- 电磁感应
- 共8761题
如图所示,固定于水平桌面上的光滑金属架cdef,处在一竖直向下的匀强磁场中,磁感强度的大小为B0,金属棒ab搁在框架上,与adeb构成一个边长为l的正方形,金属棒的电阻为r,其余部分的电阻不计.从t=0的时刻起,磁场开始均匀增加,磁感强度变化率的大小为k(k=
).同时用垂直于金属棒的水平拉力F使金属棒保持静止,则,F的方向______,F的大小随时间 t变化的关系式______.
正确答案
向右
F外=B0+
t
解析
解:根据题意可知,磁场增加,由楞次定律可知,感应电流方向:逆时针,再由左手定则可知,安培力的方向为水平向左,由于棒处于平衡,所以外力的方向为水平向右.
设瞬时磁感应强度为B,由题意得,磁场的变化率=k ①
产生感应电动势为 E==
=kl2 ②
根据闭合电路欧姆定律得,产生的感应电流I==
③
由题意,金属杆始终保持不动,根据二力平衡,安培力等于水平拉力,即有F=F安
F安=BIl
由上式可得F安=
所以F=
故答案为:向右;
某单匝线圈,1s时垂直穿过线圈平面的磁通量为0.5Wb,1.2s时均匀增加为0.6Wb,求这段时间内线圈中的感应电动势.
正确答案
解:变化量为△Φ=Φ-Φ′=0.6-0.5=0.1Wb;
由法拉第电磁感应定律得:E==1×
=0.5V;
答:这段时间内线圈中的感应电动势为0.5V.
解析
解:变化量为△Φ=Φ-Φ′=0.6-0.5=0.1Wb;
由法拉第电磁感应定律得:E==1×
=0.5V;
答:这段时间内线圈中的感应电动势为0.5V.
如图所示,边长为L的正方形金属框,匝数为n,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边缘,金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外.磁场随时间变化规律为B=kt(k>0),已知细线所能承受的最大拉力为2mg,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、感应电动势E=n=n
=nk•
,A正确;
B、由楞次定律知线圈中有逆时针方向的电流,由左手定则知线圈受的安培力向下,细绳拉力最大时,2mg=mg+F,金属框受到的安培力大小为F=mg,B正确;
C、安培力F=nBIl=nBL=
,根据左手定则可知,安培力方向向下.故当细线承受的最大拉力为2mg时有:T=2mg=F+mg,将F代人解得:t=
.C错误;
故选:AB
如图,边长L=20cm的正方形线框abcd共有10匝,靠着墙角放着,线框平面与地面的夹角α=30°.该区域有磁感应强度B=0.2T、水平向右的匀强磁场.现将cd边向右拉动,ab边经0.1s着地.在这个过程中线框中产生的感应电动势的大小与方向( )
正确答案
解析
解:初状态的磁通量Φ1=BSsinα,末状态的磁通量Φ2=0
根据法拉第电磁感应定律得:E=n=n
=10×
V=0.4V;
根据楞次定律可知,感应电流的方向:adcba,故C正确,ABD错误;
故选:C.
一个线圈有100匝、面积为0.01m2,线圈的内电阻为0.5Ω,线圈两端接一个9.5Ω的电阻.线圈在0.02S的时间内从磁感应强度均为0.4T的磁铁两极间移出,
求:(1)线圈的感应电动势多大?
(2)电路中产生的电流多大?
(3)线圈两端的电压多大?
正确答案
解:(1)线圈中的感应电动势为:E=n=n
S=100×
×0.01=20V
(2)电路中产生的电流为:I==
=2A
(3)线圈两端的电压为:U=IR=2×9.5=19V
答:(1)线圈的感应电动势20V;
(2)电路中产生的电流2A;
(3)线圈两端的电压19V.
解析
解:(1)线圈中的感应电动势为:E=n=n
S=100×
×0.01=20V
(2)电路中产生的电流为:I==
=2A
(3)线圈两端的电压为:U=IR=2×9.5=19V
答:(1)线圈的感应电动势20V;
(2)电路中产生的电流2A;
(3)线圈两端的电压19V.
