- 电磁感应
- 共8761题
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,电阻R1的电功率?
(3)闭合S,电路中的电流稳定后,求电容器所带的电量?
正确答案
解:(1)根据法拉第电磁感应定律:E=n=nS
=1500×
=1.2V;
(2)根据全电路欧姆定律,有:I==
A=0.12A
根据 P=I2R1
解得:P=0.122×4=5.76×10-2W;
(3)S闭合时,电容器两端的电压 U=IR2=0.6V
电容器所带的电量 Q=CU=1.8×10-5C
答:(1)螺线管中产生的感应电动势为1.2V;
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为5.76×10-2W;
(3)电容器所带的电量为1.8×10-5C.
解析
解:(1)根据法拉第电磁感应定律:E=n=nS
=1500×
=1.2V;
(2)根据全电路欧姆定律,有:I==
A=0.12A
根据 P=I2R1
解得:P=0.122×4=5.76×10-2W;
(3)S闭合时,电容器两端的电压 U=IR2=0.6V
电容器所带的电量 Q=CU=1.8×10-5C
答:(1)螺线管中产生的感应电动势为1.2V;
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为5.76×10-2W;
(3)电容器所带的电量为1.8×10-5C.
(2016春•衡水校级月考)如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中( )
正确答案
解析
解:A、根据右手定则,导线框产生的感应电流方向相同.故A正确.
B、I=,t=
,根据Q=I2Rt=
,知Q与速度v有关,所以导体框中产生的焦耳热之比为1:3.故B正确.
C、向上移出磁场的过程中,电动势E=BLv,ad边两端电势差U=E=
;向右移出磁场的过程中,电动势E=3BLv,ad边两端电势差U=
E=
.故C错误.
D、电量的综合表达式,q=△t=
,沿两个不同方向移出,磁通量的变化量相同,所以通过导体框截面的电量相同.故D正确.
故选:ABD.
如图所示,A是一个边长为L的正方形导线框,每边长电阻为r.现维持线框以恒定速度v沿x轴运动,并穿过图中所示由虚线围成的匀强磁场区域.以顺时针方向为电流的正方向,Ubc=φb-φc,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则bc两点间的电势差随时间变化的图线应为( )
正确答案
解析
解:0-,线框在磁场外,力与电流为0.
-2
,由右手定则可得出电流的方向为逆时针的方向,维持线框以恒定速度V沿X轴运动,所以感应电动势和电流不变,
根据法拉第电磁感应定律,则有:Ubc=.
2-4
,线框全部进入磁场,感应电流为0,但感应电动势BLv,则Ubc=BLv.
4-5
,线框左边切割磁感线,由右手定则可得出电流的方向为顺时针的方向,维持线框以恒定速度V沿X轴运动,所以感应电动势和电流不变,
根据法拉第电磁感应定律,则有:Ubc=.
故选:B.
把边长为5cm、总匝数为400匝的正方形线圈放在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中,在0.2s时间内线圈平面从平行于磁场方向的位置转过90°,到达与磁场方向垂直的位置,那么在这段时间内感应电动势的平均值为______.
正确答案
0.5V
解析
解:平均感应电动势:
E=n=n
=400×
=0.5V;
故答案为:0.5V.
如图所示,用一根横截面积为S的硬导线做成一个半径为r的圆环,把圆环部分置于均匀变化的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间的变化率
=k(k>0),ab为圆环的一条直径,导线的电阻率为ρ.则( )
正确答案
解析
解:AD、由于磁场均匀增大,线圈中的磁通量变大,根据楞次定律可知线圈中电流为逆时针,同时为了阻碍磁通量的变化,线圈将有收缩的趋势,故AD错误;
BC、根据法拉第电磁感应定律得电动势为:E=×
=
回路中的电阻为:R=ρ=ρ
所以电流为:I==
;
ab两端电压为:Uab=×I=
,故BC正确;
故选:BC.
如图所示,将一半径为r的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B的匀强磁场中用力握中间成“8”字型,并使上、下两圆半径相等,如果环的电阻为R,则此过程中流管环的电荷量为______.
正确答案
解析
解:由题意可知,将半径为r的金属圆环变成上、下半径相等两圆,
则有:πr=2×πr′
解得:r′=,
再由面积公式S=πr2,可知,面积变化为△S=πr2-2=
;
由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律,结合电量表达式q=It==
=
,
故答案为:.
