法拉第电磁感应定律(线框专题)
- 格式:doc
- 大小:178.00 KB
- 文档页数:4
历年高考物理真题精选之黄金30题专题23 法拉第电磁感应定律一、单选题1.(2020·浙江·高考真题)如图所示,固定在水平面上的半径为r 的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场。
长为l 的金属棒,一端与圆环接触良好,另一端固定在竖直导电转轴OO '上,随轴以角速度ω匀速转动。
在圆环的A 点和电刷间接有阻值为R 的电阻和电容为C 、板间距为d 的平行板电容器,有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。
已知重力加速度为g ,不计其它电阻和摩擦,下列说法正确的是( )A .棒产生的电动势为212Bl ω B .微粒的电荷量与质量之比为22gdBr ωC .电阻消耗的电功率为242B r RπωD .电容器所带的电荷量为2CBr ω【答案】 B 【解析】A .如图所示,金属棒绕OO '轴切割磁感线转动,棒产生的电动势21=22r E Br Br ωω=⋅A 错误;B .电容器两极板间电压等于电源电动势E ,带电微粒在两极板间处于静止状态,则Eq mg d =即22212q dg dg dg m E Br Br ωω===B 正确;C .电阻消耗的功率22424E B r P R R ω==C 错误;D .电容器所带的电荷量22CBr Q CE ω==D 错误。
故选B 。
2.(2015·全国全国·高考真题)如图,直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为B ,方向平行于ab 边向上.当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时,a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( )A .U a >U c ,金属框中无电流B .U b >U c ,金属框中电流方向沿a ﹣b ﹣c ﹣aC .U bc =﹣12Bl 2ω,金属框中无电流D .U bc =12Bl 2ω,金属框中电流方向沿a ﹣c ﹣b ﹣a【答案】 C 【解析】因为当金属框绕轴转运时,穿过线圈abc 的磁通量始终为0,故线圈中无感应电流产生,选项BD 错误;但对于bc 与ac 边而言,由于bc 边切割磁感线,故bc 边会产生感应电动势,由右手定则可知,c 点的电势要大于b 点的电势,故U bc 是负值,且大小等于Bl×=Bl 2ω,故选项C 正确;对于导体ac 而言,由右手定则可知,c点的电势大于a 点的电势,故选项A 错误,所以选项C 是正确的.3.(2014·江苏·高考真题)如图所示,一正方形线圈的匝数为n ,边长为a ,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在t ∆时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B 均匀的增大到2B .在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )A .22Ba t ∆B .22nBa t ∆ C .2nBa t ∆D .22nBa t ∆【答案】 B 【解析】在此过程中,线圈中的磁通量改变量大小22222B B a Ba t ϕ-∆=⨯=∆,根据法拉第电磁感应定律22ϕ∆∆===∆∆∆B nBa E n n S t t t ,B 正确; B E nn S t t ϕ∆∆==∆∆,知道S 是有效面积,即有磁通量的线圈的面积.4. (2008·全国·高考真题)矩形导线框abcd 固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。
高考物理《法拉第电磁感应定律》真题练习含答案专题1.如图所示,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 ,以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外,若感应电动势分别为E a 、E b ,则E a ∶E b 为( )A .1∶4B .1∶2C .2∶1D .4∶1 答案:B解析:线框切割磁感线时的感应电动势为E =BLv ,解得E a ∶E b =1∶2,B 正确.2.[2024·湖北省名校联盟联考]今年11月底,襄阳三中举行了秋季运动会,其中“旋风跑”团体运动项目很受学生欢迎.如图是比赛过程的简化模型,一名学生站在O 点,手握在金属杆的一端A 点,其他四名学生推着金属杆AB ,顺时针(俯视)绕O 点以角速度ω匀速转动.