- 电磁感应
- 共8761题
长为a、宽为b的矩形线框有n匝,每匝线圈电阻为R.如图所示,对称轴MN的左侧有磁感应强度为B的匀强磁场,第一次将线框从磁场中以速度v匀速拉出,第二次让线框以ω=
的角速度转过90°角.那么( )
正确答案
解析
解:在第一、二次运动过程中,磁通量的减少量为△Φ1=△Φ2=B•.当回路为n匝,总电阻为nR时.有:q=
可得q1:q2=1:1.故知A错误B正确.
两种情况下线框电阻不变,由电(热)功率公式可得:
=(
)2…①
E1=nBav…②
E2=nB••
…③
联立①②③式,即可求出以下结果P1:P2=2:1,故知C、D均错误.
故选:B
如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=1000,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.求:
(1)前4s内的感应电动势;
(2)前4s内通过R的电荷量.
正确答案
解:(1)由法拉第电磁感应定律:E=n 可得:
感应电动势:E=n=n
=1000×
=1V;
(2)平均电流:I==
=0.2A,
通过的电荷量为:q=It=0.2×4=0.8C;
答:(1)前4s内的感应电动势为1V;(2)前4s内通过R的电荷量为0.8C.
解析
解:(1)由法拉第电磁感应定律:E=n 可得:
感应电动势:E=n=n
=1000×
=1V;
(2)平均电流:I==
=0.2A,
通过的电荷量为:q=It=0.2×4=0.8C;
答:(1)前4s内的感应电动势为1V;(2)前4s内通过R的电荷量为0.8C.
将一圆形线圈放在一个匀强磁场中,线圈的匝数为100匝,线圈总电阻为2Ω,t1=2s时线圈的磁通量是0.01Wb.现在使B均匀增大,t2=5s时线圈的磁通量变为0.04Wb.问:
(1)线圈中的感应电动势是多少?
(2)线圈中的感应电流为多少?
正确答案
解:根据法拉第电磁感应定律得:
E==
V=1V;
根据欧姆定律得:
I==
=1.5A.
答:(1)线圈中的感应电动势是1V;(2)线圈中的感应电流为1.5A.
解析
解:根据法拉第电磁感应定律得:
E==
V=1V;
根据欧姆定律得:
I==
=1.5A.
答:(1)线圈中的感应电动势是1V;(2)线圈中的感应电流为1.5A.
如图所示,两块水平放置的金属板距离为d,用导线、电键K与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中.两板间放一台压力传感器,压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的带负电小球.K断开时传感器上有示数mg,K闭合稳定后传感器上示数为
.则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别是( )
正确答案
解析
解:电键闭合时,qE+N=mg,N=mg,所以E=
,E=
=
.所以
=
.小球带负电,知上极板带正电,根据楞次定律,磁场正在减弱.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
轻质细绳吊着一质量m=1.5kg、边长L=2m、匝数n=10的正方形线圈,线圈的总电阻r=5Ω.边长为
的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示.磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化的规律如图乙所示,从t=0开始经t0时间细线开始松弛,g=10m/s2,求:
(1)在t0时间内线圈的电功率.
(2)t0的值.
正确答案
解:(1)由法拉第电磁感应定律得:
E=n=n
(
)2
=10×
×(
)2×0.5=2.5V
故有:I==
=0.5A
在t0时间内线圈的电功率为:P=I2r=0.52×5=1.25(W)
(2)分析线圈受力可知,当细线松弛时有:
FA=nBtI=mg
其中:
I=
解得:
Bt==
=3T
由图象知:Bt=1+0.5t0
解得:t0=4s
故t0的值为4s.
答:(1)在t0时间内线圈的电功率为1.25W.
(2)t0的值为4s.
解析
解:(1)由法拉第电磁感应定律得:
E=n=n
(
)2
=10×
×(
)2×0.5=2.5V
故有:I==
=0.5A
在t0时间内线圈的电功率为:P=I2r=0.52×5=1.25(W)
(2)分析线圈受力可知,当细线松弛时有:
FA=nBtI=mg
其中:
I=
解得:
Bt==
=3T
由图象知:Bt=1+0.5t0
解得:t0=4s
故t0的值为4s.
答:(1)在t0时间内线圈的电功率为1.25W.
(2)t0的值为4s.
一个300匝的线圈,穿过它的磁通量在0、03s内由6×10-2Wb均匀地增大到9×10-2Wb.求线圈中感应电动势的大小.
正确答案
解:根据法拉第电磁感应定律得:
E=N=300×
V=300V;
答:线圈中的感应电动势为300V.
