电磁感应习题及自感现象.docx
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电磁感应习题及自感现象
电磁感应测试题
1.如图所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化。
下列说法
①当磁感应强度增加时,线框中的感应电流可能减小
②当磁感应强度增加时,线框中的感应电流一定增大
③当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大
④当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变
其中正确的是()
A.只有②④正确B.只有①③正确
C.只有②③正确D.只有①④正确
2.一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行,飞机机身长为a,翼展为b;该空间地磁场磁感应强度的水平分量为B1,竖直分量为B2;驾驶员左侧机翼的端点用A表示,右侧机翼的端点用B表示,用E表示飞机产生的感应电动势,则()
A.E=B1vb,且A点电势低于B点电势
B.E=B1vb,且A点电势高于B点电势
C.E=B2vb,且A点电势低于B点电势
D.E=B2vb,且A点电势高于B点电势
3.如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下。
当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)()
A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引
B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥
C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引
D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥
3.如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0-T/2时间内,直导线中电流向上,则在T/2-T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是()
A.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左
t
B.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向右
C.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右
D.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左
4.图中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l,磁场方向垂直纸面向里.abcd是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离也为l.t=0时刻,bc边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I随时间t变化的图线可能是()
5.如图所示电路中,A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个理想电感线圈,当S闭合与断开时,A、B的亮度情况是()
A.S闭合时,A立即亮,然后逐渐熄灭
B.S闭合时,B立即亮,然后逐渐熄灭
C.S闭合足够长时间后,B发光,而A不发光
D.S闭合足够长时间后,B立即熄灭发光,而A逐渐熄灭
6.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置.能产生匀强磁场的磁铁,被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,便会产生一电信号,被控制中心接收.当火车通过线圈时,若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图(乙)所示,则说明火车在做()
A.匀速直线运动B.匀加速直线运动
C.匀减速直线运动D.加速度逐渐增大的变加速直线运动
7.图甲中的a是一个边长为为L的正方向导线框,
其电阻为R.线框以恒定速度v沿x轴运动,并穿过图中
所示的匀强磁场区域b.如果以x轴的正方向作为力的正
方向.线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则磁场对
线框的作用力F随时间变化的图线应为图乙中的哪个图?
()
8.如图所示,将一个正方形导线框ABCD置于一个范围足够大的匀强磁场中,磁场方向与其平面垂直.现在AB、CD的中点处连接一个电容器,其上、下极板分别为a、b,让匀强磁场以某一速度水平向右匀速移动,则()
A.ABCD回路中没有感应电流
B.A与D、B与C间有电势差
C.电容器a、b两极板分别带上负电和正电
D.电容器a、b两极板分别带上正电和负电
9.如图一所示,固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与金属框架接触良好.在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻,其他部分电阻忽略不计.现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右在框架上滑动,运动中杆ab始终垂直于框架.图二为一段时间内金属杆受到的安培力f随时间t的变化关系,则图三中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是()
10.在水平桌面上,一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,磁感应强度B1随时间t的变化关系如图⑴所示.0~1s内磁场方向垂直线框平面向下.圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接,导轨上放置一根导体棒,导体棒的长为L、电阻为R,且与导轨接触良好,导体棒处于另一匀强磁场中,其磁感应强度恒为B2,方向垂直导轨平面向下,如图⑵所示.若导体棒始终保持静止,则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是下图中的(设向右为静摩擦力的正方向)
11.2000年底,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列
车的模型车,该车的车速已达到500km/h,可载5人.如图所示就是
磁悬浮的原理,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的
超导圆环.将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下
悬浮在磁铁A的上方空中,下列说法中正确的是()
A.在B上放入磁铁的过程中,B中将产生感应电流.当稳定后,感应电流消失
B.在B上放入磁铁的过程中,B中将产生感应电流.当稳定后,感应电流仍存在
C.如A的N极朝上,B中感应电流的方向如图所示
D.如A的N极朝上,B中感应电流的方向与图中所示的方向有时相同有时相反
12.如图所示,两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面,导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路.导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧,两棒的中间用细线绑住,它们的电阻均为R,回路上其余部分的电阻不计.在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场.开始时,导体棒处于静止状态.剪断细线后,导体棒在运动过程中()
A.回路中有感应电动势
B.两根导体棒所受安培力的方向相同
C.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能守恒
D.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能不守恒
13.如图所示,A是长直密绕通电螺线管.小线圈B与电流表连接,并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A.能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是()
14.如图所示,一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框,在外力作用下,以速度v匀速穿过宽均为a的两个匀强磁场.这两个磁场的磁感应强度大小均为B方向相反.线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直.取逆时针方向的电流为正。
若从图示位置开始,线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移x之间的函数图象,下面四个图中正确的是()
A.B.C.D.
