- 电磁感应
- 共8761题
在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中垂直切割磁感线运动的直导线长20cm. 为使直导线中感应电动势每秒钟增加0.1V,则导线运动的加速度大小应为______.
正确答案
解:由感应电动势公式E=BLv,B、L不变,得到△E=BL•△v,则有△v=
导线运动的加速度大小为:a==
=
m/s2=5m/s2
故答案为:5 m/s2
解析
解:由感应电动势公式E=BLv,B、L不变,得到△E=BL•△v,则有△v=
导线运动的加速度大小为:a==
=
m/s2=5m/s2
故答案为:5 m/s2
(2016春•荆州校级月考)如图所示,t=0时,竖直向上的匀强磁场磁感应强度B0=0.5T,并且以
=1T/s在变化,水平导轨不计电阻,且不计摩擦阻力,宽为0.5m,长L=0.8m.在导轨上搁一导体杆ab,电阻R0=0.1Ω,并且水平细绳通过定滑轮吊着质量M=2kg的重物,电阻R=0.4Ω,问经过多少时间能吊起重物?(g=10m/s2)
正确答案
解:要提起重物,安培力 F=Mg
且 F=BIL
在任意时刻t,磁感应强度 B=B0+•t
电路中的电流 I=
感应电动势 E=•s=
dL
综合以上各式代入数据:=20
解得:t=30.75s
答:经过30.75s时间重物将被提起.
解析
解:要提起重物,安培力 F=Mg
且 F=BIL
在任意时刻t,磁感应强度 B=B0+•t
电路中的电流 I=
感应电动势 E=•s=
dL
综合以上各式代入数据:=20
解得:t=30.75s
答:经过30.75s时间重物将被提起.
如图甲所示,100匝的线圈(图中只画出了两匝)两端A、B与一个理想电压表相连,线圈内有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.
(1)请在线圈上标出感应电流的方向,A、B两端哪端应该和理想电压表的“+”接线柱相连?
(2)理想电压表的读数是多少?
正确答案
解:(1)由楞次定律判定知感应电流方向为逆时针方向,线圈等效于电源,而电源中电流由低电势流向高电势,故A端的电势高于B端电势(比B端高),A端应该与电压表的“+”的接线柱连接.
(2)由图得到:磁通量的变化率为:=
Wb/s=0.5Wb/s
根据法拉第电磁感应定律得:E=n=100×0.5V=50V,则理想电压表读数为50V.
答:(1)感应电流为逆时针方向,A端应该与电压表标+号的接线柱连接.
(2)按图乙所示规律,电压表的读数应该是50V.
解析
解:(1)由楞次定律判定知感应电流方向为逆时针方向,线圈等效于电源,而电源中电流由低电势流向高电势,故A端的电势高于B端电势(比B端高),A端应该与电压表的“+”的接线柱连接.
(2)由图得到:磁通量的变化率为:=
Wb/s=0.5Wb/s
根据法拉第电磁感应定律得:E=n=100×0.5V=50V,则理想电压表读数为50V.
答:(1)感应电流为逆时针方向,A端应该与电压表标+号的接线柱连接.
(2)按图乙所示规律,电压表的读数应该是50V.
若线圈中的电流强度均匀增大,则这个线圈的( )
正确答案
解析
解:A、根据可知,自感电动势大小不变,故A错误;
B、影响自感系数的因素:线圈的粗细、长短与形状及有无铁蕊,故B错误,
C、因为电流均匀增大,产生的磁场强度也均匀增大,所以磁感应强度也均匀增大,磁通面积不变,所以磁通量也线性变化,故C正确,
D、由AB选项分析可知,自感系数、自感电动势都保持不变,故D正确;
故选:CD
如图甲所示,一个匝数n=100的圆形导体线圈,面积S1=0.4m2,电阻r=1Ω.在线圈中存在面积S2=0.3m2的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域,磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示.有一个R=2Ω的电阻,将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接,求在0~4s时间内电阻R上产生的焦耳热.
正确答案
解:线圈产生的电动势:E=n=n
S=100×
×0.3=4.5V;
电流为:I==
=1.5A;
在0~4s时间内电阻R上产生的焦耳热为:Q=I2Rt=1.52×2×4=18J.
答:在0~4s时间内电阻R上产生的焦耳热18J.
解析
解:线圈产生的电动势:E=n=n
S=100×
×0.3=4.5V;
电流为:I==
=1.5A;
在0~4s时间内电阻R上产生的焦耳热为:Q=I2Rt=1.52×2×4=18J.
答:在0~4s时间内电阻R上产生的焦耳热18J.
