宜春校级期末)如图所示,边长为L的正方形金属框ABCD质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场中,金属框的下半部处于磁场内,磁场方向与线框平面垂直.磁场随时间变化规律为B=kt(k>0).求:
(1)线框中感应电流的方向;
(2)线框中感应电动势的大小;
(3)从t=0时刻开始,经多长时间细线的拉力为零?
正确答案
解:
(1)根据楞次定律,则有感应电流的方向:逆时针方向;
(2)由法拉第电磁感应定律,则有:E=
那么E==
(3)由题意可知,线框所受安培力方向向上,且当磁感应强度增大时,细线拉力减小,当细线拉力为零时,
则有:mg=F安
而F安=BIL
又由闭合电路欧姆定律,则有:I=
且B=kt
解得:t=
答:(1)线框中感应电流的方向是逆时针方向;
(2)线框中感应电动势的大小;
(3)从t=0时刻开始,经 时间细线的拉力为零.
解析
解:
(1)根据楞次定律,则有感应电流的方向:逆时针方向;
(2)由法拉第电磁感应定律,则有:E=
那么E==
(3)由题意可知,线框所受安培力方向向上,且当磁感应强度增大时,细线拉力减小,当细线拉力为零时,
则有:mg=F安
而F安=BIL
又由闭合电路欧姆定律,则有:I=
且B=kt
解得:t=
答:(1)线框中感应电流的方向是逆时针方向;
(2)线框中感应电动势的大小;
(3)从t=0时刻开始,经 时间细线的拉力为零.
如图所示,一只横截面积为S=0.10m2,匝数为120匝的闭合线圈放在平行于线圈轴线的匀强磁场中,线圈的总电阻为R=1.2Ω.该匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化规律如图所示.求:0.3s时间内线圈中产生的电热Q为多少?
正确答案
解:由图象可知,在0~0.2s时间内,=
T/s=0.5T/s
由法拉第电磁感应定律得:线圈中产生的感应电动势为:E=nS=120×0.5×0.1V=6V
通过该线圈的电流大小为:I==
A=5A
在0.2s~0.3s时间内,=
T/s=1T/s
由法拉第电磁感应定律得:线圈中产生的感应电动势为:E′=nS=120×1×0.1V=12V
通过该线圈的电流大小为:I′==
A=10A
故在0~0.3s时间内,线圈中产生的热量为:Q=I2Rt1+I′2Rt2=52×1.2×0.2+102×1.2×0.1=18J
答:在0~0.3s时间内,线圈中产生的热量为18J.
解析
解:由图象可知,在0~0.2s时间内,=
T/s=0.5T/s
由法拉第电磁感应定律得:线圈中产生的感应电动势为:E=nS=120×0.5×0.1V=6V
通过该线圈的电流大小为:I==
A=5A
在0.2s~0.3s时间内,=
T/s=1T/s
由法拉第电磁感应定律得:线圈中产生的感应电动势为:E′=nS=120×1×0.1V=12V
通过该线圈的电流大小为:I′==
A=10A
故在0~0.3s时间内,线圈中产生的热量为:Q=I2Rt1+I′2Rt2=52×1.2×0.2+102×1.2×0.1=18J
答:在0~0.3s时间内,线圈中产生的热量为18J.
如图所示为一理想变压器,原线圈的输入电压U1=3300V,当S断开时,副线圈的输出电压U2=220V,绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U0=2V则( )
正确答案
解析
解:A、电流之比等于匝数反比,
I1:I2=n2:n1
代入数据得I1=A;
线圈匝数之比等于电压之比,单匝圈数为1,则有:
n1:n2=3300:220=15:1
n1:1=U1:U0=3300:2=1650:1,
联立可得n1=1650匝;n2=110匝,故AC正确,B错误;
D、因理想变压器,则当S闭合时U2将等于220V,故D错误;
故选:AC.
如图所示,桌面上放一单匝线圈,线圈中心上方一定高度处有一竖立的条形磁体.当磁体竖直向下运动时,穿过线圈的磁通量变化了0.1Wb,经历的时间为0.5s,则线圈中的感应电动势为______ V.
正确答案
0.2
解析
解:在磁体竖直向下落时,穿过线圈的磁感应强度增大,故磁通量变大;
由法拉第电磁感应定律可得:E==
V=0.2V.
故答案为:0.2.
如图所示,用均匀导线做成两个边长为l、不可形变的正方形导线框,它们构成回路(两框间连接段长度可忽略).右侧的框内有半径为r=0.1m的圆形磁场区域,其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=
t.求左侧线框的ab边两端的电压.
正确答案
解:设右侧的导线框产生的感应电动势为E,导线单位长度的电阻为r
则整个回路的总电阻R总=8lr
ab段的电阻Rab=lr
由法拉第电磁感应定律有
E=
感应电流I=
故
答:左侧线框的ab边两端的电压为0.125V.
解析
解:设右侧的导线框产生的感应电动势为E,导线单位长度的电阻为r
则整个回路的总电阻R总=8lr
ab段的电阻Rab=lr
由法拉第电磁感应定律有
E=
感应电流I=
故
答:左侧线框的ab边两端的电压为0.125V.
