电磁感应中的各种题型(习题,答案)
(完整版)电磁感应综合练习题(基本题型,含答案)

电磁感应综合练习题(基本题型)一、选择题: 1.下面说法正确的是( )A .自感电动势总是阻碍电路中原来电流增加B .自感电动势总是阻碍电路中原来电流变化C .电路中的电流越大,自感电动势越大D .电路中的电流变化量越大,自感电动势越大【答案】B2.如图9-1所示,M 1N 1与M 2N 2是位于同一水平面内的两条平行金属导轨,导轨间距为L 磁感应强度为B 的匀强磁场与导轨所 在平面垂直,ab 与ef 为两根金属杆,与导轨垂直且可在导轨上滑 动,金属杆ab 上有一伏特表,除伏特表外,其他部分电阻可以不计,则下列说法正确的是 ( ) A .若ab 固定ef 以速度v 滑动时,伏特表读数为BLvB .若ab 固定ef 以速度v 滑动时,ef 两点间电压为零C .当两杆以相同的速度v 同向滑动时,伏特表读数为零D .当两杆以相同的速度v 同向滑动时,伏特表读数为2BLv【答案】AC3.如图9-2所示,匀强磁场存在于虚线框内,矩形线圈竖直下落。
如果线圈中受到的磁场力总小于其重力,则它在1、2、3、4位置 时的加速度关系为 ( ) A .a 1>a 2>a 3>a 4 B .a 1 = a 2 = a 3 = a 4C .a 1 = a 2>a 3>a 4D .a 4 = a 2>a 3>a 1【答案】C4.如图9-3所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行,当电键S 接通一瞬间,两铜环的运动情况是( ) A .同时向两侧推开 B .同时向螺线管靠拢C .一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体判断D .同时被推开或同时向螺线管靠拢,但因电源正负极未知,无法具体判断 【答案】 A图9-2图9-3图9-4图9-15.如图9-4所示,在U形金属架上串入一电容器,金属棒ab在金属架上无摩擦地以速度v向右运动一段距离后突然断开开关,并使ab停在金属架上,停止后,ab不再受外力作用。
电磁感应练习50题

电磁感应练习50题(含答案)1、如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为L=0.2m,长为2d,d=0.5m,上半段d导轨光滑,下半段d导轨的动摩擦因素为μ=,导轨平面与水平面的夹角为θ=30°.匀强磁场的磁感应强度大小为B=5T,方向与导轨平面垂直.质量为m=0.2kg的导体棒从导轨的顶端由静止释放,在粗糙的下半段一直做匀速运动,导体棒始终与导轨垂直,接在两导轨间的电阻为R=3Ω,导体棒的电阻为r=1Ω,其他部分的电阻均不计,重力加速度取g=10m/s2,求:(1)导体棒到达轨道底端时的速度大小;(2)导体棒进入粗糙轨道前,通过电阻R上的电量q;(3)整个运动过程中,电阻R产生的焦耳热Q.答案分析:(1)研究导体棒在粗糙轨道上匀速运动过程,受力平衡,根据平衡条件即可求解速度大小.(2)进入粗糙导轨前,由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量公式结合求解电量.(3)导体棒在滑动时摩擦生热为Q f=2μmgdcosθ,再根据能量守恒定律求解电阻产生的焦耳热Q.解答:解:(1)导体棒在粗糙轨道上受力平衡:由 mgsin θ=μmgcos θ+BIL得:I=0.5A由BLv=I(R+r)代入数据得:v=2m/s(2)进入粗糙导轨前,导体棒中的平均电动势为: ==导体棒中的平均电流为: ==所以,通过导体棒的电量为:q=△t==0.125C(3)由能量守恒定律得:2mgdsin θ=Q电+μmgdcos θ+mv2得回路中产生的焦耳热为:Q电=0.35J所以,电阻R上产生的焦耳热为:Q=Q电=0.2625J答:(1)导体棒到达轨道底端时的速度大小是2m/s;(2)导体棒进入粗糙轨道前,通过电阻R上的电量q是0.35C;(3)整个运动过程中,电阻R产生的焦耳热Q是0.2625J.点评:本题实质是力学的共点力平衡与电磁感应的综合,都要求正确分析受力情况,运用平衡条件列方程,关键要正确推导出安培力与速度的关系式,分析出能量是怎样转化的.2、如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