解析
解:根据法拉第电磁感应定律得:
E=N=300×
V=300V;
答:线圈中的感应电动势为300V.
如图1所示,闭合的圆线圈放在匀强磁场中,t=0时磁感线垂直线圈平面向外穿过线圈,磁感应强度随时间变化的关系图线如图2所示,则在0~2s内线圈中感应电流( )
正确答案
解析
解:第1s内,磁场的方向垂直于纸面向外,且均匀减小,所以产生恒定的电流,根据楞次定律,感应电流的方向为逆时针方向;
第2s内,磁场的方向垂直于纸面向内,且均匀增加,所以产生恒定的电流,根据楞次定律,感应电流的方向为逆时针方向.
由E=ns可知,这2s内感应电动势恒定,故产生的电流大小不变,方向一直为逆时针.
故AC正确,BD错误.
故选:AC
如图所示,在方向垂直向里,磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd,线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动,运动中线框dc边始终与磁场右边界平行,线框边长ad=l,cd=2l.线框导线的总电阻为R.则线框离开磁场的过程中,不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、感应电量q=It=t=
,故A正确.
B、产生的感应电动势:E=2Blv
感应电流:I=
线框中的电流在ad边产生的热量:Q=I2•R•
=
,故B正确.
C、线框所受安培力:F=BI•2l=,故C错误.
D、ad间的电压为:U=I•R=
,故D正确.
本题选择不正确的,故选:C.
一个螺线管共有300匝线圈,把一个条形磁铁从外部插入螺线管内,在0.5秒时间内,螺线管中的磁通量由0增大到0.015Wb,试求此过程中螺线管内产生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:E=n=300×
V=9V
答:此过程中螺线管内产生的感应电动势为9V.
解析
解:根据法拉第电磁感应定律得:E=n=300×
V=9V
答:此过程中螺线管内产生的感应电动势为9V.
如图所示,半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场,磁场方向垂直于导线框所在平面,导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行的金属板,两极间的距离为d,板长为L,t=0时,磁场的磁感应强度B从B0开始均匀增大,同时在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量为m带电量为的液滴以初速度v0水平向右射入两板间,该液滴可视为质点.
(1)要使该液滴从两板正中央射出,则射出的液滴的动能多大?
(2)要使该液滴能从两板间射出,磁感应强度随时间的变化率k应满足什么条件?
正确答案
解:(1)粒子出磁场时,速度的反向延长线经过轴线的中点,根据相似三角形得:
.
解得:…①
则:Ek=…②
解①②得:Ek=
(2)UC=E==kπr2…③
当k有极小值时:…④
解③④得:kmin=
当k有极大值时:…⑤
t=…⑥
解③⑤⑥得:kmax=
∴
答:(1)要使该液滴从两板正中央射出,则射出的液滴的动能为.
(2)磁感应强度随时间的变化率k应满足.
解析
解:(1)粒子出磁场时,速度的反向延长线经过轴线的中点,根据相似三角形得:
.
解得:…①
则:Ek=…②
解①②得:Ek=
(2)UC=E==kπr2…③
当k有极小值时:…④
解③④得:kmin=
当k有极大值时:…⑤
t=…⑥
解③⑤⑥得:kmax=
∴
答:(1)要使该液滴从两板正中央射出,则射出的液滴的动能为.
(2)磁感应强度随时间的变化率k应满足.
如图所示,电阻r=5Ω的金属圆环面积S=0.1m2,环内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度随时间均匀增大且
=200(T/s),定值电阻R=15Ω,电容器的电容C=4×10-6F.导线电阻不计,圆环开口很小.求:
(1)电阻R上的电流大小、方向;
(2)电容器的带电量.
正确答案
解:(1)由法拉第电磁感应定律,有:V
由闭合电路欧姆定律,有:A
R的电流方向自上向下;
(2)电容器与电阻R并联,二者相等,即:UC=UR=I•R=15V
由电容带电量计算公式,有:C
答:(1)电阻R上的电流大小1A、方向自上向下;
(2)电容器的带电量6×10-5C.
解析
解:(1)由法拉第电磁感应定律,有:V
由闭合电路欧姆定律,有:A
R的电流方向自上向下;
(2)电容器与电阻R并联,二者相等,即:UC=UR=I•R=15V
由电容带电量计算公式,有:C
答:(1)电阻R上的电流大小1A、方向自上向下;
(2)电容器的带电量6×10-5C.
如图甲所示的螺线管,匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2,电阻r=1.5Ω,与螺线管串联的外电阻R1=3.5Ω,R2=25Ω,方向向右穿过螺线管的匀强磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化,求:
(1)电阻R2的电功率;
(2)b、a两点的电势差.
