电磁感应和楞次定律Word文件下载.docx
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如图所示,当开关S由a搬至b,通过电阻R的感应电流的方向 ()
A.由c→d B.由d→c
C.先由c→d,后由d→c
D.先由d→c,后由c→d
A
自测题一
两个大小不同的绝缘金属圆环如图所示,叠放在一起,小圆环有一半面积在大圆环内。
当大圆环通上顺时针方向电流的瞬间,小圆环中感应电流的方向是()
A.顺时针方向 B.逆时针方向
C.左半圆顺时针,右半圆逆时针 D.无感应电流
B
自测题二
如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外。
一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右)。
则()
A.导线框进入磁场时,感应电流方向为:
a→b→c→d→a
B.导线框进入磁场时,感应电流方向为:
a→d→c→b→a
C.导线框离开磁场时,感应电流方向为:
D.导线框离开磁场时,感应电流方向为:
a→d→c→b→a
BC
第2讲名称:
法拉第电磁感应定律
长为L的金属棒ab,绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,磁感应强度为B,如图所示,求ab两端的电势差.
a
如图所示,直角三角形导线框abc,处于磁感强度为B的匀强磁场中,线框在纸面上绕b点以匀角速度ω作逆时针方向转动,∠b=30°
,∠c=90°
,bc=l,求a、c两端的电势Uac。
如图所示,在一个长方形闭合线圈abcd的左半边有一匀强磁场,磁感应强度B的变化如图所示,求此线圈中的感应电动势。
4×
10-5V
如图所示,下列方法中,()能使电阻中的电流方向是由a流向b的。
A.cd杆向左做加速运动
B.cd杆向左做减速运动
C.cd杆向右做加速运动
D.cd杆向右做减速运动
如下图所示,在一垂直纸面向里的匀强磁场区域外有一个正方形的abcd闭合线圈。
求在线圈匀速通过整个磁场区域时,用图象表示ad两点间电势差的变化情况。
如图11-12所示,长为6m的导体AB在磁感强度B=0.IT的匀强磁场中,以AB上的一点O为轴,沿着顺时针方向旋转。
角速度ω=5rad/s,O点距A端为2m,求AB的电势差。
-3(V)
如图11-10所示,水平导轨的电阻忽略不计,金属棒ab和cd的电阻多别为Rab和Rcd,且Rab>Rcd,处于匀强磁场中。
金属棒cd在力F的作用下向右匀速运动。
ab在外力作用下处于静止状态,下面说法正确的是()
A.Uab>UcdB.Uab=UcdC.Uab<UcdD.无法判断
B
学科:
物理轮次:
高二物理同步复习课程
讲次:
第2讲名称:
1.如图17-21所示,A、B两个用相同导线制成的金属环,半径RA=2RB,两环间用电阻不计的导线连接.当均匀变化的磁场只垂直穿过A环时,a、b两点间的电压为U.若让该均匀变化的磁场只垂直穿过B环,则a、b两点间的电压为.