(完整版)电磁感应综合练习题(基本题型,含答案)

电磁感应综合练习题(基本题型)一、选择题: 1.下面说法正确的是( )A .自感电动势总是阻碍电路中原来电流增加B .自感电动势总是阻碍电路中原来电流变化C .电路中的电流越大,自感电动势越大D .电路中的电流变化量越大,自感电动势越大【答案】B2.如图9-1所示,M 1N 1与M 2N 2是位于同一水平面内的两条平行金属导轨,导轨间距为L 磁感应强度为B 的匀强磁场与导轨所 在平面垂直,ab 与ef 为两根金属杆,与导轨垂直且可在导轨上滑 动,金属杆ab 上有一伏特表,除伏特表外,其他部分电阻可以不计,则下列说法正确的是 ( ) A .若ab 固定ef 以速度v 滑动时,伏特表读数为BLvB .若ab 固定ef 以速度v 滑动时,ef 两点间电压为零C .当两杆以相同的速度v 同向滑动时,伏特表读数为零D .当两杆以相同的速度v 同向滑动时,伏特表读数为2BLv【答案】AC3.如图9-2所示,匀强磁场存在于虚线框内,矩形线圈竖直下落。
如果线圈中受到的磁场力总小于其重力,则它在1、2、3、4位置 时的加速度关系为 ( ) A .a 1>a 2>a 3>a 4 B .a 1 = a 2 = a 3 = a 4C .a 1 = a 2>a 3>a 4D .a 4 = a 2>a 3>a 1【答案】C4.如图9-3所示,通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环,铜环平面与螺线管截面平行,当电键S 接通一瞬间,两铜环的运动情况是( ) A .同时向两侧推开 B .同时向螺线管靠拢C .一个被推开,一个被吸引,但因电源正负极未知,无法具体判断D .同时被推开或同时向螺线管靠拢,但因电源正负极未知,无法具体判断 【答案】 A图9-2图9-3图9-4图9-15.如图9-4所示,在U形金属架上串入一电容器,金属棒ab在金属架上无摩擦地以速度v向右运动一段距离后突然断开开关,并使ab停在金属架上,停止后,ab不再受外力作用。
磁感应习题与解答

磁感应习题与解答一、选择题1. 半径为a 的圆线圈置于磁感强度为B 的均匀磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,线圈电阻为R ,当把线圈转动使其法向与B 的夹角为α=60︒时,线圈中已通过的电量与线圈面积及转动时间的关系是:(A) 与线圈面积成正比,与时间无关. (B) 与线圈面积成正比,与时间成正比. (C) 与线圈面积成反比,与时间无关. (D) 与线圈面积成反比,与时间成正比.2. 如图3.1所示,一导体棒ab 在均匀磁场中沿金属导轨向右作匀加速运动,磁场方向垂直导轨所在平面. 若导轨电阻忽略不计,并设铁芯磁导率常数,则达到稳定后电容器的M 极板上(A) 带有一定量的正电荷. (B) 带有一定量的负电荷. (C) 带有越来越多的正电荷. (D) 带有越来越多的负电荷.3. 已知圆环式螺线管的自感系数为L . 若将该螺线管锯成两个半环式的螺线管,则两个半环螺线管的自感系数(A) 都等于L /2. (B) 都小于L /2. (C) 都大于L /2.(D) 一个大于L /2,一个小于L /2.4. 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3.2所示. 