东北林业大学 大学物理电磁感应习题

1．一铁心上绕有线圈100匝，已知铁心中磁通量与时间的关系为t sin .Φπ51008-⨯=，求在s .t 21001-⨯=时，线圈中的感应电动势。

2．如图所示，用一根硬导线弯成半径为r 的一个半圆。

使这根半圆形导线在磁感强度为 B 的匀强磁场中以频率f 旋转，整个电路的电阻为R ，求感应电流的表达式和最大值。

解：由于磁场是均匀的，故任意时刻穿过回路的磁通量为θcos )(0BS Φt Φ+=其中Φ0等于常量，S 为半圆面积，ft t πϕωϕθ200+=+= )2cos(21)(020ϕππ++=ft B r Φt Φ根据法拉第电磁感应定律，有)2sin(d d 022ϕππε+=-=ft fB r t Φ因此回路中的感应电流为 )2sin()(022ϕππε+==ft R fBr R t I则感应电流的最大值为R fBr I 22m π= 3．如图所示，金属杆 AB 以匀速v = 2.0 m .s -1平行于一长直导线移动，此导线通有电流 I = 40 A 。

问：此杆中的感应电动势为多大？杆的哪一端电势较高？解1：杆中的感应电动势为 V 1084.311ln 2d 2d )(501.11.00AB AB -⨯-=-=-=⋅⨯=⎰⎰πμπμεIv x v x I l B v 式中负号表示电动势方向由B 指向A ，故点A 电势较高。

解2：对于 右图，设杆AB 在一个静止的U 形导轨上运动，并设顺时针方向为回路ABCD 的正向，根据分析，在距直导线x 处，取宽为d x 、长为y 的面元d s ，则穿过面元的磁通量为x y x I Φd 2d d 0πμ=⋅=S B穿过回路的磁通量为11ln 2d 2d 01.11.00πμπμIy x y x I ΦΦS -===⎰⎰回路的电动势为V 1084.311ln 2d d 11ln 2d d 500-⨯-=-=-==πμπμεIv t y I t Φ由于静止的U 形导轨上电动势为零，所以 V 1084.35AB -⨯-==εε式中负号说明回路电动势方向为逆时针，对AB 导体来说电动势方向应由B 指向A ，故点A 电势较高。

磁场、电磁感应练习题一、选择题1. 两条无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I ，I 以tId d 的变化率增长。

一矩形线圈位于导线平面内（如图）则: (A) 线圈中无感应电流.(B) 线圈中感应电流为顺时针方向. (C) 线圈中感应电流为逆时针方向.(D) 线圈中感应电流方向不确定. [ ]2. 四条皆垂直于纸面的载流细长直导线，每条中的电流强度皆为I ，这四条导线被纸面截得的断面，如图所示。

它们组成了边长为2a 的正方形的四个角顶，每条导线中的电流流向如图所示。

则在图中正方形中心点O 的 磁感强度的大小为:(A)B=aπμ02I. (B)B=I aπμ220(C)B=0. (D)B=I aπμ0[ ]3.顺磁物质的磁导率：(A)比真空的磁导率略小。

（B ）比真空的比磁导率略大。

（C ）远小于真空中的磁导率。

（D ）远大于真空的磁导率。

[ ] 4.在均匀磁场中，有两个平面线圈，其面积A 1= 2A 2，通有电流I 1=2 I 2，它们所受的最大磁力矩之比M 1/M 2等于：（A ）1. （B ）2. （C ）4. （D ）1/4.5.在感生电场中电磁感应定律可写成 dt d l d E Lk Φ-=⋅→→⎰ ，式中→k E 为感生电场的电场强度。

此式表明：（A ）闭合曲线L 上→k E 处处相等。

（B ）感生电场是保守场。

（C ）感生电场的电场线不是闭合曲线。

（D ）在感生电场中不能像对静电场那样引入电势的概念。

[ ] 6. 无限长直导线在P 处弯成半径为R 的圆，当通以电流I 时，求在圆心O 点的磁感强度大小于: [ ] )11(4)()11(2)(0)(4)(2)(0000πμπμμπμ+-RIE RID C RIB RI A二、1图二、填空题1.两根长直导线通有电流I ，图示有三种环路，在每种情况下⎰⋅ll Bd 等于（对环路a ）； （对环路b ）； （对环路c ）；2 .一带电粒子平行磁场线射入匀强磁场，则它作 运动； 一带电粒子垂直磁场线射入匀强磁场，则它作 运动；一带电粒子与磁场线成任意角射入匀强磁场，则它作 运动。

