- 电磁感应
- 共8761题
⑴写出感应电动势瞬时值的表达式
⑵计算线圈在1分钟内产生的热量
⑶经多长时间,线圈内部张力最大,并求其最大值(不计线圈感应电流间的相互作用)
正确答案
(1) (2)
(3) 1N
⑴
(2分)
根据法拉第电磁感应定律
得到: (3分)
⑵感应电动势的有效值为
1分钟内产生热量: (2分)
⑶
半个环所受安培力:
(3分)
F张=F安/2= (2分)
当="1 " (1分)
而且磁场减弱,线圈表现为张力时 (1分)
即当
得〈n=0,1,2,3,┈〉时时张力最大(3分)
最大张力F张最大=1N(1分)
如图所示,长L1宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。求:将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中,⑴拉力F大小;⑵拉力的功率P;⑶拉力做的功W;⑷线圈中产生的电热Q;⑸通过线圈某一截面的电荷量q。
正确答案
(1) (2)
⑶
⑷ ⑸
⑴
⑵ ⑶
⑷ ⑸
与v无关
点评:这是一道基本练习题,应该思考一下所求的各物理量与速度v之间有什么关系。特别要注意电热Q和电荷q的区别,其中与速度无关!
把一个放在均匀变化的磁场中的圆形线圈折开改绕后,仍放回原处,则:
(1)面积增大一倍,感应电流是原来的______倍;
(2)半径增大一倍,感应电流是原来的______倍;
(3)匝数增大一倍,感应电流是原来的______倍.
正确答案
线圈电阻R保持不变,感应电动势为:E=n=nS
,
感应电流为:I==
;
(1)面积增大一倍,由由I=可知,感应电流变为原来的
倍;
(2)半径增大一倍,由由I=可知,感应电流是原来的2倍;
(3)匝数增大一倍,由由I=可知,感应电流是原来的
倍.
故答案为:(1);(2)2;(3)
.
【2012• 湖南模拟】如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为
的电阻。匀强磁场大小
、方向与导轨平面垂直.质量为
、电阻
的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25(已知
,
,取g=10m/s2) 。
(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
(2)求金属棒稳定下滑时的速度大小及此时ab两端的电压Uab为多少;
(3)当金属棒下滑速度达到稳定时,机械能转化为电能的效率是多少(保留2位有效数字)。
正确答案
(1) 4m/s2 (2)
(3)
(1)金属棒开始下滑的初速为零,根据牛顿第二定律:
①
由①式解得=10×(0.6-0.25×0.8)m/s2=4m/s2 ②
(2)设金属棒运动达到稳定时速度为,棒在沿导轨方向受力平衡
③
由欧姆定律有: ④
⑤
由③④⑤代入数据解得:
(3)当金属棒下滑速度达到稳定时,装置的电功率
装置的机械功率
机械能转化为电能的效率
代入数据解得:
如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L="1" m,上端接有电阻R="3" Ω,虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场.现将质量m="0.1" kg、电阻r="1" Ω的金属杆ab,从OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的vt图象如图乙所示.(取g="10" m/s2)求:
(1) 磁感应强度B
(2) 杆在磁场中下落0.1 s的过程中电阻R产生的热量
正确答案
(1) 由图象知,杆自由下落0.1 s进入磁场以v="1.0" m/s作匀速运动
产生的电动势E=BLv(1分)
杆中的电流I=(1分)
杆所受安培力F安=BIL(1分)
由平衡条件得mg=F安(1分)
代入数据得B=2T(2分)
(2) 电阻R产生的热量Q=I2Rt=0.075 J(2分)
略
如图所示,正方形线圈放置在匀强磁场中,并绕过ad、bc中点的轴OO′以恒定的角速度逆时针匀速转动(从上向下看).
(1)从图示位置转过90°的过程中,线圈中的电流方向为______,再转过90°的过程中,线圈中的电流的方向为______(填“abcda”或“adcba”),所以,此线圈产生的是______(填“直流电流”或“交变电流”).
(2)若线圈匝数n为10匝,面积s为O.04m2,线圈转动角速度为ω=10πrad/s,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T.(已知:当线圈平面与磁场平行时,通过线圈的磁通量为O;当线圈平面与磁场垂直时,通过线圈的磁通量为Φ=BS)
求:线圈从图示位置转过90°的过程中,平均感应电动势的大小.
正确答案
(1)从图示位置转过90°的过程中,磁通量向右增加,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,向左;根据安培定则,感应电流方向为adcba;
再转过90°的过程中,磁通量向右减小,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,向右;根据安培定则,感应电流方向为abcda;
电流方向改变,故此线圈产生的是交变电流;
(2)设在此过程中的平均感应电动势的大小为E,由法拉第电磁感应定律可知:
E=n
其中Ф1=0;Ф2=BS;△Ф=Ф2-Ф1=BS;△t为线圈转过90°的过程所对应的时间;
因为:线圈转过一周的时间为T==
s
所以:△t=T=
s
联立方程组解得:E=4V
故答案为:
(1)adcba,abcda,交变电流;
(2)4V.
如图所示,匀强磁场磁感应强度为B=0.8T,方向垂直轨道平面,导轨间距L=0.5m,拉力F=0.2N,电阻R=4Ω,一切摩擦不计,求ab杆可能达到的最大速度.
正确答案
当ab杆作匀速直线运动时,其速度最大,外力F等于安培力
有:F=BIL
由闭合电路欧姆定律,则有:I=
而法拉第电磁感应定律,则有:E=BLv
解得:F=
则有:v==
=5m/s;
答:ab杆可能达到的最大速度5m/s.
