- 电磁感应现象的两类情况
- 共2344题
如图,在水平面上有两条平行导电导轨MN、PQ,导轨间距离为,匀强磁场垂直于导轨所在的平面(纸面)向里,磁感应强度的大小为B,两根金属杆1、2摆在导轨上,与导轨垂直,它们的质量和电阻分别为
和
,两杆与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为
,已知:杆1被外力拖动,以恒定的速度
沿导轨运动;达到稳定状态时,杆2也以恒定速度沿导轨运动,导轨的电阻可忽略,求此时杆2克服摩擦力做功的功率。
正确答案
解法一:设杆2的运动速度为v,由于两杆运动时,两杆间和导轨构成的回路中的磁通量发生变化,产生感应电动势 ①
感应电流 ②
杆2作匀速运动,它受到的安培力等于它受到的摩擦力, ③
导体杆2克服摩擦力做功的功率 ④
解得 ⑤
解法二:以F表示拖动杆1的外力,以I表示由杆1、杆2和导轨构成的回路中的电流,达到稳定时,对杆1有 ①
对杆2有 ②
外力F的功率 ③
以P表示杆2克服摩擦力做功的功率,则有 ④
由以上各式得 ⑤
如图所示,n=10匝的边长为10cm的正方形线圈abcd绕对称轴OO/在匀强磁场中匀速转动,已知转动角速度ω=20rad/s,磁感应强度B=10T,外电阻R=6Ω,线圈的电阻r=4Ω。图示位置线圈平面与磁感线平行。求:
(1)从如图位置开始计时,写出感应电流的瞬时表达式;
(2)交流电压表的示数;
(3)从如图位置开始,转过90°的过程中通过线圈某横截面的电量。
正确答案
试题分析:(1)
(2)由串联分压可得, 1
2
由12得,,则电压表的示数为
。
(3) 3
4
5
由345得:
点评:该题目考察了电动机中电量的相关知识,只能应用进行计算,其中电流值为平均值。
如图所示,间距为L的光滑水平金属导轨,水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中,一端接阻值为R的电阻.质量为m的导体棒放置在导轨上,其电阻为R0。在拉力F作用下从t=0的时刻开始运动,其速度随时间的变化规律为v=vmsinωt,不计导轨电阻.求:
(1)从t=0到t=时间内电阻R产生的热量.
(2)从t=0到t=时间内拉力F所做的功.
正确答案
(1)(2)mv+
试题分析:(1)e=BLv=BLvmsinωt (2分) i==sinωt (2分)
电流的有效值I== (2分)
在t=0 ~t=时间内在R上产生的热量为:
Q=I2Rt=[]2·R·=. (2分)
(2)由v=vmsinωt知:
当t=0时,v=0 (1分)
当t=时,v=vm (1分)
由功能关系得
WF=mv+I2(R+R0)=mv+. (4分)
点评: 能够把电磁感应和动能定理结合解决问题.知道正弦交变电流产生热量的求解方式.
在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ,导轨间距为d,导轨和电路的连接如图所示。在导轨的MP端放置着一根金属棒,与导轨垂直且接触良好。空间中存在竖直向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B。将开关S1闭合,S2断开,电压表和电流表的示数分别为U1和I1,金属棒仍处于静止状态;再将开关S2闭合,电压表和电流表的示数分别为U2和I2,金属棒在导轨上由静止开始运动,运动过程中金属棒始终与导轨垂直。设金属棒的质量为m,金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势,重力加速度为g。求:
(1)金属棒到达NQ端时的速度大小。
(2)金属棒在导轨上运动的过程中,电流在金属棒中产生的热量。
正确答案
(1)
(2)
(1)当通过金属棒的电流为I2时,金属棒在导轨上做匀加速运动,设加速度为a,根据牛顿第二定律:
(1分)
(1分)
(2分)
(2分)
(2分)
如图所示,为某一装置的俯视图,PQ、MN为竖直放置的很长的平行金属薄板,两板间有匀强磁场,它的磁感应强度大小为B,方向竖直向下,金属棒AB搁置在两板上缘,并与两板垂直良好接触,现有质量为m、带电量大小为q,其重力不计的粒子,以初速度v0水平射入两板间.问:
(1)金属棒AB应朝什么方向、以多大的速度运动,可以使带电粒子做匀速运动?
(2)若金属棒运动突然停止,带电粒子在磁场中继续运动,从这刻开始位移第一次达到mv0/(qB)时的时间间隔是多少?(磁场足够大)
正确答案
(1)棒AB向左运动. 。
(2)运动时间。
(1)棒AB向左运动.以正电荷为例:受洛伦兹力方向,垂直指向板MN,则电场方向垂直指向板PQ,据右手定则可知棒AB向左运动.
