- 电磁感应现象的两类情况
- 共2344题
如图所示,光滑的金属导轨放在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中。平行导轨的宽度d=0.3m,定值电阻R=0.5。在外力F作用下,导体棒ab以v=20m/s的速度沿着导轨向左匀速运动。导体棒和导轨的电阻不计。求:
(1)通过R的感应电流大小;
(2)外力F的大小。
正确答案
略
一光滑金属导轨如图所示,水平平行导轨MN、ST相距=0.5m,竖直半圆轨道NP、TQ直径
均为 D=0.8m,轨道左端用阻值R=0.4Ω的电阻相连.水平导轨的某处有一竖直向上、磁感应强度B=0.06T的匀强磁场.光滑金属杆ab质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω,当它以5m/s的初速度沿水平导轨从左端冲入磁场后恰好能到达竖直半圆轨道的最高点P、Q.设金属杆ab与轨道接触良好,并始终与导轨垂直,导轨电阻忽略不计.取g=10m/s2,求金属杆:
(1)刚进入磁场时,通过金属杆的电流大小和方向;
(2)到达P、Q时的速度大小;
(3)冲入磁场至到达P、Q点的过程中,电路中产生的焦耳热.
正确答案
(1)(6分)∵ 2分
2分
∴ 2分
(2)(6分)恰能到达竖直轨道最高点,金属杆所受的重力提供向心力
∴
(3)(6分)根据能量守恒定律,电路中产生的焦耳热
∴
略
ab和cd为相距0.20m的平行金属导轨,其右端与一阻值R=0.10Ω的电阻相连,电阻为r=0.60Ω的均匀金属棒MN可紧贴平行导轨运动.相距d=0.20m,水平放置的两平行金属板A,B分别与金属棒两端M,N相连.已知MP=PQ=QN,导轨和连线的电阻忽略不计.整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示.当MN以速度向右运动时,恰能使带电微粒以速度
在金属板A,B间做匀速圆周运动,求金属棒MN运动速度
大小的取值范围.(g取10m/
)
正确答案
<0.66m/s
金属棒产生的感应电动势大小E=BL,L=3d,
又在电路abcd中,R两端电压为U=,
式中,
,
即 U=·R=
R,
可得A,B间电压E+U,
以上各式联立可得
B·
, ①
代入数据得;
微粒能够做圆周运动有mg=qE, ②
2E=, ③
作圆周运动半径为R=, ④
且R<, ⑤
①②③④⑤联立得:
<
m/s=0.66m/s.
即金属棒MN运动速度的大小的取值范围为<0.66m/s.
(14分)如图9-11所示,在光滑绝缘的水平面上有一个用一根均匀导体围成的正方形线框abcd,其边长为L,总电阻为R,放在磁感应强度为B.方向竖直向下的匀强磁场的左边,图中虚线MN为磁场的左边界。线框在大小为F的恒力作用下向右运动,其中ab边保持与MN平行。当线框以速度v0进入磁场区域时,它恰好做匀速运动。在线框进入磁场的过程中,
(1)线框的ab边产生的感应电动势的大小为E 为多少?
(2)求线框a、b两点的电势差。
(3)求线框中产生的焦耳热。
正确答案
(1)BLV0
(2)BLV0
(3)
本题考查电磁感应与电路的结合问题,切割磁感线的导体相当于电源,由感应电动势公式E=BLv可求得电动势大小,ab两点间电势差为路端电压,先求出电路中电流,由U=IR求路端电压
或由串联分压原理可求得路端电压,再由焦耳热公式求得线框中产生的焦耳热
如图所示,两根足够长的光滑金属导轨ab、cd竖直放置,导轨间距离为 L1电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求:
(1)磁感应强度的大小
(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率
正确答案
(1) (2)
试题分析:每个灯上的额定电流为 .1分
额定电压为: 1分
(1)最后MN匀速运动故:。 2分
求出: 1分
(2)由:得: 2分
1分
点评:中等难度。本题中导体切割磁感线运动,产生感应电流,使导体受到安培力的作用,从而直接影响到导体的运动.将产生感应电动势的那部分电路等效为电源,分析内外电路结构,应用闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律理顺电学量之间的关系。
如图所示,竖直放置的U形导轨宽为L,上端串有电阻R,磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外.金属棒ab的质量为m,电阻为r,与导轨接触良好,不计摩擦.从静止释放后ab保持水平而下滑,当下滑的高度为h时,达到最大速度.试求:
(1)ab下滑的最大速度m;
(2)在这过程中R所产生的热能.