U/2
详解:
磁场通过A时,A相当于电源,A的电阻相当于内阻,ab测得是外电路的电压,外电路电阻是内阻的一半,所以感应电动势为3U。
当磁场穿过B线圈时,根据感应电动势
,可知此时产生的感应电动势为3U/4,而此时外电路电阻是内阻的两倍,所以ab两端的电压为U/2
2.如图所示,水平放置的平行金属导轨EC、FD上面搁置一金属杆ab,导轨cd端接R=1.5Ω的电阻,金属杆a6的有效电阻r=0.5Ω,其他电阻不计,整个装置放在竖直方向的匀强磁场中,金属杆与导轨间的摩擦因数μ=0.3。
现在ab杆上作用一冲量,使ab杆获得垂直于杆、沿水平方向的动量p=0.01kg·
m/s,当该冲量作用完毕时,杆的加速度大小为a=5m/s2,求此时电阻R两端的电压。
0.15V
设杆儿的质量为m,冲量作用完后,杆儿的速度为v,则p=mv
(1)。
此时杆的受安培力和摩擦力,加速度
(2)
联立
(1)
(2)解得
3.如图所示,闭合矩形线圈abcd从静止开始竖直下落,穿过一个匀强磁场区域,此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度,不计空气阻力则:
A.从线圈dc边进入磁场到ab边刚穿出磁场的整个过程中,线圈中始终有感应电流
B.从线圈dC边进入磁场到ab边刚穿出磁场的整个过程中,有一个阶段线圈的加速度等于重力加速度
C.dC边刚进入磁场时线圈内感应电流的方向与dc边刚穿出磁场时感应电流的方向相同
D.dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的大小与dc边刚穿出磁场时感应电流的大小
一定相等
线圈整个在磁场区运动时,通过线圈的磁通量不变,没有感应电流,不受安培力,加速度等于重力加速度,A错B对;
cd刚进入时,进入线圈的磁感线增多,感应电流方向为逆时针,刚穿出时,线圈内的磁感线减少,感应电流方向为顺时针,C错;
刚进入与刚穿出时的速度不一样,感应电流大小也不相等;
4.如图所示,要使线圈ABCD中产生逆时针方向的感应电流,可采取的步骤为()
(A)变阻器触点P向左移动或线圈ABCD向上平移
(B)变阻器触点P向右移动或线圈ABCD向下平移
(C)变阻器触点P向左移动或线圈ABCD向下平移
(D)变阻器触点P向右移动或线圈ABCD向上平移
答案:
D
此时通过线圈ABCD的磁场方向向上,要使线圈ABCD中产生逆时针方向的感应电流,感应磁场一定朝上,说明一定是因为向上的磁场减小了,上面的磁感线稀疏,所以向上移动线圈,可以满足条件;
或者变阻器触点P向右移动使电流变小,也可以实现;
5.一正方形闭合导线框abcd,边长为L=0.1m,各边的电阻均为0.1Ω,bc边位于x轴上且b点与坐标原点O重合。
在x轴原点O的右侧有宽度0.2m、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域,磁场的磁感强度为1.0T,如图8所示。
当线框以4.0m/s的速度沿x轴正方形匀速运动穿过磁场区域时,图9的的图象表示的是线框从进入磁场到穿出磁场的过程中,ab边两端电势差Uab随位置变化的情况,其中正确的是()
C
开始进入时,ab看做是电源,电流方向由b指向a,说明a点电势高,而ab两端电压是外电路电压,占感应电动势的3/4,开始是正的0.3V,完全进入后,通过线圈的磁通量不发生变化,不产生感应电流,中间为零;
出去的时候是cd边看做电源,电流方向为逆时针,a点电势高于b点,大小为1/4个感应电动势,选C
6.如图所示,一足够长的“n”形导体框架,宽度为L,其所在平面与水平面垂直,电阻可以忽略不计.设匀强磁场与导体框架的平面垂直,磁感应强度为B.有一根导体棒ab跨放在框架上,由静止释放导体棒沿框架竖直滑下,且始终保持水平,它与框架间摩擦力为f,如图所示,导体棒质量为m,有效电阻R,则ab中感应电流的方向是:
A.
B.
