- 导体切割磁感线时的感应电动势
- 共4292题
(2015•江苏一模)如图所示,边长为a的导线框abcd处于磁感应强度为B0的匀强磁场中,bc边与磁场右边界重合.现发生以下两个过程:一是仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动;二是仅使磁感应强度随时间均匀变化.若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相等,则磁感应强度随时间的变化率为( )
正确答案
解析
解:仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动时产生的感应电动势为 E1=B0av;仅使磁感应强度随时间均匀变化产生的感应电动势为 E2==
a2
据题线框中感应电流大小相等,则感应电动势大小相等,即E1=E2.
解得 =
故选:B.
如图所示,M、N为纸面内两平行光滑导轨,间距为L.轻质金属杆a、b可在导轨上左右无摩擦滑动,杆与导轨接触良好,导轨右端与定值电阻连接.P、Q为平行板器件,两板间距为d,上下两板分别与定值电阻两端相接.两板正中左端边缘有一粒子源始终都有速度为v0的带正电粒子沿平行于极板的方向进入两板之间.整个装置处于垂直于纸面向外的匀强磁场中.已知轻杆和定值电阻的阻值分别为r和R,其余电阻不计,带电粒子的重力不计,为使粒子沿原入射方向从板间右端射出,则轻杆应沿什么方向运动?速度多大?
正确答案
解;粒子在电场中运动,电场力F=;
粒子在磁场中运动,磁场力F’=qν0B;
因为粒子沿原入射方向从板间右端射出,所以粒子所受的电场力和洛伦兹力相互平衡,
得
由闭合电路
得
由右手定则得杆应向右运动
答:轻杆应向右运动,速度.
解析
解;粒子在电场中运动,电场力F=;
粒子在磁场中运动,磁场力F’=qν0B;
因为粒子沿原入射方向从板间右端射出,所以粒子所受的电场力和洛伦兹力相互平衡,
得
由闭合电路
得
由右手定则得杆应向右运动
答:轻杆应向右运动,速度.
等腰梯形导线框从位于匀强磁场上方一定高度处自由下落,已知下落过程两平行边始终竖直,左平行边长为a,右平行边长为2a.从导线框进入磁场开始计时,位移为
时,导线框做匀速运动.则从导线框刚进入磁场开始,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在线圈开始进入磁场的过程中,线圈切割磁感线的有效长度增大,安培力的有效长度也增大,根据:E=BvL和F=BIL可知,在线圈加速的过程中,产生的电动势和安培力都是变化的,所以线圈受到的合外力也是变化的,所以加速度是变化的,线圈做变加速运动.故A错误;
B、由几何关系可知,当线圈的位移是时,左侧的短边恰好进入磁场,此后线圈切割磁感线的有效长度不变,导线框做匀速运动,动能不变,所以减小的重力势能全部转化为内能.故B正确;
C、当当线圈的位移是时,左侧的短边恰好开始出磁场,此后线圈切割磁感线的有效长度开始减小,根据E=BvL和F=BIL可知,线框受到的安培力减小,小于重力,所以导线框做加速运动.故C错误;
D、线框进入磁场的整个的过程中,穿过线框的磁通量一直增大,根据楞次定律可知,感应电流将阻碍穿过线框的磁通量的增大,所以安培力的方向一直与线框运动的方向相反,可知在0~与
~2a位移内,导线框受到的安培力方向相同,都与运动的方向相反.故D正确.
故选:BD
如图所示,有一磁感强度B=0.1T的水平匀强磁场,垂直匀强磁场放置一很长的金属框架,框架上有一导体ab保持与框架边垂直、由静止开始下滑.已知ab长10cm,质量为0.1g,电阻为0.1Ω,框架电阻不计,取g=10m/s2,则导体ab下落的最大加速度和最大速度分别为______,______.
正确答案
10m/s2
1000m/s
解析
解:ab棒刚下落时,速度为零,还没有切割磁感线产生感应电流,此时不受安培力,只受到重力,
所以最大加速度为 am=g=10m/s2.
根据导体ab下落的最大速度时,加速度为零,即:mg=F安
则有:F安=BIL=
所以:v==
m/s=1000m/s
故答案为:10m/s2,1000m/s
如图所示,质量为m的单匝正方形线圈,其边长为L,在距底边2L的匀强磁场上方由静止开始自由下落,设线圈下落过程中线框平面始终位于纸面内且底边保持水平,当线框的底边刚进入磁场区域时,恰能在匀强磁场中做匀速运动.若磁场的磁感应强度为B,求:
(1)线圈的电阻多大?
(2)线圈进入磁场的过程中单位时间内有多少机械能转化为电能?
正确答案
解:(1)根据v2=2g•2L得,
,
因为线框进入磁场中做匀速运动,有:mg=BIL,
联立各式得:,
(2)线圈进入磁场的过程中重力的功率P=mgv,
所以
答:(1)线圈的电阻.
(2)线圈进入磁场的过程中单位时间内有机械能转化为电能.
解析
解:(1)根据v2=2g•2L得,
,
因为线框进入磁场中做匀速运动,有:mg=BIL,
联立各式得:,
(2)线圈进入磁场的过程中重力的功率P=mgv,
所以
答:(1)线圈的电阻.
(2)线圈进入磁场的过程中单位时间内有机械能转化为电能.
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