水平放置的金属框架cdef处于如图所示的匀强磁场中,金属棒ab置于光滑的框架上且接触良好.从某时刻开始磁感应强度均匀增加,现施加一外力使金属棒ab保持静止,则金属棒ab受到的安培力是( )
正确答案
解析
解:磁感应强度B均匀增加,穿过回路abde的磁通量Φ增加,由楞次定律可知,为阻碍Φ增加,ab产生向左运动的趋势,ab受到的安培力向左;
磁感应强度B均匀增加,则磁感应强度的变化率不变,由法拉第电磁感应定律得:E=
=
=
•S,由于S与
不变,则感应电动势E不变,
闭合回路电阻R不变,由欧姆定律I=可知,电流I不变;流过ab的电流I不变,棒的长度L不变,B均匀增加,由安培力公式F安=BIL可知,
安培力F安均匀增加为变力,故ABD错误,C正确;
故选:C.
如图所示,一个单匝闭合圆形线圈面积为S,电阻为R,放在空间分布均匀的磁场中,且线圈平面与磁场垂直,磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律为
(1)在0~T时间内,哪些时刻线圈中产生的感应电动势最大?
(2)在~
时间内,通过线圈横截面的电量是多大?
(3)在0~T时间内,线圈中所产生的热量是多大?
正确答案
解:(1)线圈面积一定,B的周期性变化使穿过线圈的磁场量发生变化,Φ=BmSsin•
t.根据法拉第电磁感应律,ε=n
,可见电动势最大时也就是
最大.如何确定
最大的时刻呢?我们可将Φ=BmSsin
t的函数关系用Φ-t图来表示(如右图).在该图上,曲线的斜率反映了
的大小.由图可见,当t等于0、
、T时,切线的斜率最大,因此,在这些时刻线圈产生的感应电动势最大.
(2)Φ的周期性变化使得ε、I也作周期性的变化,根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律得:
ε=,I=
=
.
而△Φ=I△t,所以△Q=.
即在△t时间内,通过导体横截面的电量只与磁通量的初末状态(△Φ=Φ2-Φ1)及导体
的电阻R有关,而与△t本身无关.
∴△Q==
=
=
.
(3)感应电动势的最大值为:
有效电动势为:
电热为:
答:(1)在0~T时间内,当t等于0、、T时,线圈中产生的感应电动势最大;
(2)在~
时间内,通过线圈横截面的电量是
;
(3)在0~T时间内,线圈中所产生的热量是.
解析
解:(1)线圈面积一定,B的周期性变化使穿过线圈的磁场量发生变化,Φ=BmSsin•
t.根据法拉第电磁感应律,ε=n
,可见电动势最大时也就是
最大.如何确定
最大的时刻呢?我们可将Φ=BmSsin
t的函数关系用Φ-t图来表示(如右图).在该图上,曲线的斜率反映了
的大小.由图可见,当t等于0、
、T时,切线的斜率最大,因此,在这些时刻线圈产生的感应电动势最大.
(2)Φ的周期性变化使得ε、I也作周期性的变化,根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律得:
ε=,I=
=
.
而△Φ=I△t,所以△Q=.
即在△t时间内,通过导体横截面的电量只与磁通量的初末状态(△Φ=Φ2-Φ1)及导体
的电阻R有关,而与△t本身无关.
∴△Q==
=
=
.
(3)感应电动势的最大值为:
有效电动势为:
电热为:
答:(1)在0~T时间内,当t等于0、、T时,线圈中产生的感应电动势最大;
(2)在~
时间内,通过线圈横截面的电量是
;
(3)在0~T时间内,线圈中所产生的热量是.
如图所示是穿过每匝线圈的磁通量的变化情况,线圈的匝数为10匝,则线圈内的感应电动势的最大值是______,最小值是______.
正确答案
解:在0~2S,由图=2Wb/s,线圈内的感应电动势E=N
=20V.
在2~4S,由图=0,线圈内的感应电动势E=0
在4~5S,由图=4Wb/s,则线圈内的感应电动势E=N
=40V.
故本题答案是:40V,0;
解析
解:在0~2S,由图=2Wb/s,线圈内的感应电动势E=N
=20V.
在2~4S,由图=0,线圈内的感应电动势E=0
在4~5S,由图=4Wb/s,则线圈内的感应电动势E=N
=40V.
故本题答案是:40V,0;
半径为r的光滑圆形轨道由金属材料制成,电阻为R.轨道平面水平.空间有分布均匀且随时间变化的匀强磁场,磁场方向竖直向上,如图1所示.磁感应强度B的变化规律如图2所示.求:
①t<T和t≥T时圆环上感应电动势的大小及感应电流的方向.
②在0到T时间内,通过金属环的电荷量是多少?
正确答案
解:①由图2可知,在t<T时,磁感应强度B随时间t均匀增强,根据法拉第电磁感应定律,有:
E=
又圆的面积为:S=πr2
=
解得:E=
根据楞次定律,感应电流的方向沿顺时针方向;
在t≥T时,磁场稳定不变,通过圆环所围面积内的磁通量不再改变,=0,因而感应电动势E=0
②通过金属环的电荷量:
q=It==
;
答:①t<T时圆环上感应电动势的大小为,感应电流的方向沿顺时针方向;和t≥T时圆环上感应电动势为零,没有感应电流;
②在0到T时间内,通过金属环的电荷量是.