有一个100匝的线圈,总电阻为5Ω,在2s内垂直穿过线圈平面的磁通量从0.05Wb均匀增加到0.1Wb.求:
(1)这段时间内线圈中产生的感应电动势大小为多少?
(2)通过线圈的感应电流大小为多少?
正确答案
解:(1)磁通量的变化量为△∅=∅-∅′=0.1-0.05=0.05Wb;
由法拉第电磁感应定律得:E==100×
=2.5V
(3)闭合电路的欧姆定律得:I==
=0.5A;
答:(1)线圈中产生的感应电动势2.5V;
(2)通过线圈的感应电流为0.5A.
解析
解:(1)磁通量的变化量为△∅=∅-∅′=0.1-0.05=0.05Wb;
由法拉第电磁感应定律得:E==100×
=2.5V
(3)闭合电路的欧姆定律得:I==
=0.5A;
答:(1)线圈中产生的感应电动势2.5V;
(2)通过线圈的感应电流为0.5A.
一单匝闭合线圈绕垂直磁场的轴在匀强磁场中做匀速转动,线圈转速为240r/min,当线圈平面转动至与磁场平行时,线圈的电动势为2.0V.则线圈在转动过程中磁通量的最大值为______,转动过程中产生的电动势最大值为______,设线圈从垂直磁场瞬时开始计时,该线圈电动势的瞬时表达式______,1s末的电动势瞬时值为______V.
正确答案
解:线圈转速为n=240r/min=4r/s,那么角速度ω=2πn=4πrad/s;
当线圈平面转至与磁场方向平行时,产生的感应电动势最大,
则Em=2.0V,ω=4πrad/s,
由感应电动势最大值Em=BSω,解得:磁通量的最大值为BS=V=
V;
则瞬时表达式e=Emsinωt=2.0sin4πt(V).
当在t=1s时,e=2.0×sin4π=0V.
故答案为:V,2V,e=2.0sin4πt(V);0.
解析
解:线圈转速为n=240r/min=4r/s,那么角速度ω=2πn=4πrad/s;
当线圈平面转至与磁场方向平行时,产生的感应电动势最大,
则Em=2.0V,ω=4πrad/s,
由感应电动势最大值Em=BSω,解得:磁通量的最大值为BS=V=
V;
则瞬时表达式e=Emsinωt=2.0sin4πt(V).
当在t=1s时,e=2.0×sin4π=0V.
故答案为:V,2V,e=2.0sin4πt(V);0.
如图所示,一单匝线圈从左侧进入磁场.
(1)在此过程中,线圈的磁通量是增加还是减少?
(2)若上述过程所经历的时间为0.1s,线圈中的磁通量变化了0.02Wb,则线圈中产生的感应电动势是多少?
(3)如果上述线圈是由100匝构成,则线圈中产生的感应电动势是多少?
正确答案
解:(1)磁感应强度B不变,当线圈进入磁场过程中,穿过磁场的面积S增大,磁通量Φ=BS增加.
(2)由法拉第电磁感应定律得:E==
=0.2V;
(3)由法拉第电磁感应定律得:E′=N=100×
=20V;
答:(1)在此过程中,线圈的磁通量是增加;
(2)线圈中产生的感应电动势是0.2V;
(3)线圈中产生的感应电动势是20V.
解析
解:(1)磁感应强度B不变,当线圈进入磁场过程中,穿过磁场的面积S增大,磁通量Φ=BS增加.
(2)由法拉第电磁感应定律得:E==
=0.2V;
(3)由法拉第电磁感应定律得:E′=N=100×
=20V;
答:(1)在此过程中,线圈的磁通量是增加;
(2)线圈中产生的感应电动势是0.2V;
(3)线圈中产生的感应电动势是20V.