如图所示,面积为S=0.2m2、匝数N=100匝的线圈处在匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面,已知磁感应强度随时间变化规律为B=(2+0.2t)T,电阻R1=6Ω,线圈电阻R2=4Ω,试求:
(1)t=0时刻穿过回路中的磁通量φ
(2)回路中a、b两点间的电压.
正确答案
(1)由题意知,穿过线圈的磁通量变大,由楞次定律可,线圈产生的感应电流逆时针,
t=0时刻穿过回路中的磁通量φ=BS=2×0.2=0.4Wb;
(2)由法拉第电磁感应定律:
E=N=N
=100×0.2×0.2V=4V,
ab间的电压为路端电压:
U=E=
×4=2.4V
答:(1)t=0时刻穿过回路中的磁通量0.4Wb;
(2)a、b两点间的电压2.4V.
如图(甲)所示,一个电阻值为1Ω,匝数为100匝,面积为0.1m2的圆形金属线圈与阻值为3Ω的电阻R连结成闭合电路。在线圈中的圆形区域内存在着垂直于线圈平面的匀强磁场,规定垂直线圈平面向里的磁场为正,磁场的磁感强度随时间t变化的关系图线如图(乙)所示。求通过电阻R上的电流大小和方向。
正确答案
解: ①
②
由①、②得I=0.25A
如图,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长为L=10cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动,ω=2rad/s,外电路电阻R=4Ω。求:
(1)感应电动势有效值;
(2)由图示位置开始,逆时针转过600角时的感应电动势的瞬时值;
(3)交流电压表的示数。
正确答案
解:(1)Em=NBωS=V
E=V
(2)e=Emcosωt=cos600=V
(3)V
如图所示,线圈匝数n=100匝,面积S=50cm2,线圈总电阻r=10ΩΩ,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.
正确答案
2.5×10-2 5×10-2
磁通量的变化率为 Wb/s
感应电流的大小为
故答案为:2.5×10-2 5×10-2
水平轨道PQ、MN两端各接一个阻值R1=R2=8Ω的电阻,轨道间距L=1.0m,轨道很长,轨道电阻不计.轨道间磁场按如图所示的规律分布,其中每段垂直纸面向里和向外的磁场区域宽度均为10cm,磁感应强度大小均为B=1.0T,每段无磁场的区域宽度均为20cm,导体棒ab本身电阻r=1.0Ω,导体棒与导轨接触良好.现使导体棒ab以v=1.0m/s的速度始终向右匀速运动.求:
(1)当导体棒ab从左端进入磁场区域开始计时,设导体棒中电流方向从b流向a为正方向,通过计算后请画出电流随时间变化的i-t图象;
(2)整个过程中流过导体棒ab的电流为交变电流,求出流过导体棒ab的电流有效值.(结果保留2位有效数字)
正确答案
(1)金属棒在两个磁场中切割磁感线产生的电动势为:E=BLv=1.0×1.0×1.0V=1.0V.
金属棒中的电流为:I==
=0,2A.
流过金属棒的电流随时间的变化规律如图所示.
(2)电流流过金属棒的周期为T==
=0.40s
由I有2RT=2I2R△t得,I有2=
所以I有=0.14A.
答:(1)电流随时间变化的i-t图象如图所示.
(2)流过导体棒ab的电流有效值为0.14A.
电子感应加速器是利用变化磁场产生的电场来加速电子的.在圆形磁铁的两极之间有一环形真空室,用交变电流励磁的电磁铁在两极间产生交变磁场,从而在环形室内产生很强的电场,使电子加速.被加速的电子同时在洛伦兹力的作用下沿圆形轨道运动.设法把高能电子引入靶室,能使其进一步加速.在一个半径为r=0.84m的电子感应加速器中,电子在被加速的4.2ms内获得的能量为120MeV.这期间电子轨道内的高频交变磁场是线性变化的,磁通量从零增到1.8Wb,求电子共绕行了多少周?
正确答案
根据法拉第电磁感应定律,环形室内的感应电动势为E==
V=429V,设电子在加速器中绕行了N周,则电场力做功NeE应该等于电子的动能EK,所以有N=
,带入数据可得N=2.8×105周.
答:电子共绕行了2.8×105周.
【2012•山东模拟】如下图甲所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面夹角α,导轨电阻不计。匀强磁场垂直导轨平面向上,长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R,另有一条纸带固定金属棒ab上,纸带另一端通过打点计时器(图中未画出),且能正常工作。在两金属导轨的上端连接右端电路,灯泡的电阻RL=4R,定值电阻R1=2R,电阻箱电阻调到使R2=12R,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放,同时接通打点计时器的电源,打出一条清晰的纸带,已知相邻点迹的时间间隔为T,如下图乙所示,试求:
(1)求磁感应强度为B有多大?
(2)当金属棒下滑距离为S0时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑2S0的过程中,整个电路产生的电热。
正确答案
(1)(2)
(1)根据图乙纸带上打出的点迹可看出,金属棒最终做匀速运动,且速度最大,最大值为vm=2s/T,达到最大速度时,则有mgsinα=F安 F安=ILB 其中R总=6R
所以mgsinα= 解得
(2)由能量守恒知,放出的电热Q=2S0sinα-
代入上面的vm值,可得
轻质细线吊着一质量为m=0.32kg,边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线图总电阻为r=1,边长为
的正方形磁场区域对称分布在线图下边的两侧,如图甲所示,磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化如图乙所示,从t=0开始经时间t0细线开始松驰,g=10m/s2。求:
(1)在前t0时间内线图中产生的电动势;
(2)在前t0时间内线图的电功率;
(3)求t0的值。
正确答案
(1)由法拉第电磁感应定律得: …………5分
(2)
…………………………5分
(3)分析线圈受力可知,当细线松弛时有:
…………………………4分
由图像知: 解得:
……………………4分
略
扫码查看完整答案与解析