正确答案
(1)
(2)
在光滑水平地面上,两根彼此平行的光滑导轨PQ、MN相距为L=1m,在它们的末端垂直PQ、MN跨放一金属杆ab,ab的质量为m=0.005kg,在导轨的另一端连接一个已经充电的电容器,电容器的电容C=200F,有一匀强磁场,方向垂直导轨PQ、MN所在平面向下,如图所示,磁感强度为B=0.5T.(除导轨PQ、MN和金属杆ab外其余部分都是绝缘的)当闭合电键K时,ab杆将从导轨上冲出,并沿光滑斜面升到高为0.2m处,这过程电容器两端电压减小了一半,求:
(1)磁场对金属杆ab冲量的大小.
(2)电容器原来充电电压是多少.
正确答案
(1)0.01N·s (2)200V
相距为L=0.20m的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。质量均为m=1.0kg的金属细杆ab.cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为R=1.0Ω。整个装置处于磁感应强度大小为B=0.50T,方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时,cd杆也同时从静止开始沿导轨向下运动。测得拉力F与时间t的关系如图所示。g=10m/s2,求:
(1)杆ab的加速度a和动摩擦因数μ;
(2)杆cd从静止开始沿导轨向下运动达到最大速度所需的时间t0;
(3)画出杆cd在整个运动过程中的加速度随时间变化a—t图像,要求标明坐标值(不要求写出推导过程)。
正确答案
(1)(2)20s (3)图像见解析
(1)经时间t,杆ab的速率
v="at" (1分)
此时,回路中的感应电流为
(1分)
对杆ab由牛顿第二定律得
(2分)
由以上各式整理得:
(1分)
在图线上取两点:,代入上式得
(1分)
(1分)
(2)cd杆受力情况如图,当cd杆所受重力与滑动摩擦力相等时,速度最大即 (2分)
又FN=F安 (1分)
F安="BIL " (1分)
(1分)
(1分)
整理解得 (1分)
(3)图线如图所示(4分):
如图,直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中,ab是一段长为l、电阻为R的均匀导线,ac和bc的电阻可不计,ac长度为。磁场的磁感强度为B,方向垂直纸面向里。现有一段长度为
、电阻为
的均匀导体杆MN架在导线框上,开始时紧靠ac,然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑动,滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触。当MN滑过的距离为
时,导线ac中的电流是多大?方向如何?
正确答案
MN滑过的距离为时,它与bc的接触点为P,如图。由几何关系可知MP长度为
,
MP中的感应电动势
MP段的电阻
MacP和MbP两电路的并联电阻为
由欧姆定律,PM中的电流
ac中的电流
解得
(10分)面积为0.5m2的导体环与5.0Ω的电阻连接成闭合回路。圆环处于垂直纸面向里的磁场中,该磁场的磁感强度随时间的变化规律如图,磁场方向垂直纸面向里为正方向。回路中导线和开关的电阻忽略不计。求:
①线圈中感应电动势的大小;
②电阻R消耗的电功率;
③在下方坐标纸中画出0到0.6s内感应电流随时间变化的图象(设感应电流逆时针方向为正)。
正确答案
解:①根据法拉第电磁感应定律:E感 = ,有:
E感 = =" 2" × 0.5 =" 1" V
②∵此电路是纯电阻电路,
∴P = =
=" 0.2" W
③ I = =
=" 0.2" A
略
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