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NMa图3.1I(A) 200)2(1aIπμμ.(B) 200)2(21aIπμμ.(C) 200)(21a Iπμμ.(D) 0 .5. 一导体圆线圈在均匀磁场中运动,能使其中产生感应电流的一种情况是 (A)线圈绕自身直径轴转动,轴与磁场方向平行. (B)线圈绕自身直径轴转动,轴与磁场方向垂直. (C)线圈平面垂直于磁场并沿垂直磁场方向平移. (D)线圈平面平行于磁场并沿垂直磁场方向平移.二、填空题1.在磁感强度为的磁场中,以速率v垂直切割磁力线运动的一长度为L的金属杆,相当于____________,它的电动势ε=____________,产生此电动势的非静电力是___________.2. 半径为a 的无限长密绕螺线管,单位长度上的匝数为n,通以交变电流i =Imsin ωt,则围在管外的同轴圆形回路(半径为r )上的感生电动势为 .三、证明题:证明:自感系数为L的线圈通有电流I0时,线圈内贮存的磁能为LI 02/2.练习三 电磁感应习题答案一.选择题:1.A 2.B 3.B 4.C 5.B二.填空题: 1. 一个电源; vBl; 洛伦兹力 2.-mnpa 2wIcoswt 三.证明题:dt LdI I I i /,0-=→εε大小为过程中从线圈中作功为电源反抗L ε221LILIdI Idt A tI i m⎰⎰==-=ε221,LIW m =此能量全部转变为磁能由能量守恒可知典型例题1. 图.1中三条曲线分别表示简谐振动中的位移x , 速度v ,加速度a ,下面哪个说法是正确的?(D)(A) 曲线3, 1, 2分别表示x , v , a 曲线 (B) 曲线2, 1, 3分别表示x , v , a 曲线(C) 曲线1, 3, 2分别表示x , v , a 曲线(D) 曲线1, 2, 3分别表示x , v , a 曲线2. 用余弦函数描述一简谐振子的振动,-时间(v -t )关系曲线如图2位为 (A)(A) π / 6 (B) π / 3 (C) π / 2 (D) 2π / 3 3. 一质点作简谐振动,振动方程为cos()x t ωϕ=+,当时间t =T / 2(T 为周期)时,质点的速度为 (B) (A)sin A ωϕ- (B)sin A ωϕ(C)cos A ωϕ- (D)co s A ωϕ4. 用余弦函数描述一简谐振动,已知振幅为A ,周期为T ,初位相/3ϕπ=-,则振动曲线为图3中哪一图? (A)x ,v ,a图1-5. 用40N 的力拉一轻弹簧,可使其伸长20cm ,此弹簧下应挂 2.0 kg 的物体,才能使弹簧振子作简谐振动的周期 T =0.2πs 。
高一物理电磁感应现象练习题及答案

高一物理电磁感应现象练习题及答案练习题一:1. 一根导线以速度v穿过磁感应强度为B的均匀磁场,导线长度为L,角度θ为导线与磁场方向的夹角。
求导线在时间Δt内所受到的感应电动势。
答案:感应电动势E = B * v * L * sinθ2. 一根导线以速度v进入磁感应强度为B的均匀磁场,导线的长度为L。
当导线完全进入磁场后,突然停止不动。
求此过程中导线两端之间的电势差。
答案:电势差V = B * v * L3. 一个长度为L的导线以速度v匀速通过磁感应强度为B的均匀磁场,当导线通过时间Δt后,磁场方向突然发生改变。
求导线两端之间产生的感应电动势。
答案:感应电动势E = 2 * B * v * L4. 一根长度为L的导线以速度v与磁感应强度为B的均匀磁场垂直相交,导线所受到的感应电动势大小为E,如果将导线切成长度为L/2的两段导线,两段导线所受感应电动势的大小分别是多少?答案:每段导线所受感应电动势的大小都是E练习题二:1. 一台电动机的转子有60个磁极,额定转速为3000转/分钟。
求转子在额定转速下的转子导线所受的感应电动势大小。
答案:转子导线所受感应电动势的大小为ω * Magnetic Flux,其中ω为角速度,Magnetic Flux为磁通量。