电磁感应练习卷班级:_____________ 姓名:_____________ 学号:_____________一 选择题 (共30分)1. (本题 3分)(1932) 如图所示，一矩形金属线框，以速度vv从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到无场空间中．不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系？(从线圈刚进入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正)[ ] Bv IO(D)IO (C)O (B)I2. (本题 3分)(2145) 两根无限长平行直导线载有大小相等方向相反的电流I ，并各以d I /d t 的变化率增长，一矩形线圈位于导线平面内(如图)，则：(A) 线圈中无感应电流．(B) 线圈中感应电流为顺时针方向． (C) 线圈中感应电流为逆时针方向．(D) 线圈中感应电流方向不确定． ［ ］ I3. (本题 3分)(2490) 在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈，开始时线圈与导线在同一平面内，且线圈中两条边与导线平行，当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方向的平动时，线圈中的感应电流(A) 以情况Ⅰ中为最大． (B) 以情况Ⅱ中为最大．(C) 以情况Ⅲ中为最大． (D) 在情况Ⅰ和Ⅱ中相同． ［ ］4. (本题 3分)(2756) 在一通有电流I 的无限长直导线所在平面内，有一半径为r 、电阻为R 的导线小环，环中心距直导线为a ，如图所示，且a >> r ．当直导线的电流被切断后，沿着导线环流过的电荷约为(A))11(220r a a R Ir +−πμ (B) a r a R Ir +ln 20πμ (C) aR Ir 220μ (D) rRIa 220μ ［ ］5. (本题 3分)(2125) 如图，长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B v中以速度v v移动，直导线ab 中的电动势为(A) Bl v ． (B) Bl v sin α． (C) Bl v cos α． (D) 0． ［ ］ B v6. (本题 3分)(2332) 两个通有电流的平面圆线圈相距不远，如果要使其互感系数近似为零，则应调整线圈的取向使(A) 两线圈平面都平行于两圆心连线． (B) 两线圈平面都垂直于两圆心连线．(C) 一个线圈平面平行于两圆心连线，另一个线圈平面垂直于两圆心连线． (D) 两线圈中电流方向相反． ［ ］7. (本题 3分)(5492) 在一个塑料圆筒上紧密地绕有两个完全相同的线圈aa ′和bb ′，当线圈aa ′和bb ′如图(1)绕制时其互感系数为M 1，如图(2)绕制时其互感系数为M 2，M 1与M 2的关系是(A) M 1 = M 2 ≠0． (B) M 1 = M 2 = 0． (C) M 1 ≠M 2，M 2 = 0．(D)M 1 ≠M 2，M 2 ≠0． ［ ］图(2)8. (本题 3分)(5677) 真空中两根很长的相距为2a 的平行直导线与电源组成闭合回路如图．已知导线中的电流为I ，则在两导线正中间某点P 处的磁能密度为(A)200)2(1a I πμμ . (B) 200)2(21a I πμμ . (C)200(21aI πμμ. (D) 0 . [ ]9. (本题 3分)(2420) 在圆柱形空间内有一磁感强度为B v 的均匀磁场，如图所示．B v的大小以速率d B /d t 变化．在磁场中有A 、B 两点，其间可放直导线AB 和弯曲的导线AB ，则(A) 电动势只在AB 导线中产生． (B) 电动势只在AB 导线中产生．(C) 电动势在AB 和AB 中都产生，且两者大小相等．(D) AB 导线中的电动势小于AB 导线中的电动势． ［ ］10. (本题 3分)(2790)对位移电流，有下述四种说法，请指出哪一种说法正确． (A) 位移电流是指变化电场．(B) 位移电流是由线性变化磁场产生的．(C) 位移电流的热效应服从焦耳─楞次定律．(D) 位移电流的磁效应不服从安培环路定理． ［］二 填空题 (共30分)11. (本题 4分)(2128) 如图所示，在一长直导线L 中通有电流I ，ABCD 为一矩形线圈，它与L 皆在纸面内，且AB 边与L 平行．(1) 矩形线圈在纸面内向右移动时，线圈中感应电动势方向为________________________________．(2) 矩形线圈绕AD 边旋转，当BC 边已离开纸面正向外运动时，线圈中感应动势的方向为_________________________．I12. (本题 3分)(2133) 载有恒定电流I 的长直导线旁有一半圆环导线cd ，半圆环半径为b ，环面与直导线垂直，且半圆环两端点连线的延长线与直导线相交，如图．当半圆环以速度v v沿平行于直导线的方向平移时，半圆环上的感应电动势的大小是____________________．Iv的方向13. (本题 5分)(2134) 金属杆AB 以匀速v =2 m/s 平行于长直载流导线运动，导线与AB 共面且相互垂直，如图所示．已知导线载有电流I = 40 A ，则此金属杆中的感应电动势E i =____________，电势较高端为______．(ln2 = 0.69)B14. (本题 4分)(2317) 半径为L 的均匀导体圆盘绕通过中心O 的垂直轴转动，角速度为ω，盘面与均匀磁场B v垂直，如图．(1) 图上Oa 线段中动生电动势的方向为_________________．(2) 填写下列电势差的值(设ca 段长度为d )：U a －U O =__________________．U a －U b =__________________．U a －U c =__________________．15. (本题 3分)(2413) 一段直导线在垂直于均匀磁场的平面内运动．已知导线绕其一端以角速度ω转动时的电动势与导线以垂直于导线方向的速度v v作平动时的电动势相同，那么，导线的长度为____________________．16. (本题 3分)(2510) 如图所示，一段长度为l 的直导线MN ，水平放置在载电流为I的竖直长导线旁与竖直导线共面，并从静止由图示位置自由下落，则t 秒末导线两端的电势差=−N MU U ______________________．I17. (本题 4分)(5147) 真空中两条相距2a 的平行长直导线，通以方向相同，大小相等的电流I ，O 、P 两点与两导线在同一平面内，与导线的距离如图所示，则O 点的磁场能量密度w m o =___________，P 点的磁场能量密度w mr =__________________．18. (本题 4分)(2180) 写出麦克斯韦方程组的积分形式：_____________________________，_____________________________， _____________________________，_____________________________．三 计算题 (共60分)19. (本题10分)(2140) 两相互平行无限长的直导线载有大小相等方向相反的电流，长度为b 的金属杆CD 与两导线共面且垂直，相对位置如图．CD 杆以速度v v平行直线电流运动，求CD 杆中的感应电动势，并判断C 、D 两端哪端电势较高？a a bI I C D v v20. (本题10分)(0315) 如图所示，在马蹄形磁铁的中间A 点处放置一半径r =1 cm 、匝数N =10匝的小线圈，且线圈平面法线平行于A 点磁感应强度，今将此线圈移到足够远处，在这期间若线圈中流过的总电荷为Q =π×10-5 C ，试求A 点处磁感强度是多少？(已知线圈的电阻R =10 Ω，线圈的自感忽略不计)21. (本题10分)(2150) 如图所示，两条平行长直导线和一个矩形导线框共面．且导线框的一个边与长直导线平行，他到两长直导线的距离分别为r 1、r 2．已知两导线中电流都为t I I ωsin 0=，其中I 0和ω为常数，t 为时间．导线框长为a 宽为b ，求导线框中的感应电动势．IIOxr 1r 2ab22. (本题10分)(2407) 如图所示，一电荷线密度为λ的长直带电线(与一正方形线圈共面并与其一对边平行)以变速率v =v (t )沿着其长度方向运动，正方形线圈中的总电阻为R ，求t 时刻方形线圈中感应电流i (t )的大小(不计线圈自身的自感)．23. (本题10分)(2737) 两根平行无限长直导线相距为d ，载有大小相等方向相反的电流I ，电流变化率d I /d t =α >0．一个边长为d 的正方形线圈位于导线平面内与一根导线相距d ，如图所示．求线圈中的感应电动势E ，并说明线圈中的感应电流是顺时针还是逆时针方向．24. (本题10分)(0314) 载有电流的I 长直导线附近，放一导体半圆环MeN 与长直导线共面，且端点MN 的连线与长直导线垂直．半圆环的半径为b ，环心O 与导线相距a ．设半圆环以速度 v v平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向以及MN 两端的电压U M − U N．。

