- 电磁感应现象的两类情况
- 共2344题
如图所示,固定在水平桌面上的金属框架处在竖直向下的匀强磁场,金属棒ab搁在框架上,无摩擦滑动,与金属框构成一个边长为L的正方形,棒的电阻为r,其余部分电阻不计,开始时磁感应强度为B0.若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增量为k,同时保持棒静止,当t=t1时,垂直于棒的水平拉力为___;若从t=0时刻起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感应强度随时间变化关系为__.
正确答案
(B0+kt1)
开始时磁感应强度为B0,若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增量为k,则磁感应强度随时间变化的关系式为:,回路中感应电流的大小为
,因为ab棒保持静止状态,所以水平拉力与安培力平衡,即
,棒中不产生感应电流的条件是,回路中磁通量不发生变化,即
,所以可得
故答案为:,
如图所示,电阻不计的平行金属导轨MN和OP水平放置,MO间接有阻值为R ="5" Ω的电阻,导轨相距为L =" 0.2" m.其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B =" 5" T.质量为m =" 1" kg的导体棒CD垂直于导轨放置并接触良好,其长度恰好也为L,电阻也为R.用平行于MN的恒力F向右拉动CD,CD棒与导轨间的动摩擦因数为0.2.已知CD棒运动中能达到的最大速度vm =" 10" m/s,重力加速度g取10 m/s2.试求:
(1)恒力F的大小;
(2)当CD达到最大速度时,电阻R消耗的电功率.
正确答案
依题意 CD棒达到最大速度时应处于平衡状态.
则 F =" f" + F安 …… 1′ f =" μmg " …… 1′
F安 =" BIL" …… 1′ I =" E/2R " …… 1′
E =" BLv " …… 1′ P =" I" 2·R …… 1′
综上 F =" 3" N …… 2′ P =" 5" W …… 2′
略
电磁火箭总质量 M ,光滑竖直发射架宽 L,高H ,架处于匀强磁场 B,发射电源电动势为 E,内阻r,其他电阻合计为R,闭合 K 后,火箭开始加速上升,当火箭刚好离开发射架时,刚好到达最大速度,则求火箭能飞行的最大高度。(设重力加速度恒为g)
正确答案
Mg=BIL………………2’
E感=BLVm………………2’
I=………………2’
∴Vm=………………2’
M
=Mgh………………2’
h==
…
如图所示,一矩形线圈面积为400、匝数为100匝,绕线圈的中心轴
以角速度
匀速转动,匀强磁场磁感强度为
T,转动轴与磁感线垂直。线圈电阻为1Ω,
=3Ω,
=6Ω,
=12Ω,其余电阻不计,电键S断开。当线圈转到线圈平面与磁感线平行时,所受磁场力的力矩为16N·m,求:
(1)线圈转动的角速度ω。
(2)感应电动势的最大值。
(3)电键S闭合后,线圈的输出功率。
正确答案
\(1)5rad/s (2) (3)43.75W
当开关S断关,线圈转至如图所示位置时,线圈所受磁场力的力矩最大。设线圈内阻为r,则
光滑水平导轨宽L=1m,电阻不计,左端接有"6V 6W"的小灯。导轨上垂直放有一质量m=0.5kg、电阻r=2Ω的直导体棒,导体棒中间用细绳通过定滑轮吊一质量为M=1kg的钩码,钩码距地面高h=2m,如图所示。整个导轨处于竖直方向的匀强磁场中,磁感应强度为B=2T。释放钩码,在钩码落地前的瞬间,小灯刚好正常发光。(不计滑轮的摩擦,取g=10m/s2)求:⑴钩码落地前的瞬间,导体棒的加速度;⑵在钩码落地前的过程中小灯泡消耗的电能;⑶在钩码落地前的过程中通过电路的电量。
正确答案
⑴
⑵
⑶
⑴小灯的电阻
小灯正常发光时的电流
⑵∵ ∴
根据能量守恒得
根据串联电路中电功的分配规律有
⑶
如图所示,光滑平行的金属导轨MN、PQ相距l,其框架平面与水平面成角,在M点和P点间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间
矩形区域内有垂直导轨平面向下、宽为d的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电阻为r的导体棒ab,垂直搁置于导轨上,与磁场上边界相距d0,现使它由静止开始运动,在棒ab离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好的接触,导轨电阻不计).求:
(1)棒ab在离开磁场下边界时的速度,
(2)棒ab通过磁场区的过程中整个电路所消耗的电能.
