第14讲 楞次定律 法拉第电磁感应定律及应用.docx
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第14讲 楞次定律 法拉第电磁感应定律及应用.docx
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第14讲楞次定律法拉第电磁感应定律及应用
第14讲 楞次定律 法拉第电磁感应定律及应用
[考试要求和考情分析]
考试内容
选考要求
历次选考统计
命题角度
2016/04
2016/10
2017/04
2017/11
2018/04
2018/11
电磁感应综合题:
动量、电路、图象;电磁驱动、电磁阻尼
电磁感应现象
b
楞次定律
c
21
法拉第电磁感应定律
d
23
22
22
22
23
电磁感应现象的两类情况
b
23
22
22
22
23
22
互感和自感
b
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
b
电磁感应现象的理解及楞次定律的应用
[要点总结]
1.电磁感应现象能否发生的判断关键
弄清楚回路内的磁场分布,并确定其磁通量是否变化。
2.楞次定律的理解要注意以下两点
(1)感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向并非总是相同或相反,而是“增反减同”。
(2)由于运动而产生感应电流时,感应电流的效果是阻碍物体间的相对运动,而不是阻碍物体的运动。
[典例分析]
【例1】(2018·浙江湖州中学高三月考)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。
为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图1所示。
无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )
图1
解析 施加磁场来快速衰减STM的微小振动,其原理是电磁阻尼(电磁阻尼现象源于电磁感应原理。
当导体在磁场中运动时,由于切割了磁力线,就会产生感应电流。
感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。
),在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化,紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流,则其受到安培力作用,该作用阻碍紫铜薄板振动,即促使其振动衰减。
方案A中,无论紫铜薄板上下振动还是左右振动,通过它的磁通量都发生变化;方案B中,当紫铜薄板上下振动时,通过它的磁通量可能不变,当紫铜薄板向右振动时,通过它的磁通量不变;方案C中,紫铜薄板上下振动、左右振动时,通过它的磁通量可能不变;方案D中,当紫铜薄板上下振动时,紫铜薄板中磁通量可能不变。
[精典题组]
1.(2018·浙江余杭模拟)(多选)匀强磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正,磁感应强度B随时间t变化规律如图2甲所示。
在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示。
令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流,f1、f2、f3分别表示I1、I2、I3时,金属环上很小一段受到的安培力。
则( )
图2
A.I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
B.I2沿逆时针方向,I3沿顺时针方向
C.f1方向指向圆心,f2方向指向圆心
D.f2方向背离圆心向外,f3方向指向圆心
解析 由图甲所示可知,Oa段,磁场方向垂直于纸面向里,穿过圆环的磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I1沿逆时针方向,在ab段磁场向里,穿过圆环的磁通量减少,由楞次定律可知,感应电流I2沿顺时针方向,选项A正确;在bc段,磁场向外,磁通量增加,由楞次定律可知,感应电流I3沿顺时针方向,选项B错误;由左手定则可知,Oa段电流受到的安培力f1方向指向圆心,ab段安培力f2方向背离圆心向外,bc段,安培力f3方向指向圆心,选项C错误,D正确。
2.(2018·浙江瑞安模拟)(多选)在某小组探究楞次定律的实验中,小组同学设计了如图3所示的电路进行实验。
一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环N,N可在木质圆柱上无摩擦移动。
M连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E1和E2为直流电源,S为单刀双掷开关。
下列情况中,可观测到N向右运动的是( )
图3
A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间
B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间
C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向c端移动时
D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑动头向d端移动时
解析 由楞次定律的第二种描述:
“来拒去留”可知要使N向右运动,穿过N的磁通量应增大;而A、B中由断开到闭合过程中磁通量均增大,选项A、B正确;若移动滑动头,则向c端移动时,滑动变阻器接入电阻增大,则电路中电流减小,磁通量减小,故会使N左移,选项C错误;而D中向d移动时,滑动变阻器接入电阻减小时,故电路中电流增大,磁场增大,故会使N右移,选项D正确。
答案 ABD
法拉第电磁感应定律的理解及应用
[要点总结]
1.对法拉第电磁感应定律E=n
的理解注意点
(1)用公式E=nS
求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面积。
当磁场不变,回路面积随时间线性变化时,用公式E=nB
求解。
(2)通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关,与时间长短无关。
q=IΔt=
Δt=
。
2.平动切割问题
(1)有效长度:
公式E=BLv中的L为有效切割长度,即导体在与v垂直的方向上的投影长度
(2)相对性:
E=BLv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动时,应注意速度间的相对关系。
3.转动切割
在磁感应强度为B的匀强磁场中,长为L的导体棒绕一端为轴以角速度ω匀速转动时,此时产生的感应电动势E=BLv中=
BωL2。
若转动的是圆盘,则可以把圆盘看成由很多根半径相同的导体杆组合而成的。
[典例分析]
【例2】(2018·浙江永康模拟)如图4所示,粗糙斜面的倾角θ=37°,半径r=
0.5m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。
一个匝数n=10匝的刚性正方形线框abcd通过松弛的柔软导线与一个额定功率P=1.25W的小灯泡L相连,圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。
已知线框质量m=2kg,总电阻R0=1.25Ω,边长L>2r,与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。
从t=0时起,磁场的磁感应强度按B=2-
t(T)的规律变化。
开始时线框静止在斜面上,在线框运动前,灯泡始终正常发光。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
求:
图4
(1)线框不动时,回路中的感应电动势E;
(2)小灯泡正常发光时的电阻R;
(3)线框保持不动的时间内,小灯泡产生的热量Q。
解析
(1)由法拉第电磁感应定律有
E=n
=n
×
πr2=2.5V。
(2)小灯泡正常发光,有P=I2R
由闭合电路欧姆定律有E=I(R0+R)
即P=
R
代入数据解得I=1A,R=1.25Ω。
(3)当线框恰好要运动时,设磁场的磁感应强度大小为B′
对线框bc边处于磁场中的部分受力分析
安培力F安=nB′I×2r
由共点力的平衡条件有
mgsinθ=F安+Ff=2nB′Ir+μmgcosθ
解得线框刚要运动时,磁场的磁感应强度大小B′=0.4T
可得线框在斜面上可保持静止的时间t=
s
小灯泡产生的热量Q=Pt=1.25×
J=3.14J。
答案
(1)2.5V
(2)1.25Ω (3)3.14J
[精典题组]
3.(2018·浙江温州十五中高三月考)(多选)如图5所示是一个非接触式电源供应系统,左侧线圈连接小灯泡,右侧线圈接电源,电路均闭合。
它是基于电磁感应原理,可以实现无线电力传输。
下列说法正确的是( )
图5
A.只要右侧线圈中输入电流,左侧小灯泡中就会有电流
B.只有右侧线圈中输入变化的电流,左侧小灯泡中才会有电流
C.右侧线圈中电流越大,左侧线圈中感应电动势越大
D.右侧线圈中电流变化越快,左侧线圈中感应电动势越大
解析 根据感应电流产生的条件,若右侧线圈中输入恒定的电流,则右侧线圈产生恒定的磁场,左侧线圈中的磁通量不发生变化,则左侧线圈中就会不产生感应电动势,但在题图输入过程中,右侧线圈中的电流从无到有,因此左侧线圈中会产生感应电动势,然而不是总会有的,选项A错误;若右侧线圈中输入变化的电流,根据法拉第电磁感应定律E=n
,可知左侧线圈中就会产生感应电动势,当右侧线圈中电流变化越快,左侧线圈中感应电动势越大,选项B、D正确,C错误。
4.(2018·浙江余姚中学高三选考模拟)如图6甲所示,光滑绝缘斜面的倾角θ=30°,矩形区域GHIJ(GH与IJ相距为d)内存在着方向垂直于斜面的匀强磁场。
质量为m、边长为d的正方形闭合金属线框abcd平放在斜面上,开始时ab边与GH相距也为d,现用一平行于斜面的恒力拉动线框,使其由静止开始(t=0)沿斜面向上运动,当线框完全通过磁场后运动一段时间再撤去外力。
已知线框运动的过程中产生的电流I随时间t变化的I-t图象如图乙所示(规定电流沿abcd方向为正)。
已知向上穿过磁场时线框中电流大小为I0,前后两次通过磁场产生电流的时间之比为2∶1,重力加速度为g,斜面足够长,线框ab边始终与GH平行,求:
图6
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2)线框的电阻阻值。
解析
(1)由I-t图象知道,线框向上和向下穿过磁场的过程都做匀速运动
设向上穿过磁场时线框的速度大小为v1
向下穿过磁场时线框的速度大小为v2
线框中电流大小为I;
根据运动学公式和欧姆定律可得
向上时,有v1t1=2d,I0R=Bdv1
向下时,有v2t2=2d,IR=Bdv2
根据共点力的平衡可得mgsin30°=BId
由题设条件知道t1∶t2=2∶1
联立解得B=