C.不存在
D.无法确定
导体棒下滑,根据右手定则判断,感应电流由b指向a
7.如图所示,在两平行光滑导体杆上垂直放置两根导线ab、cd,其电阻分别为R1和R2,且R1<
R2,其余部分电阻不计,整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中,当ab导体在外力F1的作用下向左匀速滑动时,cd导线在外力F2的作用下保持静止,则()
(A)F1>
F2,Uab>
Ucd(B)F1=F2,Uab=Ucd
(C)F1<
F2,Uab=Ucd(D)F1=F2,Uab<
Ucd
因为两根导体棒和之间的导线形成了闭合回路,所以流过的电流大小一样,ab棒匀速运动,cd棒静止,说明F1与F2大小都等于安培力,说明两力相等;
两端电压则等于电流乘以电阻,R1<
R2,所以Uab<
Ucd
第3讲名称:
电磁感应中的力
一.安培力方向的判定
如图所示,有一弹性金属环,将条形磁铁插入环中或从环中拔出时,环所围面积变化情况是 ()
A.插入环面积增大,拔出环面积减小
B.插入环面积减小,拔出环面积增大
C.插入或拔出,环面积都增大
D.插入或拔出,环面积都减小
如图所示,矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,若ab边受竖直向上的磁场力的作用,则可知线框的运动情况是()
A.向左平动进入磁场B.向右平动退出磁场
C.沿竖直方向向上平动D.沿竖直方向向下平动
A
图中A、B为两个相同的环形线圈,两线圈共轴并靠近放置。
A线圈中通有左图所示的电流I,则()
A.在t1到t2时间内,A、B两线圈相吸引
B.在t2到t3时间内,A、B两线圈相排斥
C.t1时刻两线圈间作用力为零
D.t2时刻两线圈间吸引力最大
ABC
如图:
一个闭合线圈悬挂在通电长螺线管的左侧,移动滑动变阻器的滑片P。
滑片P的移动方向以及线圈受到的安培力的方向可能是()
A.滑片向右移动,力的方向向左
B.滑片向左移动,力的方向向左
C.滑片向右移动,力的方向向右
D.滑片向左移动,力的方向向右
二、安培力在计算题中的体现
如图所示,两金属杆ab和cd长均为L,电阻均为R,质量分别为M和m,M>
m。
用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧,两金属杆都处于水平位置。
整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中,磁感强度为B。
若金属杆ab正好匀速向下运动,求运动的速度。
如图10-28(甲)所示,一对平行光滑导轨放置在水平面上,两导轨间距l=0.2m,电阻R=1.0Ω;
有一导体杆静止地放置在导轨上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下。
现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力与时间t的关系如图10-28(乙)所示。
求杆的质量m和加速度a。
m=0.1kg,a=10m/s2.
如图所示,在光滑的水平面上,有一垂直向下的匀强磁场分布在宽为L的区域内,有一个边长为a(a<
L)的正方形闭合线圈以初速v0垂直磁场边界滑过磁场后速度变为v(v<
v0)那么()
A.完全进入磁场中时线圈的速度大于(v0+v)/2;
B.安全进入磁场中时线圈的速度等于(v0+v)/2;
C.完全进入磁场中时线圈的速度小于(v0+v)/2;
D.以上情况A、B均有可能,而C是不可能的
光滑U型金属框架宽为L,足够长,其上放一质量为m的金属棒ab,左端连接有一电容为C的电容器,现给棒一个初速v0,使棒始终垂直框架并沿框架运动,如图所示。
求导体棒的最终速度。
案:
第3讲名称:
10(大纲版)高二物理同步复习课程
第3讲电磁感应中的力
1.一条形磁铁与导线环在同一平面内,磁铁中央与线圈中心重合,如图10所示,为了在导线环中得到图示方向的电流I,磁铁应该()
A、N极向纸内、S极向纸外绕O点转动
B、N极向纸外、S极向纸内绕O点转动
C、磁铁沿垂直于纸面方向向纸外平动
D、磁铁沿垂直于纸面方向向纸内平动
要想得到图示方向的电流I,需要线圈产生垂直纸面向外的磁场,说明有垂直纸面向里的磁场在增大,所以只要使N极向纸内、S极向纸外绕O点转动即可
2.如图所示,空间有一个方向水平的有界磁场区域,一个矩形线框,自磁场上方某一高度下落,然后进入磁场,进入磁场时,导线框平面与磁场方向垂直。
则在进入时导线框不可能()
A、变加速下落
B、变减速下落
C、匀速下落
D、匀加速下落
当进入时安培力等于重力时,匀速下落;
大于重力时,变减速下落;
小于重力时,变加速下落;
因为匀加速下落,它的速度会变化,安培力也会变化,这是矛盾的,所以D不可能;
3.一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面,规定向里为正方向,在磁场中有一金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图所示.现令磁感应强度B随时间变化,先按如图所示的Oa图线变化,后来又按照图线bc、cd变化,令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中的感应电动势的大小,I1、I2、I3分别表示对应的感应电流,则()