如图甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直.金属线圈所围的面积S=200cm2,匝数n=1000,线圈电阻r=1.0Ω.线圈与电阻R构成闭合回路,电阻的阻值R=4.0Ω.匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示,求:
(1)在t=2.0s时刻,穿过线圈的磁通量和通过电阻R的感应电流的大小;
(2)在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率;
(3)0--6.0s内整个闭合电路中产生的热量.
正确答案
解:(1)根据法拉第电磁感应定律,0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流.
t1=2.0s时的感应电动势:E1=-----①
根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流--------②
解得 I1=0.2A
(2)在4-6S时间内 E2=---------------③
则5S时的电流为---------------④
在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率 P=I22R--------------------⑤
由③④⑤可得 P=2.56W
(3)根据焦耳定律,0~4.0s内闭合电路中产生的热量
Q1=I12(r+R)△t1=0.8 J
在4.0s~6.0s时间内闭合电路中产生的热量 Q2=I22(r+R)△t2=6.4J
故0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量Q=Q1+Q2=7.2J.
答:(1)在t=2.0s时刻,通过电阻R的感应电流的大小为0.2A
(2)在t=2.0s时刻,电阻R消耗的电功率为2.56W
(3)0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量为.2J.
解析
解:(1)根据法拉第电磁感应定律,0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流.
t1=2.0s时的感应电动势:E1=-----①
根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流--------②
解得 I1=0.2A
(2)在4-6S时间内 E2=---------------③
则5S时的电流为---------------④
在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率 P=I22R--------------------⑤
由③④⑤可得 P=2.56W
(3)根据焦耳定律,0~4.0s内闭合电路中产生的热量
Q1=I12(r+R)△t1=0.8 J
在4.0s~6.0s时间内闭合电路中产生的热量 Q2=I22(r+R)△t2=6.4J
故0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量Q=Q1+Q2=7.2J.
答:(1)在t=2.0s时刻,通过电阻R的感应电流的大小为0.2A
(2)在t=2.0s时刻,电阻R消耗的电功率为2.56W
(3)0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量为.2J.
一闭合线圈放在匀强磁场里,若通过线圈平面的磁感应强度随强度随时间变化的情况如图所示,且线圈面积不变,则线圈的感应电动势与时间的关系可用图中哪一个选项表示( )
正确答案
解析
解:磁感线确定随时间均匀变化,变化率的绝对值相等,根据E==
知,感应电动势大小不变,由楞次定律知,磁感应强度先均匀减小,后均匀增加,即磁通量先减小后增加,则感应电动势的方向在改变.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
如图所示,金属杆ab静放在水平固定的“U”形金属框上,整个装置处于竖直向上的磁场中.当磁感应强度均匀减小时,杆ab总保持静止,则( )
正确答案
解析
解:A、当磁感应强度B均匀减小时,穿过回路的磁通量减小,根据楞次定律判断得到:回路中感应电流方向为逆时针方向(俯视),则杆中的感应电流方向是从b到a.故A正确;
B、当磁感应强度B均匀减小时,穿过回路的磁通量均匀减小,磁通量的变化率不变,根据法拉第电磁感应定律E=n
得,回路中产生的感应电动势不变,则感应电流大小保持不变.故B错误.
C、根据安培力F=BIL,I不变,B均匀增大,得知金属杆受到的安培力逐渐减小.故C错误.
D、杆ab总保持静止,合力不变.故D错误.
故选:A.
在图1所示区域(图中直角坐标系Oxy的1、3象限)内有匀强磁场,磁感强度方向垂直于图面向里,大小为B.半径为l、圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在图面内沿逆时针方向匀速转动,导线框回路电阻为R.
(1)求线框中感应电流的最大值I0和交变感应电流的频率f.
(2)在图2上画出线框转一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象(规定与图1中线框的位置相应的时刻为t=0)
正确答案
解:(1)在从图1中位置开始t=0转过60°的过程中,经△t,转角△θ=ω△t,回路的磁通增量为
由法拉第电磁感应定律,感应电动势为:
因匀速转动,这就是最大的感应电动势.由欧姆定律可求得:
前半圈和后半圈I(t)相同,故感应电流周期为:,
频率为:.
故感应电流的最大值为,频率为
.