已知OA =l ,AB =L 运动场地附近空间的地磁场可看作匀强磁场,其水平分量为B x ,竖直分量为B y ,则此时( )A .A 点电势高于B 点电势B .AB 两点电压大小为B y ω(L 2+2lL )2C .AB 两点电压大小为B y ω(L +l )22D .AB 两点电压大小为B x ωL(L +l) 答案:B解析:地磁场在北半球的磁感应强度斜向下,其竖直分量B y 竖直向下,则金属杆切割B y 产生动生电动势,由右手定则可知电源内部的电流从A 点到B 点,即B 点为电源的正极,故A 点电势低于B 点电势,A 错误;动生电动势的大小为E =Bl v -,解得U BA =B y L ω(L +l )+ωl 2 =B y Lω(L +2l )2,B 正确,C 、D 错误.3.(多选)动圈式扬声器的结构如图(a )和图(b )所示,图(b )为磁铁和线圈部分的右视图,线圈与一电容器的两端相连.当人对着纸盆说话,纸盆带着线圈左右运动能将声信号转化为电信号.已知线圈有n 匝,线圈半径为r ,线圈所在位置的磁感应强度大小为B ,则下列说法正确的是( )A.纸盆向左运动时,电容器的上极板电势比下极板电势高B.纸盆向左运动时,电容器的上极板电势比下极板电势低C.纸盆向右运动速度为v时,线圈产生的感应电动势为2nrBvD.纸盆向右运动速度为v时,线圈产生的感应电动势为2nπrBv答案:BD解析:根据右手定则,可知上极板带负电,下极板带正电,因此下极板电势更高,A项错误,B项正确;每匝有效切割长度为2πr,则E=2πnBvr,C项错误,D项正确.4.如图所示,一根弧长为L的半圆形硬导体棒AB在水平拉力F作用下,以速度v0在竖直平面内的U形框架上匀速滑动,匀强磁场的磁感应强度为B,回路中除电阻R外,其余电阻均不计,U形框左端与平行板电容器相连,质量为m的带电油滴静止于电容器两极板中央,半圆形硬导体棒AB始终与U形框接触良好.则以下判断正确的是()A.油滴所带电荷量为mgdBLv0B.电流自上而下流过电阻RC.A、B间的电势差U AB=BLv0D.其他条件不变,使电容器两极板距离减小,电容器所带电荷量将增加,油滴将向下运动答案:B解析:由右手定则可知,导体棒中电流方向从B到A,电流自上而下流过电阻R,故B正确;弧长为L的半圆形硬导体棒切割磁感线的有效长度D=2Lπ,则A、B间的电势差为U AB=2BLv0π,C错误;油滴受力平衡可得qE=mg,E=U ABd,则油滴所带电荷量为q=πmgd2BLv0,A错误;其他条件不变,使电容器两极板距离减小,由C=εS4πkd知电容器的电容变大,又由Q=UC可知,电容器所带电荷量将增加,电场力变大,油滴将向上运动,故D错误.5.(多选)如图所示,矩形金属框架三个竖直边ab 、cd 、ef 的长都是l ,电阻都是R ,其余电阻不计.框架以速度v 匀速平动地穿过磁感应强度为B 的匀强磁场,设ab 、cd 、ef 三条边先后进入磁场时,ab 边两端电压分别为U 1、U 2、U 3,则下列判断结果正确的是( )A .U 1=13 Blv B .U 2=2U 1C .U 3=0D .U 1=U 2=U 3 答案:AB解析:当ab 边进入磁场时I =E R +R 2=2Blv 3R ,则U 1=E -IR =13Blv ;当cd 边也进入磁场时I =E R +R 2 =2Blv 3R ,则U 2=E -I R 2 =23 Blv ,三条边都进入磁场时U 3=Blv ,A 、B 正确.6.[2024·湖北省武汉市月考](多选)如图所示,电阻不计的平行长直金属导轨水平放置,间距L =1 m .导轨左右端分别接有阻值R 1=R 2=4 Ω的电阻.电阻r =2 Ω的导体棒MN 垂直放置在导轨上,且接触良好,导轨所在区域内有方向竖直向的匀强磁场,大小为B =2 T .在外力作用下棒沿导轨向左以速度v =2 m /s 做匀速直线运动,外力的功率为P ,MN 两端的电势差为U MN ,则以下说法正确的是( )A .U MN =4 VB .U MN =2 VC .P =16 WD .P =4 W 答案:BD解析:棒产生的感应电动势大小为E =BLv =4 V ,外电阻是R 1和R 2并联总电阻为R =2 Ω,MN 两端的电势差为U MN =R R +r E =2 V ,A 错误,B 正确;回路电流为I =ER +r =1 A ,电路总功率为P 总=EI =4 W ,由能量守恒可知外力的功率和电路总功率相同,有P =4 W ,C 错误,D 正确.7.[2024·吉林省长春市模拟]在如图甲所示的电路中,电阻R 1=R 2=R ,圆形金属线圈半径为r 1,线圈导线的电阻也为R ,半径为r 2(r 2<r 1)的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B 随时间t 变化的关系如图乙所示,图线与横、纵轴的交点坐标分别为t 0和B 0,其余导线的电阻不计.