A、E1>E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
B、E1<E2,I1沿逆时针方向,I2沿顺时针方向
C、E1<E2,I2沿顺时针方向,I3沿顺时针方向
D、E3=E2,I2沿顺时针方向,I3沿逆时针方向
感应电动势
,可以看出,感应电动势的大小取决于B-t图斜率的大小,显然E1<
E2,E2=E3;
感应电动势为正,垂直纸面向里的磁场增大,线圈要阻止这种变化,会产生向外的磁场,此时电流I1的方向为逆时针,同理,I2,I3都是顺时针;
选BC
4.如图3-6-11所示,在一均匀磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动.杆ef及线框中导线的电阻都可不计.开始时,给ef一个向右的初速度,则
A.ef将减速向右运动,但不是匀减速
B.ef将匀减速向右运动,最后停止
C.ef将匀速向右运动
D.ef将往返运动
A
ef受到与运动方向相反的安培力,做变减速运动,到速度减为0,停止运动;
选A
5.如图22所示,两根平行金属轨道固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω,导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l=0.20m,有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt,比例系数k=0.02T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动.在滑动过程中保持与导轨垂直,在t=0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t=6.0s时金属杆所受的安培力。
1.44×
10-3N
:
金属杆在运动的过程中,磁感应强度B在随时间发生变化,同时,由于金属杆在运动,故导轨与金属杆组成的回路的磁通量在不断的发生变化,所以在回路中既有感生电动势,也有动生电动势.设在t时刻,金属杆与初始位置的距离
①
此时杆的速度
②
杆与导轨构成的回路的面积
③
回路中产生的感应电动势
④
⑤
⑥
由①-⑥各式可得:
6.如图所示,金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导轨上向右滑行.设整个电路中总电阻为R(恒定不变),整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中,下列叙述正确的是…()
A.ab杆中的电流与速率v成正比
B.磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C.电阻R上产生的电热功率与速率v的平方成正比
D.外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成正比
ABCD
ab杆的电流
,A正确;
磁场作用与ab杆儿的安培力
,B正确;
电阻R上产生的电热功率
,C正确;
既然是匀速运动,外力就等于安培力,外力对ab杆做功的功率就等于安培力的功率,就是发热功率,D正确;
7.如图5—2所示,长直导线右侧的矩形线框abcd与直导线位于同一平面,当长直导线中的电流发生如图所示的变化时(图中所示电流方向为正方向),线框中的感应电流与线框受力情况为()
A.t1到t2时间内,线框内电流的方向为abcda,线框受力向右
B.t1到t2时间内,线框内电流的方向为abcda,线框受力向左
C.在t2时刻,线框内电流的方向为abcda,线框受力向右
D.在t3时刻,线框内无电流,线框不受力
BD
t1到t2时间内,直导线的电流减小,通过线圈的向里的磁场减小,线圈要阻止这种变化,回产生向里的磁场来补充,根据右手定则判断,电流方向为abcda,ad边所处的磁场密度大,所以合力向左;
t2到t3也是一样的;
在t3时刻,电流变化率,即切线斜率为0,不产生磁场,线框不受力;
8.如图12-20所示,导线框abcd固定在竖直平面内,bc段的电阻为R,其它电阻均可忽略。
ef是一电阻可忽略的水平放置的导体杆,杆长为l,质量为m,杆的两端分别与ab和cd保持良好接触,又能沿它们无摩擦地滑动。
整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与框面垂直。
现用一恒力F竖直向上拉ef,当ef匀速上升时,其速度的大小为多少?
设其速度为
,则根据受力平衡
,其中
,代入得
9.如图3-6-9所示,两根平行的金属导轨,固定在同一水平面上,磁感应强度B=0.50T的匀强磁场与导轨所在平面垂直,导轨的电阻很小,可忽略不计.导轨间的距离l=0.20m.两根质量均为m=0.10kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动,滑动过程中与导轨保持垂直,每根金属杆的电阻为R=0.50Ω.在t=0时刻,两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行、大小为0.20N的恒力F作用于金属杆甲上,使金属杆在导轨上滑动.经过t=5.0s,金属杆甲的加速度为a=1.37m/s2,问此时两金属杆的速度各为多少?