Ei
ε oa =
∫
o
E i dl = 0
R
r
线段ab内的感生电动势 线段 内的感生电动势 补上两个半径oa和 与 构成回路 构成回路obao 补上两个半径 和bo与ab构成回路
× × × B(t) × × ×
dΦm ε obao = ε ob + ε ba + ε ao = dt
εao = 0 εob = 0
2πB0 a ω εa = cos ωt 3
3
R
2πB0 R ω εb = cos ωt 3
3
b
a
习题指导P 习题指导 105
10
电磁感应作业: 电磁感应作业:7
如图所示,一矩形金属线框, 如图所示,一矩形金属线框,以速度 v 从无场 空间进入一均匀磁场中,然后又从磁场中出来, 空间进入一均匀磁场中,然后又从磁场中出来, 到无场空间中.不计线圈的自感, 到无场空间中.不计线圈的自感,用图线正确 表示线圈中的感应电流对时间的函数关系. 表示线圈中的感应电流对时间的函数关系. 从线圈刚进入磁场时刻开始计时, 以顺时针 (从线圈刚进入磁场时刻开始计时,I以顺时针 方向为正.) 方向为正.)
dB ε ba = Soab dt dB ε = Soab dt
a b
a × × × b
o
习题指导P 习题指导 109 选择题2-4 . 选择题
均匀磁场被封闭在半径R 均匀磁场被封闭在半径 R 的无限长圆柱内 , 磁场 随时间变化 , 有闭合导 体线框L 体线框L1和L2置于图示位 置.
dB dt
o
(D) 铜盘上无感应电流产生,铜盘边缘处 铜盘上无感应电流产生, 电势最高. 电势最高. (E) 铜盘上无感应电流产生,铜盘中心处 铜盘上无感应电流产生, 电势最高. 电势最高.