电磁感应综合典型例题Word文档下载推荐.docx
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(2)此时圆环上发热损耗的电功率.
4.图1装置中a、b是两根平行直导轨,MN和OP是垂直跨在a、b上并可左右滑动的两根平行直导线,每根长为L导轨上接入阻值分别为R和2R的两个电阻和一个板长为L'
、间距为d的平行板电容器.整个装置放在磁感强度B垂直导轨平面的匀强磁场中.当用外力使MN以速率2v向右匀速滑动、OP以速率v向左匀速滑动时,两板间正好能平衡一个质量为m的带电微粒,试问
(1)微粒带何种电荷?
电量是多少?
(2)外力的机械功率和电路中的电功率各是多少?
5.如图所示,在直线MN右边的磁场方向垂直纸面向外,磁感强度B=0.3T,左边是与它方向相反,磁感强度大小相等的磁场。
用一根电阻为R=0.4Ω的导线制成一个半径为r=0.1m,顶角为90°
角的两个角交叉的闭合回路ABCDA。
回路在磁场中以MN上的一点O为轴,以角速度ω=200rad/s顺时针方向转动。
求:
若以OA边恰在OM位置开始计时,回路转过1/4周期的时间内,感应电流多大?
方向如何?
6.如右图所示,线圈由A位置开始下落,在磁场中受到的磁场力如果总小于它的重力,则它在A、B、C、D四个位置(B、D位置恰好线圈有一半在磁场中)时,加速度关系为:
A.aA>aB>aC>aD B.aA=aC>aB>aD
C.aA=aC>aD>aB D.aA=aC>aB=aD
7.如图所示,槽中有两铜棒,左侧液面下有5.6×
10-3gFe,溶液为足量的CuSO4。
两铜棒上分别由两导线接在导轨ab两端,导轨足够长,导轨ac、eg两段光滑且有垂直向里的大小为2T的磁场。
ce间无磁场但粗糙,长为2m,且μ=0.9。
导轨宽1m,导轨上有质量为1kg的静止金属棒MN,电阻为2Ω。
设开关闭合时开始反应,反应时电流恒定,且MN到达c点时Fe正好反应完且此时MN已匀速运动一段时间,当MN到达c点时,打开开关,到ef时又闭合开关,从ef开始经2sMN静止。
求最后池中右侧铜棒的质量增加了多少?
8.有一种磁性加热装置,其关键部分由焊接在两个等大的金属圆环上的n根间距相等的平行金属条组成,成“鼠笼”状。
如图所示,每根金属条的长度为L,电阻为R,金属环的直径为D,电阻不计,图中虚线所示的空间范围内存在着磁感强度为B的匀强磁场,磁场的宽度恰好等于“鼠笼”金属条的间距。
当金属环以角速度ω绕两圆环的圆心的轴OO'
旋转时,始终有一根金属条在垂直切割磁感线。
“鼠笼”的转动由一台电动机带动,这套设备的效率为η,求电动机输出的机械功率。
9.对楞次定律的理解下面说法中不正确的是:
A.应用楞次定律本身只能确定感应电流的磁场方向
B.应用楞次定律确定感应电流的磁场方向后,再由安培定则确定感应电流的方向
C.楞次定律所说的“阻碍”是指阻碍原磁场的变化,因而感应电流的磁场方向也可能与原磁场方向相同
D.楞次定律中“阻碍”二字的含义是指感应电流的磁场与原磁场的方向相反
10.如图所示,固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd,各边长为l,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽略的铜线。
磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。
现有一与ab段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导体框上,如图所示,PQ以恒定速度υ从ad滑向bc,当滑过
l的距离时,通过aP段电阻丝的电流多大?
11.如图所示,竖直放置的长直导线通以恒定电流,有一矩形线框与导线在同一平面。
在下列情况中线圈产生感应电流的是:
A.导线中电流变大
B.线框向右平动
C.线框向下平动
D.线框以ab边为轴转动
E.线框以直导线为轴转动
12.如图所示,R1=R2=R3=R4=10Ω,E=12V,内阻不计。
ab是一根裸导线,两端套在两根延伸在匀强磁场中的裸导线上。
磁场的磁感应强度B=0.5T,ab长L=0.5m,电阻不计,可以自由滑动。
(1)当S断开时,求电流表和电压表示数。
(2)当S闭合的瞬间,ab被卡住不动,求电流表和电压表的示数,以及ab所受的磁场力。
(3)当ab自由滑动后,它将向什么方向运动?
电流表和电压表的示数如何变化?
请做定性说明。
(4)当电压表示数逐渐接近12V时,电流表的示数将怎样?
ab的速度最后将趋向多大?
(5)限制ab的速度在16m/s,求电压表和电流表的示数。
13.关于闭合电路中感应电动势的大小,以下说法中正确的是:
A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
B.跟穿过这一闭合电路的磁感强度成正比
C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
14.关于磁通量的概念,以下说法正确的是:
A.磁感应强度越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
B.磁感应强度越大,线圈面积越大,穿过闭合回路的磁通量也越大
C.穿过线圈的磁通量为零时,磁感应强度不一定为零
D.磁通量发生变化时,磁通密度也一定发生变化
15.如图所示,a、b是两个相同的小灯泡。
灯泡电阻为r,r>R。
L是一个自感系数相当大的线圈,它的电阻跟R相等。
由于自感现象,开关S接通和断开时,下列说法中正确的是:
A.开关接通时,看到a先亮,b后亮
B.开关接通时,Ia=Ib
C.开关断开时,看到b先暗,a先亮一下再暗
D.开关断开时,Ia=Ib
1. 【分析】线框通过磁场的过程中,动能不变。
根据能的转化和守恒,重力对线框所做的功全部转化为线框中感应电流的电能,最后又全部转化为焦耳热.所以,线框通过磁场过程中产生的焦耳热为
Q=WG=mg—2h=2mgh.