正确答案
(1) 。
(2)
(1)导体棒ab切割磁感线产生的电动势E=BLv,产生的电流为,导体棒受到的安培力为F=BIl,导体棒出磁场时做匀速运动,受力平衡,即mgsin=F,联立解得。
。
(2)由能量转化守恒得,
即。
如图所示,在光滑的水平面上有用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合线框a和b,以相同的速度v从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,强磁方向与水平面垂直,若外力对环做的功分别为Wa和Wb,通过线框电量分别为Qa和Qb则Wa:Wb="_______" ;Qa:Qb=______。
正确答案
1 ;4 1 ∶2
将闭合线框a和b匀速拉出磁场,根据功能关系可知,外力对环做的功等于线框产生的焦耳热.根据感应电动势公式、焦耳定律、电阻定律研究功的关系.
解:闭合线框a产生的感应电动势Ea=BLv,外力对环做的功Wa=,Ra=ρ
,
闭合线框b产生的感应电动势Eb=B2Lv,外力对环做的功Wb=,Ra=ρ
,
代入解得 Wa:Wb=1:4 Qa:Qb=1:2
点评:本题综合了感应电动势、焦耳定律、电阻定律,中等难度,尽量不失分.
如图所示,顶角θ=45°,的金属导轨 MON固定在水平面内,导轨处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度v0沿导轨MON向左滑动,导体棒的质量为m,导轨与导体棒单位长度的电阻均匀为r。导体棒与导轨接触点的a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。t=0时,导体棒位于顶角O处,求:
(1)t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。
(2)导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。
(3)导体棒在0~t时间内产生的焦耳热Q。
(4)若在t0时刻将外力F撤去,导体棒最终在导轨上静止时的坐标x。
正确答案
(1) 电流方向: b→a
(2)Q=
(3) Q=
(4) x=v0t0+ d==
(1)0到t时间内,导体棒的位移: x=t
t时刻,导体棒的长度: l=x
导体棒的电动势: E=Bl v0
回路总电阻: R=(2x+x)r
电流强度:
电流方向: b→a
(2) F=BlI=
(3)t时刻导体棒的电功率: P=I 2R
由于I恒定 R/=v0rt∝t
因此
Q=
(4)撤去外力持,设任意时刻t导体的坐标为x,速度为v,取很短时间Δt或很短距离Δx
在t~t+时间内,由动量定理得
BIlΔt=mΔv
扫过的面积ΔS= (x=v0t)
x=
设滑行距离为d,则
即 d2+2v0t0d-2ΔS=0
解之 d=-v0t0+ (负值已舍去)
得 x=v0t0+ d==
如图所示,水平U形光滑导轨,宽度为L=1m,导轨电阻忽略不计,ab杆的电阻 r=0.1Ω,定值电阻R=" 0." 3Ω。匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,方向垂直导轨向上,现用力F拉动ab杆由静止开始向右加速前进2m时恰以2m/s的速度作匀速运动。求此时:
(1)a、b间的电势差 ;
(2)ab杆所受的安培力大小和方向;
(3)ab杆加速过程中通过ab杆的电量q。
正确答案
(1)电动势V;(1分)
电路中电流A;(1分)
a、b间的电势差V (2分)
(2)ab杆所受的安培力N。(2分)
方向水平向左。(1分)
(3)通过ab杆的电量 (2分)
C (1分)
略
如图,金属杆ab的质量为m,长为L,通过的电流为I,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,ab静止且紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成θ角,求:
(1)棒ab受到的摩擦力;
(2)棒对导轨的压力。
正确答案
(1)(2)
略
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