解析
解:①由图2可知,在t<T时,磁感应强度B随时间t均匀增强,根据法拉第电磁感应定律,有:
E=
又圆的面积为:S=πr2
=
解得:E=
根据楞次定律,感应电流的方向沿顺时针方向;
在t≥T时,磁场稳定不变,通过圆环所围面积内的磁通量不再改变,=0,因而感应电动势E=0
②通过金属环的电荷量:
q=It==
;
答:①t<T时圆环上感应电动势的大小为,感应电流的方向沿顺时针方向;和t≥T时圆环上感应电动势为零,没有感应电流;
②在0到T时间内,通过金属环的电荷量是.
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,穿过线圈的磁通量将______(选填“变大”或“变小”).在上述过程中,穿过线圈的磁通量变化了0.2Wb,经历的时间为0.5s,则线圈中的感应电动势为______V.
正确答案
变大
0.4
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=0.4V.
故答案为:变大,0.4.
一电容器的电容为lOu F,垂直于回路平面的磁感应强度以5×10-3T/s的变化率增加,回路面积为1×10-2m,如图,则A、C两板的电势差为______V,A板所带电荷的电性为______带电量为______C.
正确答案
5×10-5
正
5×10-10
解析
解:由法拉第电磁感应定律:N=5×10-3×1×10-2V=5×10-5V,
则A、C两板的电势差5×10-5V,
由楞次定律可得:穿过线圈的磁通量增加,则产生的感应电流方向是顺时针,由处于电源内部所以电流方向是从负极到正极,故A板为正电荷,
由公式得:Q=CU=10μF×5×10-5V=5×10-10C
故答案为:5×10-5,正,5×10-10.
一个200匝的线圈,穿过它的磁通量在0.1S内由6×10-2Wb均匀的减小到3×10-2Wb.求线圈中的感应电动势的大小.
正确答案
解:根据法拉第电磁感应定律得:=200×
V=60V;
答:线圈中的感应电动势为60V.
解析
解:根据法拉第电磁感应定律得:=200×
V=60V;
答:线圈中的感应电动势为60V.
面积S=0.2m2、n=100匝的圆形线圈,处在如图所示的磁场内(线圈右边的电路中没有磁场),磁感应强度随时间t变化的规律是B=0.02t,R=3Ω,C=30μF,线圈电阻r=1Ω,求:
(1)通过R的电流大小
(2)电容器的电荷量.
正确答案
解:(1)由法拉第电磁感应定律可得:
E=n=n
=100×0.02×0.2V=0.4V;
则电路中电流I==
=0.1A;
(2)由欧姆定律可得
R两端的电压U=IR=0.3V;
则电容器的电量Q=UC=9×10-6C;
即电容器的电荷量为9×10-6C.
答:(1)通过R的电流大小为0.1A,
(2)电容器的电荷量为9×10-6C.
解析
解:(1)由法拉第电磁感应定律可得:
E=n=n
=100×0.02×0.2V=0.4V;
则电路中电流I==
=0.1A;
(2)由欧姆定律可得
R两端的电压U=IR=0.3V;
则电容器的电量Q=UC=9×10-6C;
即电容器的电荷量为9×10-6C.
答:(1)通过R的电流大小为0.1A,
(2)电容器的电荷量为9×10-6C.
将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处,不发生变化的物理量是( )
正确答案
解析
解:A、C、当条形磁铁插入线圈的瞬间,穿过线圈的磁通量增加,产生感应电流.条形磁铁第一次缓慢插入线圈时,磁通量增加慢.条形磁铁第二次迅速插入线圈时,磁通量增加快,即感应电动势大,但磁通量变化量相同.根据法拉第电磁感应定律第二次时间短,线圈中产生的感应电动势大,则磁通量变化率也大.故A错误,C正确;
B、根据法拉第电磁感应定律第二次线圈中产生的感应电动势大,再欧姆定律可知第二次感应电流大,即I2>I1.故B错误;
D、消耗的机械能与产生的电能相等,产生的电能:E=()2•R△t=
时间不同,消耗的机械能则不同.故D错误;
故选:C.
在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环,规定导体环中电流的正方向如图(a)所示,磁场方向向上为正.当磁感应强度B随时间t按图(b)变化时,下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是( )
正确答案
解析
解:根据法拉第电磁感应定律有:E=n=ns
,因此在面积、匝数不变的情况下,感应电动势与磁场的变化率成正比,即与B-t图象中的斜率成正比,由图象可知:0-2s,斜率不变,故形成的感应电流不变,根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值,2-4s斜率不变,电流方向为逆时针,整个过程中的斜率大小不变,所以感应电流大小不变,故ABC错误,D正确.
故选:D.
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