转速为3000转/分钟,转速ω =2π * 3000 / 60。
由于转子有60个磁极,每转所经过的磁通量为60 * Magnetic Flux。
因此,转子导线所受感应电动势的大小为60 * 2π * 3000 / 60 * Magnetic Flux。
2. 一根长度为L的导线以角速度ω绕通过导线轴线的磁感应强度为B的磁场旋转。
求导线两端之间的电势差大小。
答案:电势差V = B * ω * L3. 一根输电线路的电阻为R,长度为L,电流为I。
如果在电力系统中,磁感应强度为B的磁场垂直于导线方向,求输电线路两端之间的感应电动势。
答案:感应电动势E = B * L * I4. 一块矩形线圈有N匝,每匝的边长为a和b,磁通量为Φ,求矩形线圈所受到的感应电动势。
初三电磁感应练习题及答案

初三电磁感应练习题及答案练习题1:1. 一个导线以2.0m/s的速度从一个均匀磁场中通过,磁感应强度为0.4T,导线长度为0.5m。
求导线所受的感应电动势大小。
2. 一个长度为3.0m的导线以10m/s的速度垂直通过一个磁感应强度为1.5T的磁场,求导线两端之间的感应电势差。
3. 一个矩形导线框架的长边长度为2.0m,短边长度为0.5m,框架的整体电阻为6.0Ω。
当磁感应强度为0.8T时,框架被拉动,导线切割磁力线的速度恒定为3.0m/s。
求在导线上出现的电动势大小。
答案:1. 感应电动势的大小与磁感应强度、导线长度和导线在磁场中的速度有关。
根据公式E = B*d*l*v,其中B为磁感应强度,d为导线长度,l为导线在磁场中的速度,v为导线长度。
将已知值代入计算,得到E = 0.4T * 0.5m * 2.0m/s = 0.4V。
故导线所受的感应电动势大小为0.4V。
2. 感应电势差的大小取决于磁感应强度、导线长度和导线在磁场中的速度之积。
根据公式∆V = B*l*v,其中B为磁感应强度,l为导线长度,v为导线在磁场中的速度。
将已知值代入计算,得到∆V = 1.5T * 3.0m * 10m/s = 45V。
导线两端之间的感应电势差为45V。
3. 在导线上出现的电动势大小取决于磁感应强度、导线长度、导线在磁场中的速度和导线的电阻之积。
根据公式E = B*d*l*v/R,其中B为磁感应强度,d为导线长度,l为导线在磁场中的速度,R为导线的电阻。
将已知值代入计算,得到E = 0.8T * 3.0m * 2.0m * 0.5m/s / 6.0Ω = 0.8V。
在导线上出现的电动势大小为0.8V。
练习题2:1. 一个磁感应强度为0.5T的磁场垂直于一个半径为0.2m的圆环,圆环的电阻为2.0Ω。
圆环以5rad/s的角速度绕垂直磁场线旋转,求圆环上出现的感应电动势大小。
2. 一个长度为4.0m的直导线绕过一个半径为2.0m的圆形电感线圈,电感线圈中有100个匝。
初中电磁感应专题练习(含详细答案)

初中电磁感应专题练习(含详细答案)
一、选择题
1. 一个导线在磁场中匀速向右移动,感应电动势的方向如何?
A. 由左向右
B. 由右向左
C. 没有感应电动势
D. 无法确定
答案:B
2. 带电粒子在磁场中匀速运动,运动轨迹如何?
A. 直线运动
B. 圆形运动
C. 抛物线运动
D. 双曲线运动
答案:B
二、计算题
1. 一个弯曲的导线长为10cm,导线中有一个电流I=2A,若在
导线处有一个磁感应强度为B=3T的磁场,求电动势的大小为多少?
解答:
$\mathcal{E}=Blv=\frac{1}{2}Blv=\frac{1}{2}Blsin\theta=\frac{1}{2} \times 3 \times 0.1 \times 2=\frac{3}{20}$V。
三、简答题
1. 什么是电磁感应?
电磁感应是指导体中的电子受到磁场的作用从而在导体两端产
生的电动势。
2. 什么是法拉第电磁感应定律?