(2)由题可知当线框开始转动过程中,有感应电流产生,全部进入时,无感应电流,故当线框全部进入磁场接着再旋转
过程中无电流,然后出磁场时,又有感应电流产生.
故图线如图所示:
解析
解:(1)在从图1中位置开始t=0转过60°的过程中,经△t,转角△θ=ω△t,回路的磁通增量为
由法拉第电磁感应定律,感应电动势为:
因匀速转动,这就是最大的感应电动势.由欧姆定律可求得:
前半圈和后半圈I(t)相同,故感应电流周期为:,
频率为:.
故感应电流的最大值为,频率为
.
(2)由题可知当线框开始转动过程中,有感应电流产生,全部进入时,无感应电流,故当线框全部进入磁场接着再旋转
过程中无电流,然后出磁场时,又有感应电流产生.
故图线如图所示:
单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动,转轴垂直于磁场,若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示,则O~D过程中( )
正确答案
解析
解:A、线圈中0时刻切线斜率最大,即磁通量的变化率为最大,则感应电动势最大,而在D时刻感应电动势为零.故AC错误.
B、线圈中D时刻磁通量的变化率为零,则感应电动势为零,故B正确.
D、根据法拉第电磁感应定律得:E==
V=0.4V,故D错误.
故选:B.
(2015秋•长春校级期末)如图(甲)所示,螺线管匝数n=3000匝,横截面积S=20cm2,螺线管的电阻r=1.5Ω,R1=3.5Ω,R2=25Ω.穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图(乙)所示规律变化,求R2的热功率.
正确答案
解:由(乙)图中可知,磁感应强度随时间均匀变化,那么在(甲)图的线圈中会产生恒定的感应电动势.
由(乙)图可知,磁感应强度的变化率=2T/s,
由法拉第电磁感应定律可得螺线管中感应电动势E=n=nS
=3000×20×10-4×2V=12V.
电路中的感应电流I==
A=0.4A.
由功率表达式,P2=I2R2=4W
答:R2的热功率4W.
解析
解:由(乙)图中可知,磁感应强度随时间均匀变化,那么在(甲)图的线圈中会产生恒定的感应电动势.
由(乙)图可知,磁感应强度的变化率=2T/s,
由法拉第电磁感应定律可得螺线管中感应电动势E=n=nS
=3000×20×10-4×2V=12V.
电路中的感应电流I==
A=0.4A.
由功率表达式,P2=I2R2=4W
答:R2的热功率4W.
在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1000匝、横截面积S=20cm2、导线电阻r=1.0Ω,R1=2.0Ω,R2=5.0Ω,C=2.0μF.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.则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据法拉第电磁感应定律:E=n=nS
;代入数据可求出:E=0.4V,故A错误;
B、根据楞次定律可知,螺线管下极带正电,则电流稳定后电容器下极板带正电,故B错误;
C、根据全电路欧姆定律,有:I==
=0.05A
根据 P=I2R1 求出 P=5×10-3W,故C错误;
D、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=0.25V
流经R2的电量Q=CU=1.0×10-6C,故D正确;
故选:D.
边长为1米的单匝正方形导线框放在变化的磁场中,导线框的总电阻为5欧姆.该磁场在2秒钟的时间内,磁感应强度由5T变为3T.求这2秒内,
(1)平均感应电动势的大小.
(2)求感应电流的大小.
正确答案
解:(1)根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势为:
E==
V=1V
(2)感应电流为:I==
A=0.2A
答:(1)平均感应电动势的大小为1V.
(2)感应电流的大小为0.2A.
解析
解:(1)根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势为:
E==
V=1V
(2)感应电流为:I==
A=0.2A
答:(1)平均感应电动势的大小为1V.
(2)感应电流的大小为0.2A.
(2015秋•驻马店期末)如图所示,100匝的线圈两端a、b与一定值电阻R和一只理想电压表相连,线圈内有垂直纸面向外的一切电场,线圈中的磁通量随时间变化的关系是Φ=0.5t+0.1(Wb).已知R=9Ω,线圈电阻为r=1Ω,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
由磁通量随时间变化的关系是Φ=0.5t+0.1(Wb),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=100×0.5=50V,
已知R=9Ω,线圈电阻为r=1Ω,那么UR==
=45V,
则电压表读数为45V.
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b端.故D正确,ABC错误.
故选:D.
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