16.图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距l为0.40m,电阻不计.导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直.质量m为6.0×10-3kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触.导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1.当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑,整个电路消耗的电功率P为0.27W,重力加速度取10m/s2,试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2.
17.如图所示,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻可忽略不计,在M和P之间接有阻值为R的定值电阻.导体棒ab长l=0.5m,其电阻为r,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T.现使ab以v=10m/s的速度向右做匀速运动.
⑴ab中的感应电动势多大?
⑵ab中电流的方向如何?
⑶若定值电阻R=3.0Ω,导体棒的电阻r=1.0Ω,则电路中的电流多大?
18.如图所示,一半径为r的圆形导线框内有一匀强磁场,磁场方向垂直于导线框所在平面,导线框的左端通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间的距离为d,板长为l,t=0时,磁场的磁感应强度B从B0开始均匀增大,同时,在板2的左端且非常靠近板2的位置有一质量为m、带电量为-q的液滴以初速度v0水平向右射入两板间,该液滴可视为质点.
⑴要使该液滴能从两板间射出,磁感应强度随时间的变化率K应满足什么条件?
⑵要使该液滴能从两板间右端的中点射出,磁感应强度B与时间t应满足什么关系?
19.在图甲中,直角坐标系0xy的1、3象限内有匀强磁场,第1象限内的磁感应强度大小为2B,第3象限内的磁感应强度大小为B,磁感应强度的方向均垂直于纸面向里.现将半径为l,圆心角为900的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动,导线框回路电阻为R.
(1)求导线框中感应电流最大值.
(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象.(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t=0)
(3)求线框匀速转动一周产生的热量.
20.如图所示,有两根足够长、不计电阻,相距L的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成θ角固定放置,底端接一阻值为R的电阻,在轨道平面内有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直轨道平面斜向上.现有一平行于ce、垂直于导轨、质量为m、电阻不计的金属杆ab,在沿轨道平面向上的恒定拉力F作用下,从底端ce由静止沿导轨向上运动,当ab杆速度达到稳定后,撤去拉力F,最后ab杆又沿轨道匀速回到ce端.已知ab杆向上和向下运动的最大速度相等.求:
拉力F和杆ab最后回到ce端的速度v.
21.如图甲所示,空间有一宽为2L的匀强磁场区域,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外.abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框,总电阻为R.线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域.在运动过程中,线框ab、cd两边始终与磁场边界平行.线框刚进入磁场的位置x=0,x轴沿水平方向向右.求:
(1)cd边刚进入磁场时,ab两端的电势差,并指明哪端电势高;
(2)线框穿过磁场的过程中,线框中产生的焦耳热;
(3)在下面的乙图中,画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象.其中U0=BLv0.
22.如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PO、MN,PQ、MN的电阻不计,间距为d=0.5m.P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中.电阻均为r=0.1Ω,质量分别为m1=300g和m2=500g的两金属棒L1、L2平行的搁在光滑导轨上,现固定棒L1,L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始做加速运动,试求:
(1)当电压表的读数为U=0.2V时,棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能达到的最大速度vm.
(3)若在棒L2达到最大速度vm时撤去外力F,并同时释放棒L1,求棒L2达到稳定时的速度值.
(4)若固定棒L1,当棒L2的速度为v,且离开棒L1距离为S的同时,撤去恒力F,为保持棒L2做匀速运动,可以采用将B从原值(B0=0.2T)逐渐减小的方法,则磁感应强度B应怎样随时间变化(写出B与时间t的关系式)?