图3-6-9
v1=8.15m/s,v2=1.85m/s
设任一时刻t,两金属杆甲、乙之间的距离为x,速度分别为v1、v2,经过很短的时间
,杆甲移动v1
距离,杆乙移动v2
距离,甲、乙两杆与导轨围成的回路的面积改变:
=[(x-v2
)+v1
]L-Lx=(v1-v2)L
由法拉第电磁感应定律可知,回路的感应电动势为:
E=
=BL(v1-v2),回路中的电流I=
.对杆甲运用牛顿第二定律有:
F-BLI=ma
由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,对两杆运用动量定理有:
Ft=m1v1+m2v2
代入已知数据解以上几式得:
v1=8.15m/s, v2=1.85m/s.
第4讲名称:
电磁感应中的功和能
10高二物理(选修3-2)同步复习课程第4讲:
电磁感应中的功和能
一个边长为a=1m的正方形线圈,总电阻为0.1Ω,当线圈以v=2m/s的速度通过磁感强度B=0.5T的匀强磁场区域时,线圈平面总保持与磁场垂直.若磁场的宽度b>1m,如图所示,求线圈通过磁场后释放多少焦耳的热量?
10J
如图所示,将边长为l、总电阻为R的正方形闭合线圈,从磁感强度为B的匀强磁场中以速度v和2v匀速拉出(磁场方向,垂直线圈平面)
A.此过程中,通过线框的电流强度相同
B.此过程中,线框产生的热量相同。
C.此过程中,拉力F的大小相同。
D.此过程中,线框的电功率相同。
以上选项都不对
如图所示,导体棒ab可以无摩擦地沿足够长的竖直导轨滑动,整个装置处于匀强磁场中。
磁场方向垂直导轨平面向里,除电阻R外,其它电阻均不计,在导体棒ab下落的过程中,下落高度达到h时,速度达到最大值V,已知导体棒ab的质量为m,求导体R上产生的焦耳热是多少?
如图5所示,PQ、MN是两条平行金属轨道,轨道平面与水平面的夹角为θ,轨道之间连接电阻R。
在空间存在方向垂直于轨道平面的匀强磁场。
金属杆ab沿轨道从顶端滑到底端的过程中,重力做功W1,动能的增加量为ΔE,回路中的电流产生的热量为Q1,金属杆与轨道间摩擦产生的热量为Q2。
则下列关系式中正确的是()
A.W1+Q1=ΔE+Q2B.W1+ΔE=Q1+Q2
C.W1-ΔE=Q1+Q2D.W1-Q1=ΔE-Q2
一个10匝的闭合线圈总电阻为0.5Ω,线圈的面积为100cm2垂直于线圈地匀强磁场地磁感强度B随时间变化的规律如图10-10所示,由此可知,线圈中磁通量的变化率在0-0.2s内为___________Wb/s,在0-0.4s内线圈中产生的热量为____________J。
0.1、0.8
用电阻为18Ω的均匀导线弯成图17-25中直径D=0.80m的封闭金属圆环,环上AB弧所对应的圆心角为60º
,将圆环垂直于磁感线方向固定在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里.一根每米电阻为1.25Ω的直导线PQ,沿圆环平面向左以3.0m/s的速度匀速滑行(速度方向与PQ垂直),滑行中直导线与圆环紧密接触(忽略接触处的电阻),当它通过环上A、B位置时,求:
(1)直导线AB段产生的感应电动势,并指明该段直导线中电流的方向.
(2)此时圆环上发热损耗的电功率.
(1)0.6V;
(2)0.1W
如图10-16所示,宽为l、光滑的导电轨道的弧形部分处于磁场外,轨道的水平部分处于垂直轨道平面向上、磁感强度为B的匀强磁场中,质量为m的金属杆cd静止在水平轨道上,另一质量为m的金属杆ab,从弧形轨道上h高处由静止开始下滑。
设ab杆和cd杆始终与轨道垂直,且接触良好,ab杆与cd杆不会相碰,ab和cd杆的电阻均为R,轨道电阻不计。
求:
在ab杆运动的整个过程中可产生的热量。
如图,甲、乙两个完全相同的线圈,在距地面同一高度处由静止开始释放,A、B是边界范围、磁感应强度的大小和方向均完全相同的匀强磁场,只是A的区域比B的区域离地面高一些,两线圈下落时始终保持线圈平面与磁场垂直,则()
A.甲先落地B.乙先落地
C.二者同时落地D.无法确定
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