法拉第电磁感应定律指出,当导体中的磁力线发生变化时,沿
着导体的任意闭合回路中就会产生感应电动势,其大小与磁通量的
变化率成正比,方向满足楞次定律。
3. 什么是楞次定律?
楞次定律指出,当导体内有感应电流时,该电流所发出的磁场的方向是这样的,即它所引起的磁通量的变化总是阻碍引起这种变化的原因。
4. 什么情况下会产生感应电流?
当导体在磁场中发生运动或被磁场线穿过而发生变化时,就会在导体中产生感应电流。
电磁感应习题答案

电磁感应一、选择题1、将形状完全相同的铜环和木环静止放置,并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等,则 ( D )A.铜环中有感应电动势,木环中无感应电动势B.铜环中感应电动势大,木环中感应电动势小C.铜环中感应电动势小,木环中感应电动势大D.两环中感应电动势相等2、面积为S 和2S 的两线圈A ,B 。
通过相同的电流I ,线圈A 的电流所产生的通过线圈B 的磁通用面积为S 和2S 的两圆线圈A ,B 。
通过相同的电流I ,线圈A 的电流所产生的通过线圈B 的磁通用Φ21表示,线圈B 的电流所产生的通过线圈A 的磁通用Φ12表示,则应该有:(A )Φ12 = 2Φ21 . (B )Φ12 =Φ21/2 .(C )Φ12 = Φ21. (D )Φ12 <Φ21 . [ C ] 3 如图所示,导线AB 在均匀磁场中作下列四种运动, (1)垂直于磁场作平动;(2)绕固定端A 作垂直于磁场转动; (3)绕其中心点O 作垂直于磁场转动;(4)绕通过中心点O 的水平轴作平行于磁场的转动。
关于导线AB 的感应电动势哪个结论是错误的? ( B )(A)(1)有感应电动势,A 端为高电势; (B)(2)有感应电动势,B 端为高电势; (C)(3)无感应电动势; (D)(4)无感应电动势。
二、填空题4、如图,aob 为一折成∠形的金属导线(aO=Ob=L ),位于XOY 平面中;磁感强度为B 的匀强磁场垂直于XOY 平面。
当aob 以速度 沿X 轴正向运动时,导线上a 、b 两点间电势差U ab = sin BLv ;当aob(1) (2) (3) (4)以速度 沿Y 轴正向运动时,a 、b 两点中是 a 点电势高。
5、 半径为a 的无限长密绕螺线管,单位长度上的匝数为n ,螺线管导线中通过交变电流t I i sin 0 ,则围在管外的同轴圆形回路(半径为r )上的感生电动势为 -t cos I a n 020 (V)6、感应电场是由 变化的磁场产生的,它的电场线是 闭合曲线 。
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电磁感应中的各种题型一.电磁感应中的“双杆问题”电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题,涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等1.“双杆”向相反方向做匀速运动:当两杆分别向相反方向运动时,相当于两个电池正向串联。
[例1] 两根相距d=0.20m的平行金属长导轨固定在同一水平面内,并处于竖直方向的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.2T,导轨上面横放着两条金属细杆,构成矩形回路,每条金属细杆的电阻为r=0.25Ω,回路中其余部分的电阻可不计。
已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移,速度大小都是v=5.0m/s,如图所示,不计导轨上的摩擦。
(1)求作用于每条金属细杆的拉力的大小。
(2)求两金属细杆在间距增加0.40m的滑动过程中共产生的热量。
2.“双杆”同向运动,但一杆加速另一杆减速:当两杆分别沿相同方向运动时,相当于两个电池反向串联。
[例2] 两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L。
导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,如图所示。
两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计。
在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。
设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行。
开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd 的初速度v0。
若两导体棒在运动中始终不接触,求:(1)在运动中产生的焦耳热最多是多少。
(2)当ab棒的速度变为初速度的3/4时,cd棒的加速度是多少?3. “双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。
:“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动,另一杆在安培力作用下做加速运动,最终两杆以同样加速度做匀加速直线运动。
[例3](2003年全国理综卷)如图所示,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?4.“双杆”在不等宽导轨上同向运动。
“双杆”在不等宽导轨上同向运动时,两杆所受的安培力不等大反向,所以不能利用动量守恒定律解题。
[例4](2004年全国理综卷)图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨所在平面(纸面)向里。
导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的,距离为l1;c1d1段与c2d2段也是竖直的,距离为l2。
