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题型:简答题
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简答题

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

(1)20V ( 2)2A(3)19V

依题意: (1)线圈中的感应电动势

( 2)电路中产生的电流

(3)线圈两端的电压

  

本题考查法拉第电磁感应定律的应用,由法拉第电磁感应定律公式先求的电动势大小,其中n为线圈匝数,再由闭合电路欧姆定律E=I(R+r)可求得闭合电路中电流大小,由欧姆定律U=IR可求得线圈两端电压大小

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题型:填空题
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填空题

如图所示,长为L的金属杆OA绕过O点的轴在垂直于纸面向里的匀强磁场中沿顺时针方向匀速转动,角速度为ω,磁感应强度为B,磁场范围足够大,则OA杆产生感应电动势的大小为______ ,O、A两点电势高低关系为φA_____φO.(填“>”或“<”)

正确答案

;φA>φO

试题分析:根据电磁感应定律可知,杆中产生的电动势;由左手定则可知φA>φO;

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填空题

把一个面积为S,总电阻为R的圆形金属环平放在水平面上,如图所示,磁感强度为B的匀强磁场竖直向下,当把环翻转180°的过程中,流过环某一横截面的电量为______.

正确答案

当把环翻转180°的过程中,穿过圆环的磁通量变化量的大小为△Φ=2BS;

根据法拉第电磁感应定律得,感应电动势的平均值为:=N

感应电流的平均值为:=

流过环某一横截面的电量为:q=△t

联立上式得:q=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

(10分)摩擦滑动,在螺线管内有图示方向磁场B1,若均匀增加,而ab所在处为匀强磁场B2=2T,螺线管匝数n=4,螺线管横截面积S=0.1m2.导体棒ab质量m=0.02kg,长L=0.1m,整个电路总电阻R=5Ω,试求(g取10m/s2):

(1)ab下落时的最大加速度.

(2)ab下落时能达到的最大速度.

正确答案

(1)2m/s2    (2)5m/s

试题分析:(1)螺线管产生的感应电动势:

       (1分)

由闭合电路欧姆定律,可得:        (1分)

导体棒ab所受到的安培力为:

     (1分)

导体棒ab下落时的最大加速度:

       (2分)

(2)切割磁力线所产生的电动势为:       (1分)

由闭合电路欧姆定律,可得:         (1分)

导体棒ab所受到的安培力为:          (1分)

由受力分析,当,此时导体棒ab的速度最大

则有          (2分)

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填空题

如图所示,线圈匝数n=100匝,面积S=50cm2,线圈总电阻r=10Ω,外电路总电阻R=40Ω,沿轴向匀强磁场的磁感应强度由B=0.4T在0.1s内均匀减小为零再反向增为B′=0.1T,则磁通量的变化率为______Wb/s,感应电流大小为______A,线圈的输出功率为______W.

正确答案

磁通量的变化率:===0.025Wb/s;

感应电动势:E=n=100×0.025=2.5V,

感应电流:I===0.05A;

线圈的输出功率:P=I2R=0.052×40=0.1W;

故答案为:0.025;0.05;0.1.

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简答题

如图所示,一边长L=0.2m,质量m1=0.5kg,电阻R=0.1Ω的正方形导体线框abcd,与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为d1=0.8m,磁感应强度B=2.5T,磁场宽度d2=0.3m,物块放在倾角θ=53°的斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。现将物块由静止释放,经一段时间后发现当ad边从磁场上边缘穿出时,线框恰好做匀速运动。(g取,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:

(1)线框ad边从磁场上边缘穿出时速度的大小?

(2)线框刚刚全部进入磁场时动能的大小?

(3)整个运动过程线框中产生的焦耳热为多少?

正确答案

(1)2m/s(2)0.9J(3)1.5J

试题分析:(1)由于线框匀速出磁场,则

有:有:

又因为

联立可得:

(2)从线框刚刚全部进入磁场到线框ad边刚要离开磁场,由动能定理得

将速度v代入,整理可得线框刚刚全部进入磁场时,线框与物块的动能和为 

所以此时线框的动能为

(3)从初状态到线框刚刚完全出磁场,由能的转化与守恒定律可得

将数值代入,整理可得线框在整个运动过程中产生的焦耳热为:

点评:本题属于电磁感应与力学和功能关系的综合,本题要正确受力分析,尤其是正确分析安培力的情况,然后分析清楚各个阶段运动情况及功能变化关系。

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简答题

(10分)如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?请推导出这种情况下B与t的关系式.

正确答案

试题分析:要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化

在t=0时刻,穿过线圈平面的磁通量

Φ1=B0S=B0l2

设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为

Φ2=Bl(l+vt)

由Φ1=Φ2.

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填空题

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0.1Wb,经历的时间为0.5s,则线圈中的感应电动势为       V。

正确答案

变大  0.2

试题分析:磁铁插入线圈时,因磁场变强,磁通量变大;由法拉第电磁感应定律知,感应电动势为E=

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简答题

如图7所示,U形导线框固定在水平面上,右端放有质量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ,它们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为R。从t=0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt,(k>0)那么在t为多大时,金属棒开始移动?