如图甲所示,100匝线圈(图中只画了1匝)两端A、B与一电压表相连.线圈内有一垂直指向纸内方向的磁场,线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化.下列关于电压表的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、B由图得到:磁通量的变化率=
=0.5Wb/s,根据法拉第电磁感应定律得:
E=n=50V,则电压表读数为50V.故A正确,B错误.
C、D根据楞次定律判断可知,回路中感应电动势的方向为逆时针方向,所以电压表“+”接线柱接A端.故C正确,D错误.
故选AC
在科技节“奇思妙想闯七关”设计中,有个小组设想利用法拉第电磁感应定律产生电动势给电路供电,制作后,发现产生的感应电动势小了,为此,他们采取的以下措施中,一定能够增大电动势的做法是( )
正确答案
解析
解:A、由E=N得,线圈中产生的感应电动势大小由磁通量变化快慢决定及线圈匝数,与磁通量的变化大小无关,故A错误;
B、由E=N得,线圈中产生的感应电动势大小由磁通量变化快慢决定及线圈匝数,与线圈的面积增大无关,故B错误;
C、由E=N得,线圈中产生的感应电动势大小由磁通量变化快慢决定及线圈匝数,故C正确;
D、由E=N得,线圈中产生的感应电动势大小由磁通量变化快慢决定,当旋转转速增大,则导致磁通变化率增大,故D正确;
故选:CD
物理实验中,常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电量.如图所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度,已知线圈的匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R,若将线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,冲击电流计测出通过线圈的电量为q,则被测磁场的磁感应强度大小是( )
正确答案
解析
解:由法拉第电磁感应定律:E=n 可求出感应电动势大小,再由闭合电路欧姆定律I=
可求出感应电流大小,
根据电量的公式q=It,可得q=n.
由于开始线圈平面与磁场垂直,现把探测圈翻转180°,则有△∅=2BS
所以由上公式可得:q=n,则磁感应强度B=
,故C正确,ABD错误;
故选:C.
(2015秋•重庆校级期末)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2.螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF.在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化.求:
(1)螺线管中产生的感应电动势;
(2)S断开后,求流经R2的电荷量.
正确答案
解:(1)根据法拉第电磁感应定律:=nS
解得:E=1.2V
(2)根据全电路欧姆定律:I==
=0.12A
S断开后,流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q
电容器两端的电压:U=IR2=0.12×5=0.6V
流经R2的电量:Q=CU=30×10-6×0.6=1.8×10-5C
答:(1)螺线管中产生的感应电动势1.2V;
(2)S断开后,求流经R2的电荷量1.8×10-5C.
解析
解:(1)根据法拉第电磁感应定律:=nS
解得:E=1.2V
(2)根据全电路欧姆定律:I==
=0.12A
S断开后,流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q
电容器两端的电压:U=IR2=0.12×5=0.6V
流经R2的电量:Q=CU=30×10-6×0.6=1.8×10-5C
答:(1)螺线管中产生的感应电动势1.2V;
(2)S断开后,求流经R2的电荷量1.8×10-5C.
在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2.螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF.在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化.求:
①求螺线管中产生的感应电动势;
②闭合S,电路中的电流稳定后,求通过电阻R1的电流的大小;
③闭合S后一段时间又断开,求S断开后通过R2的电量.
正确答案
解:(1)根据法拉第电磁感应律有:
E==n•s•
解得:E=1500×20×10-4×V=1.2V
(2)根据全电路欧姆定律:I==
A=0.12A;
(3)S断开后,流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q电容器两端的电压为:
U=IR2=0.12×5=0.6V
流经R2的电量我:Q=CU=1.8×10-5C
答:(1)螺线管中产生的感应电动势1.2V;
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,通过电阻R1的电流的大小0.12A;
(3)S断开后,流经R2的电量1.8×10-5C.
解析
解:(1)根据法拉第电磁感应律有:
E==n•s•
解得:E=1500×20×10-4×V=1.2V
(2)根据全电路欧姆定律:I==
A=0.12A;
(3)S断开后,流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q电容器两端的电压为:
U=IR2=0.12×5=0.6V
流经R2的电量我:Q=CU=1.8×10-5C
答:(1)螺线管中产生的感应电动势1.2V;
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,通过电阻R1的电流的大小0.12A;
(3)S断开后,流经R2的电量1.8×10-5C.