根据右手定则可知磁场方向垂直斜面向上。
(2)线框向上穿过磁场时,根据共点力平衡可得
F=mgsin30°+BI0d
线框从开始运动到ab边向上刚好进入磁场的过程中,根据动能定理可得
(F-mgsin30°)d=
mv
联立解得R=
。
答案
(1)
磁场方向垂直斜面向上
(2)
互感和自感 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
[要点总结]
1.分析自感现象应注意
(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变,即通电过程中,电流逐渐变大,断电过程中,电流逐渐变小,此时线圈可等效为“电源”,该“电源”与其他电路元件形成回路;
(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”的判断:
若断电后通过灯泡的电流比原来强,则灯泡先闪亮,再慢慢熄灭。
2.电磁阻尼和电磁驱动
(1)电磁阻尼:
当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的相对运动。
(2)电磁驱动:
如果磁场相对于导体转动,在导体中产生的感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来。
[典例分析]
【例3】(2018·浙江临海杜桥中学月考)(多选)如图7所示,是法拉第设计的一个研究互感现象的实验装置,图中A线圈与电源和开关S连接,B线圈与一个左进左偏、右进右偏型(电流从左接线柱流入电流计指针向左偏转,电流从右接线柱流入电流计指针向右偏转)电流计连接,两个线圈绕在同一个圆形铁芯上。
以下说法正确的是( )
图7
A.开关S闭合的瞬间电流计指针向右偏转
B.开关S由闭合到断开的瞬间电流计指针向左偏转
C.B线圈中产生的感应电流是一种自感现象
D.开关断开、闭合过程中的这种现象是一种互感现象
解析 如果在闭合开关时,根据右手螺旋定则可知,穿过线圈B的磁通量增大,且顺时针方向,由楞次定律可得,感应电流盘旋而上,电流计指针将向右偏,选项A正确;开关S由闭合到断开的瞬间时,根据右手螺旋定则可知,穿过线圈B的磁通量减小,且顺时针方向,由楞次定律可得,感应电流盘旋而下,电流计指针将向左偏,选项B正确;由于B中产生的电流,是由于A中的电流变化,使产生的变化磁场穿过B,使B中产生电流,所以并不是自感现象,选项C错误;开关断开、闭合过程中是由于A中的电流变化,使产生的变化磁场穿过B,使B中产生电流,所以是一种自感现象,选项D正确。
答案 ABD
[精典题组]
5.(2018·浙江茅盾中学月考)(多选)关于涡流,下列说法中正确的是( )
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.家用电磁炉是利用涡流来加热食物的
C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流
解析 高频感应炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的,炉内放入被冶炼的金属,线圈内通入高频交变电流,这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化,选项A正确;电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场,当含铁质锅具放置炉面时,铁磁性锅体被磁化,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流,选项B正确;阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动,当金属板从磁场中穿过时,金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用,选项C正确;在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象,要损耗能量,不用整块的硅钢铁芯,其目的是为了减小涡流,选项D错误。
答案 ABC
6.如图8所示电路中,A、B、C为完全相同的三个灯泡,L是一个直流电阻不可忽略的电感线圈,a、b为线圈L的左右两端点,原来开关S是闭合的,三个灯泡亮度相同,将开关S断开后,下列说法正确的是( )
图8
A.a点电势高于b点,A灯闪亮后缓慢熄灭
B.a点电势低于b点,B、C灯闪亮后缓慢熄灭
C.a点电势高于b点,B、C灯闪亮后缓慢熄灭
D.a点电势低于b点,B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭
解析 开关闭合稳定时,三个灯泡亮度相同,则流过A的电流等于流过B、C的电流,开关由闭合到断开瞬间,B、C灯原来的电流瞬间消失,而线圈产生自感电动势阻碍B、C灯中电流减小,并与A、B、C组成回路,原来两支路灯电流相等,则开关断开瞬间,电流都从原来A的值开始减小,所以三灯均过一会儿才熄灭。
由于电流的方向与A的原电流的方向相反,则流过三个灯的电流的方向为逆时针方向,b点电势高于a点,故选项D正确。
答案 D
(2016·10月浙江选考)如图9甲所示,质量m=3.0×10-3kg的“
”型金属细框竖直放置在两水银槽中,“
”型框的水平细杆CD长l=0.20m,处于磁感应强度大小B1=1.0T、方向水平向右的匀强磁场中。
有一匝数n=300匝、面积S=0.01m2的线圈通过开关K与两水银槽相连。