闭合开关S ,至t =0的计时时刻,电路中的电流已经稳定,下列说法正确的是( )A .线圈中产生的感应电动势大小为B 0πr 21t 0B .t 0时间内流过R 1的电量为B 0πr 22RC .电容器下极板带负电D .稳定后电容器两端电压的大小为B 0πr 223t 0答案:D解析:由法拉第电磁感应定律知感应电动势为E =ΔΦΔt =ΔB Δt S =πr 22 B 0t 0,A 错误;由闭合电路欧姆定律得感应电流为I =E R +R 1+R 2 =πr 22 B 03Rt 0 ,t 0时间内流过R 1的电量为q =It 0=πr 22 B 03R,B 错误;由楞次定律知圆形金属线圈中的感应电流方向为顺时针方向,金属线圈相当于电源,电源内部的电流从负极流向正极,则电容器的下极板带正电,上极板带负电,C 错误;稳定后电容器两端电压的大小为U =IR 1=B 0πr 223t 0,D 正确.8.(多选)如图所示,长为a ,宽为b ,匝数为n 的矩形金属线圈恰有一半处于匀强磁场中,线圈总电阻为R ,线圈固定不动.当t =0时匀强磁场的磁感应强度的方向如图甲所示,磁感应强度B 随时间t 变化的关系图像如图乙所示,则( )A .线圈中的感应电流的方向先逆时针再顺时针B .回路中感应电动势恒为nB 0ab2t 0C .0~2t 0时刻,通过导线某横截面的电荷量为nB 0abRD .t =0时刻,线圈受到的安培力大小为nB 20 a 2b2t 0R答案:BC解析:由题意可知线圈中磁通量先垂直纸面向外减小,再垂直纸面向里增大,根据楞次定律可知线圈中的感应电流方向始终为逆时针方向,A 错误;根据法拉第电磁感应定律可得线圈中感应电动势的大小为E =n ΔΦΔt =nS ΔB Δt =nabB 02t 0 ,根据闭合电路欧姆定律可得,线圈中电流大小为I =E R =nabB 02Rt 0 ,t =0时刻,线圈受到的安培力大小为F =nB 0I·a =n 2a 2bB 202Rt 0 ,B 正确,D 错误;0~2t 0时刻,通过导线某横截面的电荷量为q =I·2t 0=nabB 0R,C 正确.9.如图所示,足够长通电直导线平放在光滑水平面上并固定,电流I 恒定不变.将一个金属环以初速度v 0沿与导线成一定角度θ(θ<90°)的方向滑出,此后关于金属环在水平面内运动的分析,下列判断中正确的是( )A .金属环做直线运动,速度先减小后增大B .金属环做曲线运动,速度一直减小至0后静止C .金属环最终做匀速直线运动,运动方向与直导线平行D .金属环最终做匀变速直线运动,运动方向与直导线垂直 答案:C解析:金属环周围有环形的磁场,金属环向右运动,磁通量减小,根据“来拒去留”可知,所受的安培力将阻碍金属圆环远离通电直导线,即安培力垂直直导线向左,与运动方向并非相反,故金属环做曲线运动,安培力使金属环在垂直导线方向做减速运动,当垂直导线方向的速度减为零,只剩沿导线方向的速度,然后磁通量不变,无感应电流,水平方向不受外力作用,故最终做匀速直线运动,方向与直导线平行,故金属环先做曲线运动后做直线运动,C 项正确.10.[2024·云南省昆明市模拟]如图甲所示,一匝数N =200的闭合圆形线圈放置在匀强磁场中,磁场垂直于线圈平面.线圈的面积为S =0.5 m 2,电阻r =4 Ω.设垂直纸面向里为磁场的正方向,磁感应强度B 随时间的变化图像如图乙所示.求:(1)2 s 时感应电流的方向和线圈内感应电动势的大小; (2)在3~9 s 内通过线圈的电荷量q 、线圈产生的焦耳热Q. 答案:(1)逆时针,E 1=20 V (2)q =15 C ,Q =150 J解析:(1)由楞次定律知,0~3 s 感应电流磁场垂直纸面向外,感应电流方向为逆时针方向;感应电动势为E 1=N ΔΦ1Δt 1 =N ΔB 1·S Δt 1结合图像并代入数据解得E 1=20 V(2)同理可得3 s ~9 s 内有感应电动势E 2=N ΔΦ2Δt 2 =N ΔB 2·SΔt 2感应电流I 2=E 2r电荷量q =I 2Δt 2 代入数据解得q =15 C 线圈产生的焦耳热Q =I 22 r Δt 2 代入数据得Q =150 J。
一、法拉第电磁感应定律1.如图所示,在磁感应强度B =1.0 T 的有界匀强磁场中(MN 为边界),用外力将边长为L =10 cm 的正方形金属线框向右匀速拉出磁场,已知在线框拉出磁场的过程中,ab 边受到的磁场力F 随时间t 变化的关系如图所示,bc 边刚离开磁场的时刻为计时起点(即此时t =0).求:(1)将金属框拉出的过程中产生的热量Q ; (2)线框的电阻R .【答案】(1)2.0×10-3 J (2)1.0 Ω 【解析】 【详解】(1)由题意及图象可知,当0t =时刻ab 边的受力最大,为:10.02N F BIL ==可得:10.02A 0.2A 1.00.1F I BL ===⨯ 线框匀速运动,其受到的安培力为阻力大小即为1F ,由能量守恒:Q W =安310.020.1J 2.010J F L -==⨯=⨯(2) 金属框拉出的过程中产生的热量:2Q I Rt=线框的电阻:3222.010Ω 1.0Ω0.20.05Q R I t -⨯===⨯2.如图甲所示,一个电阻值为R ,匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路。