【解答】2mgh。
2.【分析】线圈进入磁场后受到向上的磁场力,恰作匀速运动时必满足条件:
磁场力=重力.由此可算出B并由运动学公式可算出h2。
由于通过磁场时动能不变,线圈重力势能的减少完全转化为电能,最后以焦耳热形式放出.
【解答】线圈自由下落将进入磁场时的速度
(l)线圈的下边进入磁场后切割磁感线产生感应电流,其方向从左至右,使线圈受到向上的磁场力.匀速运动时应满足条件
(2)从线圈的下边进入磁场起至整个线圈进入磁场做匀速运动的时间
以后线圈改做a=g的匀加速运动,历时
所对应的位移
所以磁场区域的高度
(3)因为仅当线圈的下边在磁场中、线圈做匀速运动过程时线圈内才有感应电流,此时线圈的动能不变,由线圈下落过程中重力势能的减少转化为电能,最后以焦耳热的形式释放出来,所以线圈中产生的热量
【说明】这是力、热、电磁综合题,解题过程要分析清楚每个物理过程及该过程遵守的物理规律,列方程求解。
3.【分析】
直导线在磁场中做切割磁感线的运动,产生感应电动势。
产生感应电动势的这部分电路是电源。
这部分电路端点的电压为路端电压。
根据电磁感应的规律可以确定感应电动势的大小和方向。
直导线与圆环组成闭合回路,其等效电路为图。
由几何关系,确定AB的长及R1、R2电阻的大小。
圆环上发热损耗的功率即电源输出功率或外电阻上消耗的功率。
【解答】
(1)设直导线AB段的长度为l,圆环的直径为D,直导线AB段产生的感应电动势为E,则:
根据题设几何关系,l=D/2=0.40m。
所以,电动势
运用右手定则可判定,直导线AB段中感应电流的方向由A向B,B端电势高于A端.
AB段直导线电阻为电源内电阻r,r=1.25×
0.40=0.50Ω.
中电流之和)应为
设圆环上发热损耗的电功率为P,则
P=I2总R外=0.202×
2.5=0.10W.
【说明】
电磁感应现象常与其他现象一起出现,就形成许多综合题。
这些综合题常涉及到安培力、欧姆定律、电功率、牛顿定律、动量定理、动能定理、热和功等。
一道综合题出现许多物理现象,这些物理现象或者一先一后出现或者同时出现,互相制约。
解综合题时,在弄清题意后重要的是分析题目由哪些基本物理现象组成,再选用相应的规律,分析物理过程,建立解题方程求解。
4.分析】两导线向左、右移动时,切割磁感线,产生感应电动势,相当两个顺向串联的电池,使得电容器两板分配到一定的电压,从而使其中的微粒悬浮。
【解答】
(1)MN右滑时,切割磁感线产生的感应电动势ε1=2Blv,方向由N指向M。
OP左滑时产生的感应电动势
ε2=Blv,方向由O指向P。
两者同时滑动时,MN和OP可以看成两个顺向串联的电源,电路中总的电动势。
ε=ε1+ε2=3Blv,方向沿NMOPN。
由全电路欧姆定律得电路中的电流强度
电容器两端的电压相当于把电阻R看作电源NM的内电阻时的路端电压,即
由于上板电势比下板高,故在两板间形成的匀强电场方向竖直向下,可见悬浮于两板间的微粒必带负电.
设微粒的电量为q,由平衡条件
(2)NM和OP两导线所受安培力均为
其方向都与它们的运动方向相反.匀速滑动时所加外力应满足条件
因此,外力做功的机械功率
电路中产生感应电流总的电功率
可见,P外=P电,这正是能的转化和守恒的必然结果。
【说明】这是电场、电路、磁场、电磁感应和力学知识的综合题,要学会综合运用知识去了解分析问题和解决问题,通过练习提高综合运用知识的能力。
【分析】本题闭合导线构成相互垂直的两个直角扇形,在匀强磁场中匀速转动,由于MN两侧磁场方向相反,旋转过程中,穿过回路所围面积的磁通量要发生变化,因此产生感应电动势和感应电流,可用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解,也可用ε=Blv和右手定则求解。
【解答】从OA边恰在OM位置开始的1/4周期内,闭合回路ABCDA的AO、OD、OC、OB导体均切割磁感线产生的电动势均正向串联,回路中的感应电流方向为ADCBA,其大小:
【说明】
(1)本题对闭合回路用
也可求得,因为是匀速运动,即时电动势和平均电动势相等。
(2)电磁感应问题往往跟电路问题联系在一起,解决这类问题,一要考虑电磁感应的有关规律,如右手定则,楞次定律,法拉第电磁感应定律等;
二要考虑电路中的有关规律,如串、并联电路的性质、欧姆定律等。
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