线圈处于与线圈平面垂直的、沿竖直方向的匀强磁场中,其磁感应强度B2的大小随时间t变化的关系如图乙所示。
甲
乙
图9
(1)求0~0.10s线圈中的感应电动势大小;
(2)t=0.22s时闭合开关K,若细杆CD所受安培力方向竖直向上,判断CD中的电流方向及磁感应强度B2的方向;
(3)t=0.22s时闭合开关K,若安培力远大于重力,细框跳起的最大高度h=0.20m,求通过细杆CD的电荷量。
解析
(1)由法拉第电磁感应定律E=n
得E=nS
=30V。
(2)电流方向C→D
B2方向向上。
(3)由牛顿第二定律F=ma=m
(或由动量定理FΔt=mv-0)
安培力F=IB1l
ΔQ=IΔt
v2=2gh
得ΔQ=
=0.03C。
答案
(1)30V
(2)电流方向C→D B2方向向上(3)0.03C
一、选择题(在每小题给出的四个选项中,至少有一项是符合题目要求的)
1.(2018·浙江新昌知新中学月考)如图1,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。
金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。
现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是( )
图1
A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向
B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向
C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向
D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向
解析 金属杆PQ向右切割磁感线,根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向;原来T中的磁场方向垂直于纸面向里,闭合回路PQRS中的感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外,使得穿过T的磁通量减小,根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流,综上所述,可知选项A、B、C项错误,D项正确。
答案 D
2.(2018·浙江富阳模拟)如图2所示为安检门原理图,左边门框中有一通电线圈,右边门框中有一接收线圈。
工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向(从左向右看)均匀增大的电流,则( )
图2
A.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针
B.无金属片通过时,接收线圈中的感应电流增大
C.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向为顺时针
D.有金属片通过时,接收线圈中的感应电流大小发生变化
解析 当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时,知穿过右侧线圈的磁通量向右,且增大,根据楞次定律,右侧线圈中产生逆时针方向的电流,即使有金属片通过时,接收线圈中的感应电流方向仍然为逆时针,选项A、C错误;通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流,则通电线圈中的磁通量均匀增大,所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀增大,则磁通量的变化率是定值,由法拉第电磁感应定律可知,接收线圈中的感应电流不变,选项B错误;有金属片通过时,则穿过金属片中的磁通量发生变化时,金属片中也会产生感应电流,感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同,所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些,引起接收线圈中的感应电流大小发生变化,选项D正确。
答案 D
3.(2018·浙江长兴中学模拟)1831年,法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图3甲)。
它是利用电磁感应原理制成的,是人类历史上第一台发电机。
图乙是这个圆盘发电机的示意图:
铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触。
使铜盘转动,电阻R中就有电流通过。
若所加磁场为匀强磁场,回路的总电阻恒定,从左往右看,铜盘沿顺时针方向匀速转动,CRD平面与铜盘平面垂直,下列说法正确的是( )
图3
A.电阻R中没有电流流过
B.铜片C的电势高于铜片D的电势
C.保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则铜盘中有电流产生
D.保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则CRD回路中有电流产生
解析 根据右手定则可知,电流从D点流出,流向C点,因此圆盘中电流方向为从C向D,由于圆盘在切割磁感线,相当于电源,所以D处的电势比C处高,选项A、B错误;保持铜盘不动,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场,则穿过铜盘的磁通量发生变化,故有感应电流产生,但是此时不再切割磁感线,所以CD不能当成电源,故CRD回路中没有电流产生,选项C正确,D错误。