如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路,a、b端点通过导线与水平放置、间距为d的平行金属板相连.线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域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.在0至t1时间内:
(1)求通过电阻R1上的电流方向;
(2)求通过电阻R1上的电流大小;
(3)一质量为m的带电微粒水平射入金属板间,恰能匀速通过,试判断该微粒带何种电荷?带电量为多少?(重力加速度为g).
正确答案
解:(1)由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a;
(2)由图(b)可知,0至t1时间内,磁感应强度的变化率:
①
由法拉第电磁感应定律有:
E=n=n
②
而S= ③
由闭合电路欧姆定律有:
I1= ④
联立以上各式解得,通过电阻R1上的电流大小为:
I1= ⑤
(3)由于金属板间的电场强度方向向上,带电微粒所受电场力与场强方向相同,带正电.
设带电微粒带电量为q,有:
mg=qE1 ⑥
金属板两板间电压:
U=I1R1 ⑦
电场强度大小:
E1= ⑧
⑤~⑧式联立,得:
q=
答:(1)通过电阻R1上的电流方向为从b到a;
(2)通过电阻R1上的电流大小为;
(3)该微粒带正电荷,电量为.
解析
解:(1)由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a;
(2)由图(b)可知,0至t1时间内,磁感应强度的变化率:
①
由法拉第电磁感应定律有:
E=n=n
②
而S= ③
由闭合电路欧姆定律有:
I1= ④
联立以上各式解得,通过电阻R1上的电流大小为:
I1= ⑤
(3)由于金属板间的电场强度方向向上,带电微粒所受电场力与场强方向相同,带正电.
设带电微粒带电量为q,有:
mg=qE1 ⑥
金属板两板间电压:
U=I1R1 ⑦
电场强度大小:
E1= ⑧
⑤~⑧式联立,得:
q=
答:(1)通过电阻R1上的电流方向为从b到a;
(2)通过电阻R1上的电流大小为;
(3)该微粒带正电荷,电量为.
穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示,下列关于回路中产生的感应电动势的说法,正确的是( )
正确答案
解析
解:根据法拉第电磁感应定律我们知道感应电动势与磁通量的变化率成正比,即E=N.
结合数学知识我们知道:穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率k=.
A、图甲中磁通量Φ不变,无感应电动势.故A错误.
B、图乙中磁通量Φ随时间t均匀增大,图象的斜率k不变,也就是说产生的感应电动势不变.故B错误.
C、图丙中回路在O~t0时间内磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率为k1,在t0~2t0时间内磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率为k2,从图象中发现:k1大于k2的绝对值.所以在O~t0时间内产生的感应电动势大于在t0~2t0时间内产生的感应电动势.故C错误.
D、图丁中磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率先变小后变大,所以感应电动势先变小后变大,故D正确.
故选:D.
有一个单匝闭合导体线圈,若在△t=0.01s的时间内,通过线圈的磁通量是由零均匀地增加到0.04Wb,
(1)问在这段时间内通过线圈的磁通量的变化量△Φ等于多少?
(2)求线圈中产生的感应电动势E.
正确答案
解:(1)在这段时间内通过线圈的磁通量的变化量为:△Φ=0.04Wb;
(2)根据法拉第电磁感应定律,线圈中的感应电动势为:=
V=4V.
答:(1)在这段时间内通过线圈的磁通量的变化量△Φ等于0.04Wb;
(2)线圈中产生的感应电动势4V.
解析
解:(1)在这段时间内通过线圈的磁通量的变化量为:△Φ=0.04Wb;
(2)根据法拉第电磁感应定律,线圈中的感应电动势为:=
V=4V.
答:(1)在这段时间内通过线圈的磁通量的变化量△Φ等于0.04Wb;
(2)线圈中产生的感应电动势4V.
一个100匝的线圈,在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb.求线圈中的感应电动势.
正确答案
解:根据法拉第电磁感应定律得:
E=N=100×
V=16V
答:线圈中的感应电动势为16V.
解析
解:根据法拉第电磁感应定律得:
E=N=100×
V=16V
答:线圈中的感应电动势为16V.
一电阻为R,边长为a的方形线框,放在匀强磁场中,磁场与线框所在平面垂直,如图(a)所示,已知磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示,图中磁感应强度的最大值B0和变化周期T都是已知量,求:
(1)0~时间内,通过线框某横截面的电荷量q.
(2)0~T时间内,线框所产生的电热Q.
正确答案
解:(1)由磁通量随时间变化的图线可知在t=0到t= 时间内,线框中的感应电动势为:
E1==
在以上时段内,线框中的电流为:I1=
则在这段时间内通过金属线框某横截面的电量为:q=I1t
联立求解得:q=
(2)从t=到t=
时间内,线框中的感应电动势为:E2=0
0~T时间内,金属线框所产生的电热为:Q=2I12R+0
解得:Q=
答:(1)0~时间内,通过线框某横截面的电荷量
.
(2)0~T时间内,线框所产生的电热.