正确答案

电磁感应中,产生的电动势公式为,求出感应电动势和电流即可求出安培力,再由牛顿第二定律,安培力增大为最大静摩擦力时导体棒开始运动

电动势 = kL1L2     2分

安培力F=BIL                2分

当安培力增大到等于最大静摩擦力时,ab将开始向左移动。这时有:

               6分

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简答题

如图9-3-14所示,在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨上端跨接一阻值为R的电阻(导轨电阻不计).两金属棒ab的电阻均为R,质量分别为ma=2×10-2 kg和mb=1×10-2 kg,它们与导轨相连,并可沿导轨无摩擦滑动.闭合开关S,先固定b,用一恒力F向上拉a,稳定后av1="10" m/s的速度匀速运动,此时再释放bb恰好保持静止,设导轨足够长,取g="10" m/s2.

图9-3-14

(1)求拉力F的大小;

(2)若将金属棒a固定,让金属棒b自由滑下(开关仍闭合),求b滑行的最大速度v2.

正确答案

(1)0.4 N (2)5 m/s

(1)b棒静止,则有mbg=BIbL

b棒中的电流

a棒匀速运动,则F=mag+BIaL

所以F=mag+2mbg="0.4" N.

(2)当a匀速运动时,产生的感应电动势Ea=BLv1

a棒中的电流

再由BIaL=2BIbL=2mbg

解得

a固定后,b达到最大速度,即匀速运动时

所以v2="5" m/s.

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简答题

如图所示,两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,导轨电阻不计,另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆abcd质量均为m,电阻均为R,若要使cd静止不动,则ab速度大小为多大?作用于ab杆上的外力大小为多大?

正确答案

  2mg

解法一:因cd杆处于静止状态,故向上的安培力等于重力,即

       ①

回路中电流      ②

又           ③

联立①②③解得,方向竖直向上.

ab棒匀速运动时:

解法二:因cd静止、ab匀速运动,两棒均处于平衡状态,取abcd两棒整体研究,abcd中电流等大、反向,故abcd所受安培力等大、反向,安培力之和为零.故

又因cd静止,所以       ①

回路中电流      ②

又           ③

联立①②③解得,方向竖直向上。

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简答题

如图所示,电阻R=0.1Ω的导体ab沿光滑的导线框向右做匀速运动,线框中接有电阻R=0.4Ω线框放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,导体ab的长度L=0.4m,运动速度v=5.0m/s.线框的电阻不计。

⑴电源的电动势(即产生的感应电动势)为多少?电路abcd中的电流为多少?

⑵求导体ab所受的安培力的大小,并判断其方向。

⑶外力做功的功率是多少?

正确答案

⑴E=0.2V,I=0.4A;⑵.F=0.016N,方向向左;⑶.P外=0.08W

由左手定则安培力方向向左⑶

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简答题

如图,水平U形光滑框架,宽度为1m,电阻忽略不计,导体棒ab的质量m = 0.2kg、电阻R = 0.5Ω,匀强磁场的磁感应强度B = 0.2T,方向垂直框架向上。现用F = 1N的外力由静止开始向右拉ab棒,当ab棒的速度达到2m/s时,求:

(1)ab棒产生的感应电动势的大小;

(2)ab棒所受的安培力大小和方向;

(3)ab棒的加速度大小和方向。

正确答案

(1)0.4V

(2)0.16N,方向水平向左

(3)4.2m/s,方向水平向右

(1)根据导体棒切割磁感线的电动势E=0.4V。

(2)由闭合电路欧姆定律得回路电流

ab受安培力F= BIL = 0.16N,方向水平向左。

(3)根据牛顿第二定律得ab杆的加速度a =

ab杆的加速度a = 4.2m/s,方向水平向右。

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简答题

某同学做了一个探索性实验,见下图.他找了一个玩具上的小电动机,把一条细线缠绕在它的轴上,用导线把电动机的两个接线端接到小灯泡上.一只手握住电动机的机身,另一只手迅速拉动细线时,发现小灯泡发光.小灯泡发光的原因是:__________________.

正确答案

线圈转动时产生了感应电流

拉动细线时,转轴带动线圈在环状永磁铁的磁场里高速转动切割磁感线,线圈里产生了感应电流,电流流过灯泡使灯泡发光.

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简答题

一个匝数n=100匝的线圈,如果在时间内,穿过线圈的磁通量变化,试求:

(1)线圈中产生的感应电动势的大小.

(2)若该线圈的总电阻为100Ω,求通过线圈的感应电流的大小。

正确答案

(1)1600V  (2)16A

试题分析:(1)根据公式可得

(2)根据欧姆定律可得

点评:在用法拉第电磁感应定律计算的时候,千万不要忘记匝数

下一知识点 : 电磁波及其应用
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