线圈的半径为r 1。
在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图乙所示,图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0。
导线的电阻不计,求0至t1时间内(1)通过电阻R1上的电流大小及方向。
(2)通过电阻R1上的电荷量q。
【答案】(1)2020 3n B rRtπ电流由b向a通过R1(2)20213n B r tRtπ【解析】【详解】(1)由法拉第电磁感应定律得感应电动势为22022n B rBE n n rt t tππ∆Φ∆===∆∆由闭合电路的欧姆定律,得通过R1的电流大小为20233n B rEIR Rtπ==由楞次定律知该电流由b向a通过R1。
(2)由qIt=得在0至t1时间内通过R1的电量为:202113n B r tq ItRtπ==3.如图(a)所示,一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路,线圈的半径为r1, 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0,导线的电阻不计.求(1) 0~t0时间内圆形金属线圈产生的感应电动势的大小E;(2) 0~t1时间内通过电阻R1的电荷量q.【答案】(1)202n B rEtπ=(2)20123n B t rqRtπ=【解析】【详解】(1)由法拉第电磁感应定律E ntφ∆=∆有202n B rBE n St tπ∆==∆①(2)由题意可知总电阻R总=R+2R=3 R②由闭合电路的欧姆定律有电阻R1中的电流EIR=总③0~t1时间内通过电阻R1的电荷量1q It=④由①②③④式得20123n B t rqRtπ=4.如图所示,两平行光滑的金属导轨MN、PQ固定在水平面上,相距为L,处于竖直向下的磁场中,整个磁场由n个宽度皆为x0的条形匀强磁场区域1、2、3、…n组成,从左向右依次排列,磁感应强度的大小分别为B、2B、3B、…nB,两导轨左端MP间接入电阻R,一质量为m的金属棒ab垂直于MN、PQ放在水平导轨上,与导轨电接触良好,不计导轨和金属棒的电阻。
法拉第电磁感应定律一:感应电流(电动势)产生的条件(1)感应电流产生条件:(2)感应电动势产生条件:1.关于电磁感应,下列说法正确的是()A. 线圈中磁通量变化越大,产生的感应电动势越大B. 在电磁感应现象中,有感应电动势,就一定有感应电流产生C. 闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生D. 磁感应强度与导体棒及其运动方向相互垂直时,可以用右手定则判断感应电流的方向2.图中能产生感应电流的是()A. B. C. D.3.如图所示,一个闭合三角形导线框位于竖直平面内,其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且相距很近(但不重叠)的水平直导线,导线中通以图示方向的恒定电流。
不计阻力,线框从实线位置由静止释放至运动到直导线下方虚线位置过程中()A. 线框中的磁通量为零时其感应电流也为零B. 线框中感应电流方向先为顺时针后为逆时针C. 线框减少的重力势能全部转化为电能D. 线框受到的安培力方向始终竖直向上4.如图所示,一个U形金属导轨水平放置,其上放有一根金属导体棒ab,有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为θ。
在下列各过程中,一定能在闭合回路中产生感应电流的是()A. ab向右运动,同时使θ角增大(0<θ<90°)B. 磁感应强度B减小,同时使θ角减小C. ab向左运动,同时减小磁感应强度BD. ab向右运动,同时增大磁感应强度B和角θ(0<θ<90°)5.如图所示,有一矩形闭合导体线圈,在范围足够大的匀强磁场中运动、下列图中回路能产生感应电动势的是()A. 水平运动B. 水平运动C. 绕轴转动D. 绕轴转动二:楞次定律(右手定则)内容:6.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动。
金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。