答案 C
4.物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”。
如图4所示,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环。
闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起。
某同学另找来器材再探究此实验。
他连接好电路,经重复实验,线圈上的套环均未动。
对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是( )
图4
A.线圈接在了直流电源上
B.电源电压过高
C.所选线圈的匝数过多
D.所用套环的材料与老师的不同
解析 无论实验用的是交流电还是直流电,闭合开关S的瞬间,穿过套环的磁通量均增加,只要套环的材料是导体,套环中就能产生感应电流,套环就会跳起。
如果套环是用塑料做的,则不能产生感应电流,也就不会受安培力作用而跳起,选项D正确。
答案 D
5.(2018·浙江温岭模拟)铺设海底金属油气管道时,焊接管道需要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热。
将被加热管道置于感应线圈中,当感应线圈中通以电流时管道发热。
下列说法中正确的是( )
图5
A.管道发热是由于线圈中的电流直接流经管道引起的
B.感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热加热管道的
C.感应线圈中通以恒定电流时也能在管道中产生电流
D.感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流电
解析 高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场,在焊接的金属工件中就产生感应电流,根据法拉第电磁感应定律分析可知,电流变化的频率越高,磁通量变化频率越高,产生的感应电动势越大,感应电流越大,焊缝处的温度升高的越快。
管道发热是由于线圈的作用,导致管道有涡流,选项A错误;感应加热是利用线圈变化的磁场,从而产生感应电场,形成涡流,选项B错误;感应线圈中通以正弦交流电在管道中产生的涡流也是交流电,选项C错误,D正确。
答案 D
6.如图6所示,三个相同的灯泡L1、L2、L3,电感线圈L的电阻可忽略,D为理想二极管。
下列说法正确的是( )
图6
A.闭合开关S的瞬间,L3立即变亮,L1、L2逐渐变亮
B.闭合开关S的瞬间,L2、L3立即变亮,L1逐渐变亮
C.断开开关S的瞬间,L2立即熄灭,L1先变亮一下然后才熄灭
D.断开开关S的瞬间,L2、L3立即熄灭
解析 闭合开关S瞬间,因二极管具有单向导电性,所以L2与二极管处于通路,导致灯泡L2立刻亮,而在闭合开关S瞬间,因线圈L的电流的变化,导致阻碍灯泡L1的电流增大,导致灯泡L1将慢慢变亮,L2、L3均立即变亮,选项A错误,B正确;断开开关S的瞬间,因二极管的导通方向与电流方向相反,则L2立即熄灭,线圈L与灯泡L1、L3构成回路,因线圈产生感应电动势,所以灯泡L1、L3均逐渐变暗,熄灭,选项C、D错误。
答案 B
7.(2018·浙江黄岩中学高三月考)如图7所示,在绝缘光滑水平面上,有一个边长为L=10cm的单匝正方形线框abcd,在外力的作用下以恒定的速率v=10m/s向右运动进入磁感应强度为B=2T的有界匀强磁场区域。
线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直,线框的ab边始终平行于磁场的边界。
已知线框的四个边的电阻值相等,均为R=0.5Ω,下列说法正确的是( )
图7
A.线框中的感应电动势为200V
B.线框进入磁场过程中ab边两端的电压为2V
C.在线框被拉入磁场的整个过程中,线框中产生的热量为0.02J
D.维持线框以恒定的速率被拉入磁场的外力大小为8N
解析 根据法拉第电磁感应定律有E=n
,代入数得电动势E=BLv=2V,此时ab两端的电压是路端电压,故Uab=
E=1.5V,选项A、B错误;根据焦耳定律有Q=I24Rt=
·
,代入数得Q=0.02J,选项C正确;回路中的电流I=
=1A,根据安培力公式有F安=BIL=2×1×0.1N=0.2N,根据平衡条件可知,外力与安培力大小相等,方向相反,故外力的大小为0.2N,选项D错误。
答案 C
8.如图8所示,等腰直角三角形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场,左边有一形状完全相同的等腰直角三角形导线框,线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域,规定线框中感应电流逆时针方向为正方向,线框刚进入磁场区域时感应电流为i0,直角边长为L,其感应电流i随位移x变化的图象正确的是( )
图8
解析 在线框进入磁场的过程中,位移x为0~L,磁通量先增大再减小,所以感应电流方向先是逆时针,后是顺时针,当右边和斜边切割长度相等时感应电流为零,接着又反向增大,在位移为L时的位置如图所示,以后有效切割长度逐渐减小到零,则感应电动势逐渐减小到零,感应电流逐渐减小到零。
当x=0时,感应电流大小
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- 第14讲 楞次定律 法拉第电磁感应定律及应用 14 法拉第 电磁感应 定律 应用