,则。
(2) ,带电粒子运动半径。当位移大小第一次达到时,如图所示带电粒子转过的圆心角为600,其运动时间,则。
故带电粒子运动周期,运动时间。
原始的电话机将听筒和话筒串联成一个电路,当自己对着话筒讲话时,会从听筒中听到自己的声音,导致听觉疲劳而影响通话。现代的电话将听筒电路与话筒电路分开,改进的电路原理示意图如图所示,图中线圈I与线圈Ⅱ匝数相等,R0=1.2kΩ,R=3.6kΩ,R为可变电阻。当R调到某一值时,从听筒中就听不到话筒传出的声音了。这时Rx=________kΩ
正确答案
1.8kΩ
【错解分析】错解答:2.4kΩ
没有从原理上把握为什么从听筒中听不到话筒的声音
【正解】话筒是一个声电转换装置,声音信号通过话筒后转换成的电信号从线圈I和线卷Ⅱ两个支路走,两个支路的电流方向相反,若要听筒中听不到话筒的声音要求这两个电流必须大小相等,这样话筒连接的线圈中磁通量为零,听筒连接的线圈中就没有感应电流。
因此,将数据代A可得:Rx=1.8kΩ
正方形金属线框abcd,每边长,总质量m,回路总电阻R,用细线吊住,线的另一端跨过两个定滑轮,挂着一个质量为M的砝码。线框上方为一磁感应强度B的有界匀强磁场区,如图,线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动,当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动。求:
(1)此时磁场对线框的作用力多大?线框匀速上升的速度多大?
(2)线框匀速进入磁场的过程中,重物M有多少重力势能转变为电能?
正确答案
(1) F="Mg-" mg ; v= (2)
(1)当线框上边ab进入磁场,由于线框匀速运动,线框受力平衡,
F+mg=Mg (2分)
F="Mg-" mg (1分)
线圈中产生感应电流I,由楞次定律可知产生阻碍运动的安培力为 (2分)
由公式 (2分)
由欧姆定律可得 (2分)
联立求解得 v= (1分)
(2)由能量守恒可得产生电能为(5分)
用其它方法得出正确结果同样给分。
如图所示,两条相距d=0.2m足够长的平行金属导轨固定在同一倾角为30°的绝缘斜面上,并处于垂直斜面向上的匀强磁场中,磁场的磁感强度B=0.5T,导轨上放着垂直导轨的金属棒ab和cd,质量分别为=0.02kg,
=0.04kg,其电阻均为r=0.1Ω。先控制金属棒cd静止,ab棒在沿斜面向上的拉力F作用下沿斜面向上运动。若金属导轨电阻不计,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2。
求:(1)cd固定不动(2)cd不固定,两种情况下,若使ab棒均以2m/s速度沿斜面向上作匀速运动,作用在ab棒上的拉力F分别多大?g取10m/(要求第一种情况画ab棒受力图,第二种情况画cd棒受力图)
正确答案
(1)0.23N (2)0.26N
如图所示为某一装置的俯视图,M、N为两个竖直放置的平行金属板,相距为0.4 m,L1和L2为与M、N平行的两根金属导轨(两导轨较细,与M、N上边棱处于同一水平面),L1与M以及L2与N的间距都是0. 1 m,两导轨的电阻不计,其右端接有R="0." 3Ω的电阻.现有一长为0. 4 m、电阻为0.2Ω的均匀金属导体棒ab,棒上的a、b、c、d四点分别与M、 N、L1、L2接触良好,且金属棒ab与金属板M、N正交,整个装置放在竖直向下的匀强磁场中.今有一带正电粒子(不计重力)以v0="7" m/s的初速度平行于极板水平入射.求当金属棒ab向何方向以多大速度运动时,可使带电粒子做匀速直线运动?
正确答案
金属棒ab应向右运动.且速度为
金属棒ab应向右运动.设匀强磁场的磁感应强度为B,金属棒的运动速度为v.则金属棒c、d部分的感应电动势为,c、d两点间的内阻由电阻定律可得
Ω,c、d两点间的电势差为
。
两金属板M、N间的电势差为
,
两板间的电场强度为E="0." 875Bv, 欲使带电粒子做匀速直线运动,应使粒子受力平衡,即,得
m/s.
(14分)如图甲所示,MN、PQ为间距L=0.5m足够长的平行导轨,NQ⊥MN,导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°,NQ间连接有一个R=4Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上,磁感应强度为B0=1T。将一根质量为m=0.05kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上,且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒,当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度,已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=0.2C,且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示,设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ
(2)cd离NQ的距离s
(3)金属棒滑行至cd处的过程中,电阻R上产生的热量
(4)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,为使金属棒中不产生感应电流,则磁感应强度B应怎样随时间t变化(写出B与t的关系式)。
正确答案
(1)μ=0.5(2)(3)
(4)
(14分)
解:(1)当v=0时,a=2m/s2 (1分)
(1分)
μ=0.5 (1分)
(2)由图像可知:vm=2m/s 当金属棒达到稳定速度时,有
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
(3) (1分)
(1分)
(1分)
(4)当回路中的总磁通量不变时,金属棒中不产生感应电流。此时金属棒将沿导轨做匀加速运动。
(1分)
(1分)
(1分)
本题考查的是对电磁感应定律和力学综合的相关问题,根据牛顿定律求出摩擦系数,利用安培定则
和电磁感应定律及欧姆定律可以计算出距离,
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