专题:法拉第电磁感应定律1一、【有效预习】1.如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n ,面积为S .若在t 1到t 2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B 1均匀增加到B 2,则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差φa -φb ( )A .恒为nS (B 2-B 1)t 2-t 1B .从0均匀变化到nS (B 2-B 1)t 2-t 1C .恒为-nS (B 2-B 1)t 2-t 1D .从0均匀变化到-nS (B 2-B 1)t 2-t 1二、【课堂提升】1.A 、B 两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成,它们的半径之比r A ∶r B =2∶1,在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直于两导线环所在的平面,如图所示。
在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中,下列说法正确的是( )A .两导线环内所产生的感应电动势相等B .A 环内所产生的感应电动势大于B 环内所产生的感应电动势C .流过A 、B 两导线环的感应电流的大小之比为1∶4D .流过A 、B 两导线环的感应电流的大小之比为1∶12.如图甲所示,abcd 是匝数为100匝、边长为10 cm 、总电阻为 Ω的正方形闭合导线圈,放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中,磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图乙所示,则以下说法正确的是( )A .导线圈中产生的是交变电流B .在t = s 时导线圈产生的感应电动势为1 VC .在0~2 s 内通过导线横截面的电荷量为20 CD .在t =1 s 时,导线圈内电流的瞬时功率为10 W3.有一变化的匀强磁场垂直于如图甲所示的线圈平面,若规定磁场垂直线圈平面向里为磁感应强度B 的正方向,电流从a 经R 流向b 为电流的正方向。
现已知R 中的感应电流I 随时间t 变化的图象如图乙所示,那么垂直穿过线圈平面的磁场可能是图中的()4.如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=m.导轨右端接有阻值R=1 Ω的电阻,导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好,导体棒及导轨的电阻均不计,导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,bd连线与导轨垂直,长度也为L。
法拉第电磁感应定律(第5讲)倾向于专题单杆平动切割专题1.(2003沪)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场出磁场,如图中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行。
现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移所示,则在移出过程中线框一边a 、b 两点间的电势差绝对值最大的是A. B. C. D.2.(2009上海)如图,金属棒ab 置于水平放置的U 形光滑导轨上,在ef 右侧存在有界匀强磁场B ,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef 左侧的无磁场区域cdef 内有一半径很小的金属圆环L ,圆环与导轨在同一平面内。
当金属棒ab 在水平恒力F 作用下从磁场左边界ef 处由静止开始向右运动后,圆环L 有_____(填收缩、扩张)趋势,圆环内产生的感应电流______(填变大、变小、不变)。
3.(2009山东)如图所示,一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路。
虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁场。
方向垂直于回路所在的平面。
回路以速度v 向右匀速进入磁场,直径CD 始络与MN 垂直。
从D 点到达边界开始到C 点进入磁场为止,下列结论正确的是A .感应电流方向不变B .CD 段直线始终不受安培力C .感应电动势最大值E m =BavD .感应电动势平均值BavE π41=4.(2010新课标)如图所示,两个端面半径同为R 的圆柱铁芯同轴水平放置,相对的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场。