正确答案
解:(1)根据法拉第电磁感应定律,则螺线管中产生的感应电动势为:E=nS=1500×20×10-4×
=6V
感应电流为:I==
=0.2A
电阻R2的电功率为:P2=I2•R2=0.22×25=1(W);
(2)原磁场方向向右,根据楞次定律可知感应电流磁场方向向左,电流从a→b,则Ua>Ub
则a、b间的电势差Uab=I(R1+R2)=0.2×(3.5+25)=5.7V;所以b、a两点的电势差Uba=-Uab=-5.7V
答:(1)电阻R2的电功率为1W.
(2)b、a两点的电势差为-5.7V.
解析
解:(1)根据法拉第电磁感应定律,则螺线管中产生的感应电动势为:E=nS=1500×20×10-4×
=6V
感应电流为:I==
=0.2A
电阻R2的电功率为:P2=I2•R2=0.22×25=1(W);
(2)原磁场方向向右,根据楞次定律可知感应电流磁场方向向左,电流从a→b,则Ua>Ub
则a、b间的电势差Uab=I(R1+R2)=0.2×(3.5+25)=5.7V;所以b、a两点的电势差Uba=-Uab=-5.7V
答:(1)电阻R2的电功率为1W.
(2)b、a两点的电势差为-5.7V.
如图所示,圆形线圈和框架都处于竖直平面内,线圈面S=1.0×104cm2,B1是均匀变化的磁场,质量m=4g、长度L=10cm的导体棒ab可在框架上无摩擦滑动,若B2=0.2T,闭合回路总电阻R=0.5Ω,则当
为何值时,导体棒可静止于线圈上?B1应增强还是减弱?(g取10m/s2)
正确答案
解:要杆ab静止,则ab受到的安培力应该向上,判断可得,电流方向由b到a,
由楞次定律知,B1应减弱.
F安=mg
F安=B2IL
由闭合电路欧姆定律,则有:I=;
E=nS
以上式子联合得:=
=
=1T/s
答:当为1T/s,导体棒可静止于线圈上,B1应减弱的.
解析
解:要杆ab静止,则ab受到的安培力应该向上,判断可得,电流方向由b到a,
由楞次定律知,B1应减弱.
F安=mg
F安=B2IL
由闭合电路欧姆定律,则有:I=;
E=nS
以上式子联合得:=
=
=1T/s
答:当为1T/s,导体棒可静止于线圈上,B1应减弱的.
如图,一无限长通电直导线固定在光滑水平面上,金属环质量为0.02kg,在该平面上以v0=2m/s、与导线成60°角的初速度运动,其最终的运动状态是______,环中最多能产生______J的电能.
正确答案
匀速直线运动
0.03
解析
解:金属环周围有环形的磁场,金属环向右运动,磁通量减小,根据“来拒去留”可知,所受的安培力与运动方向相反,使金属环在垂直导线方向做减速运动,当垂直导线方向的速度减为零,只剩沿导线方向的速度,然后磁通量不变,无感应电流,水平方向合力为零,故为匀速直线运动.
由题意知:
沿导线方向分速度v1=v0•cos60°=2×=1m/s
根据动能定理解得:
=Q
代入数值解得:
Q=-0.03J
故环中最多产生0.03J的电能;
故答案为:匀速直线运动,0.03J
如图甲所示的螺线管,匝数n=500匝,横截面积S=200cm2,电阻r=1Ω,与螺线管串联的外电阻R=4Ω,穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化.求:
(1)螺线管中产生的感应电动势的大小;
(2)开关S断开和闭合两种情况下a、b两点间的电势差分别为多少?
正确答案
解:由法拉第电磁感应定律,E=nS
可得:E=500×200×10-4×V=3.75V,
开关S断开时,a、b两点间的电势差Uab=3.75V;
开关S闭合时,
根据闭合电路欧姆定律可得:=
•R=
×4=3V.
答:(1)螺线管中产生的感应电动势的大小3.75V;
(2)开关S断开和闭合两种情况下a、b两点间的电势差分别为3.75V与3V.
解析
解:由法拉第电磁感应定律,E=nS
可得:E=500×200×10-4×V=3.75V,
开关S断开时,a、b两点间的电势差Uab=3.75V;
开关S闭合时,
根据闭合电路欧姆定律可得:=
•R=
×4=3V.
答:(1)螺线管中产生的感应电动势的大小3.75V;
(2)开关S断开和闭合两种情况下a、b两点间的电势差分别为3.75V与3V.
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