解析
解:(1)由磁通量随时间变化的图线可知在t=0到t= 时间内,线框中的感应电动势为:
E1==
在以上时段内,线框中的电流为:I1=
则在这段时间内通过金属线框某横截面的电量为:q=I1t
联立求解得:q=
(2)从t=到t=
时间内,线框中的感应电动势为:E2=0
0~T时间内,金属线框所产生的电热为:Q=2I12R+0
解得:Q=
答:(1)0~时间内,通过线框某横截面的电荷量
.
(2)0~T时间内,线框所产生的电热.
(2015春•达州校级月考)穿过一个N匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2Wb,则( )
正确答案
解析
解:由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势为:
E=n=N×
=2V,
感应电动势是一个定值,不随时间变化,故A、B、C错误,D正确.
故选:D.
如图所示,A、B两个闭合线圈用同样的导线制成,匝数均为100匝,半径RA=3RB,图示区域内有匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀减小.
(1)A、B线圈中产生的感应电动势之比EA:EB是多少?
(2)线圈中的感应电流之比IA:IB是多少?
正确答案
解:(1)由法拉第电磁感应定律得:E=n=n
S=n
πR2,n,
相同,则得到
EA:EB=:
=9:1.
(2)根据电阻定律:线圈的电阻为r==ρ
,则ρ、s、n相同,两线圈电阻之比:rA:rB=RA:RB=3:1.
线圈中感应电流I=,由(1)(2)综合得到:IA:IB=3:1
答:
(1)A、B线圈中产生的感应电动势之比EA:EB是9:1.
(2)线圈中的感应电流之比IA:IB是3:1.
解析
解:(1)由法拉第电磁感应定律得:E=n=n
S=n
πR2,n,
相同,则得到
EA:EB=:
=9:1.
(2)根据电阻定律:线圈的电阻为r==ρ
,则ρ、s、n相同,两线圈电阻之比:rA:rB=RA:RB=3:1.
线圈中感应电流I=,由(1)(2)综合得到:IA:IB=3:1
答:
(1)A、B线圈中产生的感应电动势之比EA:EB是9:1.
(2)线圈中的感应电流之比IA:IB是3:1.
如图甲所示,理想变压器初、次级线圈的匝数分别为n1=10匝、n2=100匝,次级线圈接有100Ω的电阻R,初级线圈与电阻不计的导线构成闭合回路,其中圆形区域的面积为S=m2,在该圆形区域内有如图乙所示的按正弦规律变化的磁场垂直穿过这个区域,则内阻不计的电流表的示数为多少?(提示:B=B0sinωt,则
=B0ωcosωt)
正确答案
解:由图乙可知磁场变化周期:T=0.02s
ω==100πrad/s
由法拉第电磁感应定律圆形区域中产生的感应电动势:
瞬时值:e=S=B0Sωcosωt
最大值:Em=B0Sω=0.5×V=20V;
初级线圈两端电压:=10
V;
由变压器的电压关系=
可得次级线圈两端电压:V
电阻R中的电流:=
A
由变压器的电流关系
可得初级线圈中的电流:=10
A
答:内阻不计的电流表的示数为10A.
解析
解:由图乙可知磁场变化周期:T=0.02s
ω==100πrad/s
由法拉第电磁感应定律圆形区域中产生的感应电动势:
瞬时值:e=S=B0Sωcosωt
最大值:Em=B0Sω=0.5×V=20V;
初级线圈两端电压:=10
V;
由变压器的电压关系=
可得次级线圈两端电压:V
电阻R中的电流:=
A
由变压器的电流关系
可得初级线圈中的电流:=10
A
答:内阻不计的电流表的示数为10A.
法拉第电磁感应定律可以这样表述:闭合电路中感应电动势的大小( )
正确答案
解析
解:由法拉第电磁感应定律E=n,可知感应电动势E与磁通量的变化率成正比,即感应电动势取决于磁通量的变化快慢,与其他因素没有直接关系;故ABD错误,C正确.
故选:C
(2016•虹口区一模)图(甲)所示为“用DIS研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”的实验装置,采集数据得到E-图线如图(乙)所示.
(1)本次实验中,需要控制______不变.
(2)实验时若其它条件不变,仅增大导轨的倾角,则E-图线的斜率______(选填“变大”、“变小”或“不变”).
正确答案
解:(1)在磁通量变化量一定的情况下,时间越短,磁通量的变化越快,感应电动势越大,但必须控制磁通量变化量与线圈的匝数相同.
(2)由法拉第电磁感应定律:E=n 可知,E与
成正比,如果增大导轨的倾角,则图象斜率不会变化;
故答案为:(1)通过螺线管磁通量的改变量,以及线圈的匝数;(2)不变.
解析
解:(1)在磁通量变化量一定的情况下,时间越短,磁通量的变化越快,感应电动势越大,但必须控制磁通量变化量与线圈的匝数相同.
(2)由法拉第电磁感应定律:E=n 可知,E与
成正比,如果增大导轨的倾角,则图象斜率不会变化;
故答案为:(1)通过螺线管磁通量的改变量,以及线圈的匝数;(2)不变.
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