一铜质细直棒ab 水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直。
让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为0.2R 时铜棒中电动势大小为E 1,下落距离为0.8R 时电动势大小为E 2。
忽略涡流损耗和边缘效应。
关于E 1、E 2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性,下列判断正确的是 A .E 1>E 2,a 端为正 B .E 1>E 2,b 端为正 C .E 1<E 2,a 端为正 D .E 1<E 2,b 端为正5.(2007四川)如图所示,矩形线圈 abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P 1和P 2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时A .线圈绕P 1转动时的电流等于绕P 2转动时的电流B .线圈绕P 1转动时的电动势小于绕P 2转动时的电动势C .线圈绕P 1和P 2转动时电流的方向相同,都是 a →b →c →dD .线圈绕P 1转动时dc 边受到的安培力大于绕P 2转动时dc 边受到的安培力B MN6.(2007四川)如图所示,P 、Q 为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨,间距为L 1,处在竖直向下、磁感应强度大小为B 1的匀强磁场中。
法拉第电磁感应定律(第6讲)倾向于专题
【线框与电量、能量专题】
1.均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd ,每边长为L ,总电阻为R ,总质量为m 。
将其置于磁感强度
为B 的水平匀强磁场上方h 处,如图所示。
线框由静止自由下落,线框平面保持在坚直平面内,且cd 边始终与水平的磁场边界平行。
当cd 边刚进入磁场时,求: (1)线框中产生的感应电动势大小; (2)cd 两点间的电势差大小;
(3)若此时线框加速度恰好为零,求线框下落的高度h 所应满足的条件。
2.如图所示,在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合金属线框abcd ,其边长为l 、质量为m ,金属线框与水平面的动摩擦因数为μ。
虚线框a ′b ′c ′d ′内有一匀强磁场,磁场方向竖直向下。
开始时金属线框的ab 边与磁场的d′c′边重合。
现使金属线框以初速度v 0沿水平面滑入磁场区域,运动
一段时间后停止,此时金属线框的dc 边与磁场区域的d′c′边距离为l 。
在
这个过程中,金属线框产生的焦耳热为
A .2012mv μmgl +
B .201
2mv μmgl -
C .20122mv μmgl +
D .201
22
mv μmgl -
3.如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd ,现将导体框分别朝两个方向以v 、3v 速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中( ) A .导体框中产生的感应电流方向相同 B .导体框中产生的焦耳热相同
C .导体框ad 边两端电势差相同
D .通过导体框截面的电量相同
4.如图所示,相距为d 的两水平虚线p 1,p 2表示方向垂直纸面向里的匀强磁场的上下边界,磁场的磁感应强度为B 。
正方形线框abcd 的边长为L (L <d ),质量为m ,电阻为R ,线框处在磁场正上方,ab 边与虚线p 1相距h 。
线框由静止释放,下落过程中线框平面始终在竖直平面内, 线框的ab 边刚进人磁场时的速度和ab 边刚离开磁场时的速度相同。
在线框从进入到全部穿过磁场的过程中,下列说法正确的是 A .线框克服安培力所做的功为mgd B .线框克服安培力所做的功为mgL
C .线框的最小速度为22mgR
D
a ′ ′
5.如图所示,A 、B 为不同金属制成的正方形线框,导线粗细相同,A 的边长是B 的2倍,A 的密度是B 的1/2,A 的电阻是B 的4倍,当它们的下边在同一高度竖直下落,垂直进入如图所示的磁场时,A 框恰能匀速下落,那么( ) A.B 框也将匀速下落
B.进入磁场后,A 、B 中感应电流强度之比是2 1
C.两线框全部进入磁场的过程中,通过截面的电量相等
D.两线框全部进入磁场的过程中,消耗的电能之比为2:1 6.(2009安徽)如图甲所示,一个电阻为R 、面积为S 的矩形导线框abcd ,水平放置在匀强磁场中,磁场的
磁感应强度为B ,方向与ad 边垂直并与线框平面成45º角,o 、o ´分别是ab 和cd 边的中点。
现将线框右半边obco ´绕oo ´逆时针旋转90º
A
.