如图甲所示,一金属线框abcd放在一变化的匀强磁场中,且磁场方向与线框平面垂直,匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,已知t=0.5s时,磁场的方向垂直线框平面向里,若取线框中顺时针电流的方向向右为正,则关于线框中的感应电流i随时间变化的关系图象,以及ab边所受安培力F随时间t变化的关系图象正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、由图示B-t图象可知,0~1s时间内,B增大,Φ增大,由楞次定律可知,感应电流是逆时针的,为负值;
1~2s磁通量不变,无感应电流;
2~3s,磁场B减小,磁通量Φ减小,由楞次定律可知,感应电流是顺时针的,为正值;
3~4s内没有磁场,则没有感应电流,
4~5s内B的方向垂直纸面向外,B增大,Φ增大,由楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向,感应电流是正的,
5~6s内B的方向垂直纸面向外,B减小,Φ减小,由楞次定律可知,感应电流沿逆时针方向,感应电流是负的,
故A正确、B错误.
CD、由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势E==
,
感应电流I==
,由B-t图象可知,在每一时间段内,
是定值,在各时间段内I是定值,
由左手定则可知,在0~1s内,ad受到的安培力方向:水平向右,是正的,ad边受到的安培力F=BIL,I、L不变,B均匀变化,则安培力F均匀变化,不是定值;
1~2s无感应电流,没有安培力,
2~3s时间内,ad受到的安培力方向:水平向左,是负的,ad边受到的安培力F=BIL,I、L不变,B均匀变化,则安培力F均匀变化,不是定值;
3~4s时间内,无磁场,没有安培力,故C错误,D正确;
故选:AD.
如图所示,由同种材料制成的单匝正方形闭合导线框abcd位于竖直平面内,其下方有一匀强磁场区域,该区域的上边界水平,并与线框的ab边平行,磁场方向与线框平面垂直.已知磁场的磁感应强度为B,线框边长为L,线框质量为m,电阻为R.线框从磁场上方某高度处,由静止开始下落,恰能匀速进入磁场区域.求:
(1)当ab边刚进入磁场时,线框的速度大小;
(2)线框在进入磁场的过程中,通过导线横截面的电荷量;
(3)分析线框进入磁场过程中的能量转化情况.
正确答案
解:(1)线框匀速进入磁场,根据平衡条件,有:
mg=F安
根据安培力公式,有:
F安=BIL
根据欧姆定律,有:
I=
根据切割公式,有:
E=BLv
联立解得:
v=
(2)线框在进入磁场的过程中,通过导线横截面的电荷量:
q=n
由于是单匝线圈,n=1,故:
q=
(3)线框匀速进入磁场过程,动能不变,重力势能减少mgL,转化为电能并最终以焦耳热的形式释放出去.
答:(1)当ab边刚进入磁场时,线框的速度大小为;
(2)线框在进入磁场的过程中,通过导线横截面的电荷量为;
(3)线框匀速进入磁场过程,减小的重力势能转化为电能并最终以焦耳热的形式释放出去.
解析
解:(1)线框匀速进入磁场,根据平衡条件,有:
mg=F安
根据安培力公式,有:
F安=BIL
根据欧姆定律,有:
I=
根据切割公式,有:
E=BLv
联立解得:
v=
(2)线框在进入磁场的过程中,通过导线横截面的电荷量:
q=n
由于是单匝线圈,n=1,故:
q=
(3)线框匀速进入磁场过程,动能不变,重力势能减少mgL,转化为电能并最终以焦耳热的形式释放出去.
答:(1)当ab边刚进入磁场时,线框的速度大小为;
(2)线框在进入磁场的过程中,通过导线横截面的电荷量为;
(3)线框匀速进入磁场过程,减小的重力势能转化为电能并最终以焦耳热的形式释放出去.
扫码查看完整答案与解析