自感机器应用
1.关于线圈的自感系数,下列说法中正确的是( )
A.线圈中产生的自感电动势越大,线圈的自感系数一定越大
B.线圈中的电流变化越快,自感系数就越大
C.线圈中的电流不发生变化,自感系数一定为零
D.线圈的自感系数与线圈自身的因素以及有无铁芯有关
2.关于感应圈下列说法不正确的是( )
A.感应圈是利用自感现象来获得高电压的装置
B.在工程中,感应圈可作为大功率高压电源使用
C.煤气灶电子点火装置,是利用感应圈产生高电压电火花来完成的
D.感应圈的主要构造包括绕在铁芯上的两个绝缘线圈及继电器等
3.如图2-2-9所示,L为自感系数较大的线圈,电路稳定后小灯泡正常发光,当断开电路的瞬间会有( )
图2-2-9
A.灯泡立刻熄灭
B.灯泡慢慢熄灭
C.闪亮一下后再慢慢熄灭
D.闪亮一下后突然熄灭
4.如图2-2-10所示的四个日光灯的接线图中,S1为启动器,S2为电键,L为镇流器,能使日光灯正常发光的是( )
图2-2-10
A.①③B.②④
C.①②D.②③
5.(2010年高考北京卷)在如图2-2-11所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后,调整R,使L1和L2发光的亮度一样,此时流过两个灯泡的电流均为I.然后,断开S.若t′时刻再闭合S,则在t′前后的一小段时间内,正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t的变化的图象是( )
图2-2-11
图2-2-12
一、单项选择题
1.关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是( )
A.线圈中电流变化越大,线圈自感系数越大
B.对于某一线圈,自感电动势正比于电流的变化量
C.一个线圈的电流均匀增大,这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D.自感电动势总与原电流方向相反
2.下列不属于自感现象的是( )
A.电焊机
B.拔下家用电器的电源插头看到电火花
C.大型电动机断开开关产生电弧火花
D.用高频交流电焊接自行车零件
3.人类生活中对能源的可持续利用可以通过节能方式体现,日光灯是最常用的节能照明工具,它的主要构成有灯管、镇流器、启动器等.启动器的构造如图2-2-13所示,为了便于日光灯工作,常在启动器两端并上一个电容器C.现有一盏日光灯总是出现灯管两端亮而中间不亮,经检查,灯管是好的,电源电压正常,镇流器无故障,其原因可能是( )
图2-2-13
A.启动器两端A、B与启动器座接触不良
B.电容器C断路
C.电容器C击穿而短路
D.镇流器自感系数L太大
图2-2-14
4.如图2-2-14所示,L是一个纯电感线圈,R为一个灯泡,下列说法中正确的是( )
A.开关S闭合瞬间和断开瞬间,灯泡中都有从a到b的电流通过
B.开关S闭合瞬间,灯泡中有从a到b的电流通过,断开瞬间则为从b到a
C.开关S闭合瞬间,灯泡中有从a到b的电流通过,断开瞬间则没有电流通过
D.开关S闭合或断开瞬间,灯泡中都没有电流通过
5.如图2-2-15所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路,L两端并联一只电压表,用来测量自感线圈的直流电压,在测量完毕后,将电路解体时应( )
图2-2-15
A.先断开S1
B.先断开S2
C.先拆除电流表
D.先拆除电阻R
6.如图2-2-16所示,L是电阻不计的自感线圈,C是电容器,E为电源,在开关S闭合和断开时,关于电容器的带电情况,下列说法正确的是( )
图2-2-16
A.S闭合瞬间,A板带正电,B板带负电
B.S保持闭合,A板带正电,B板带负电
C.S断开瞬间,A板带正电,B板带负电
D.由于线圈L的电阻不计,电容器被短路,上述三种情况下电容器均不带电
7.如图2-2-17所示是日光灯电路图,若按图示的电路连接,关于日光灯发光的情况,下列叙述中正确的是( )
图2-2-17
A.S1接通,S2、S3断开,日光灯就能正常发光
B.S1、S2接通,S3断开,日光灯就能正常发光
C.S3断开,接通S1、S2后,再断开S2,日光灯就能正常发光
D.当日光灯正常发光后,再接通S3,日光灯仍能正常发光
8.如图2-2-18所示,a、b、c为三个相同的灯泡,额定电压稍大于电源的电动势,电源内阻可以忽略.L是一个本身电阻可忽略的电感线圈.开关S闭合.现突然断开,已知在这一过程中灯泡都不会烧坏,则下列关于c灯的说法中正确的是( )
图2-2-18
A.亮度保持不变
B.将闪亮一下,而后逐渐熄灭
C.将闪亮一下,而后逐渐恢复原来的亮度
D.将变暗一下,而后逐渐恢复原来的亮度
9.如图2-2-19所示,多匝线圈L的电阻和电源内阻都很小,可忽略不计,电路中两个电阻器的电阻均为R,开始时开关S断开,此时电路中电流为I0,现将开关S闭合,线圈L中有自感电动势产生,以下说法中正确的是( )
图2-2-19
A.由于自感电动势有阻碍电流的作用,电路中电流最终由I0减小到零
B.由于自感电动势有阻碍电流的作用,电路中电流最终会小于I0
C.由于自感电动势有阻碍电流的作用,电路中电流将保持I0不变
D.自感电动势有阻碍电流增大的作用,但电路中电流最终还是增大到2I0
10.(2010年高考江苏卷)如图2-2-20所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,电感L的电阻不计,电阻R的阻值大于灯泡D的阻值.在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中,正确的是( )
图2-2-20
图2-2-21
11.如图2-2-23所示,设电源的电动势为E=10V,内阻不计,L与R的电阻均为5Ω,两灯泡的电阻为Rs=10Ω.
图2-2-23
(1)求断开S的瞬间,灯泡L1两端的电压;
(2)画出断开S前后一段时间L1内电流随时间的变化规律.
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