2
R
B
.
R
C .
BS R
D .0
7.如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图,一个半径r=0.10m 、匝数n=20的线圈套在永久磁铁槽中,磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布(其右视图如图乙所示).在线圈所在位置磁感应强度B 的大小均为B =0.20T ,线圈的电阻为R 1=0.50Ω,它的引出线接有R
2=9.5Ω的小电珠L .外力推动线圈框架的P 端,使线圈沿轴线做往复运动,便有电流通过电珠.当线圈向右的位移x 随时间t 变化的规律如图丙所示时(x 取向右为正).求:
(1)线圈运动时产生的感应电动势E 的大小;2V
(2)线圈运动时产生的感应电流I 的大小,并在图丁中画出感应电流随时间变化的图象,至少画
出0~0.4s 的图象(在图甲中取电流由C 向上通过电珠L 到D 为正);0.2A (3)每一次推动线圈运动过程中作用力F 的大小;0.5N (4)该发电机的输出功率P .0.38W
A B /s 丙
/s 乙 甲
8.2006年7月1日,世界上海拔最高、线路最长的青藏铁路全线通车,青藏铁路安装的一种电磁装置可以向控制中心传输信号,以确定火车的位置和运动状态,其原理是将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面,如图甲所示(俯视图),当它经过安放在两铁轨间的线圈时,线圈便产生一个电信号传输给控制中心.线圈边长分别为l 1和l 2,匝数为n ,线圈和传输线的电阻忽略不计.若火车通过线圈时,控制中心接收到线圈两端的电压信号u 与时间t 的关系如图乙所示(ab 、cd 均为直线),t 1、t 2、t 3、t 4是运动过程的四个时刻,则火车( )
A .在t 1~t 2时间内做匀加速直线运动
B .在t 3~t 4时间内做匀减速直线运动
C .在t 1~t 2时间内加速度大小为
21
121()u u nBl t t -- D .在t 3~ t 4时间内平均速度的大小为341
2u u nBl +
9. 如图所示,正方形导线框ABCD 、abcd 的边长均为L ,电阻均为R ,质量分别为2m 和m ,它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端,且正方形导线框与定滑轮处于同一竖直平面内。
在两导线框之间有一宽度为2L 、磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场。
开始时导线框ABCD 的下边与匀强磁场的上边界重合,导线框abcd 的上边到匀强磁场的下边界的距离为L 。
现将系统由静止释放,当导线框ABCD 刚好全部进入磁场时,系统开始做匀速运动。
不计摩擦和空气阻力,则
A .两线框刚开始做匀速运动时轻绳上的张力F T =2mg
B .系统匀速运动的速度大小22
mgR
v B L =
C .导线框abcd 通过磁场的时间23
3B L t mgR
=
D .两线框从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热
332
4434-2m g R Q mgL B L =
10.如图所示,一边长L = 0.2m ,质量=1m 0.5kg ,电阻R = 0.1Ω的正方形导体线框abcd ,与一质量为
=2m 2kg 的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。
起初ad 边距磁场下边界为=1d 0.8m ,磁感应强度B =2.5T ,磁场宽度=2d 0.3m ,物块放在倾角θ=53°的斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。
现将物
块由静止释放,经一段时间后发现当ad 边从磁场上边缘穿出时,线框恰好做匀速运动。
(g 取10m/s ,sin53°=0.8,cos53°= 0.6)求:
(1)线框ad 边从磁场上边缘穿出时速度的大小2m/s (2)线框刚刚全部进入磁场时动能的大小0.9J (3)整个运动过程线框产生的焦耳热为多少1.5J。