x1 y1与x2 y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆,质量分别为m1和m2,它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。
两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。
F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。
已知两杆运动到图示位置时,已匀速向上运动,求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率。
二.电磁感应中的一个重要推论——安培力的冲量公式感应电流通过直导线时,直导线在磁场中要受到安培力的作用,当导线与磁场垂直时,安培力的大小为F=BLI。
在时间△t 内安培力的冲量,式中q是通过导体截面的电量。
利用该公式解答问题十分简便,下面举例说明这一点。
[例5] 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)/2B. 安全进入磁场中时线圈的速度等于(v0+v)/2C. 完全进入磁场中时线圈的速度小于(v0+v)/2D. 以上情况A、B均有可能,而C 是不可能的[例6] 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。
三.电磁感应中电流方向问题[例7](06广东物理卷)如图所示,用一根长为L 质量不计的细杆与一个上弧长为,下弧长为的金属线框的中点联结并悬挂于O 点,悬点正下方存在一个上弧长为、下弧长为的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且<<先将线框拉开到如图所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦。
下列说法正确的是()A. 金属线框进入磁场时感应电流的方向为:a→b→c→d→aB. 金属线框离开磁场时感应电流的方向为:a→d→c→b→aC. 金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D. 金属线框最终将在磁场内做简谐运动[例7.1] 如图所示,接有灯泡L的平行金属导轨水平放置在匀强磁场中,一导体杆与两导轨良好接触并做往复运动,其运动情况与弹簧振子做简谐运动的情况相同。
图中O位置对应于弹簧振子的平衡位置,P、Q两位置对应于弹簧振子的最大位移处。
若两导轨的电阻不计,则()A. 杆由O到P的过程中,电路中电流变大B. 杆由P到Q的过程中,电路中电流一直变大C. 杆通过O处时,电路中电流方向将发生改变D. 杆通过O处时,电路中电流最大四.电磁感应中的多级感应问题[例8] 如图所示,ab、cd金属棒均处于匀强磁场中,cd 原静止,当ab向右运动时,cd如何运动(导体电阻不计)()A. 若ab向右匀速运动,cd静止;B. 若ab向右匀加速运动,cd向右运动;C. 若ab向右匀减速运动,cd向左运动[例8.1]:在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈相接,如图所示导轨上放一根导线ab,磁力线垂直于导轨所在平面。
欲使所包围的小闭合线圈产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动可能是()A. 向右运动B. 加速向右运动C. 减速向右运动D. 加速向左运动五.电磁感应中的动力学问题[例9](2005年上海)如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=370角,下端连接阻值为R的电阻。
匀强磁场的方向与导轨平面垂直。
质量为0.2kg、电阻不计的导体棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并且接触良好,它们间的动摩擦因数为0.25。
(1)金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小。
(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小。
(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向。
(g=10m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8)[例9.1]:(06重庆卷)两根相距为L的足够长的金属直角导轨如题下图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面。
质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R。
整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中。
当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度V1沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速率向下V2匀速运动。
重力加速度为g。
以下说法正确的是()A.ab杆所受拉力F的大小为μmg +B.B. cd杆所受摩擦力为零C.回路中的电流强度为D.D. μ与V1大小的关系为μ=六。
电磁感应中的电路问题[例10] 如图所示,在磁感强度为的匀强磁场中有一半径为的金属圆环。
已知构成圆环的电线电阻为,以O 为轴可以在圆环上滑动的金属棒电阻为,电阻。
如果棒以某一角速度匀速转动时,电阻的电功率最小值为,那么棒匀速转动的角速度应该多大?(其它电阻不计)答案:[例1]解析:(1)当两金属杆都以速度v匀速滑动时,每条金属杆中产生的感应电动势分别为:E1=E2=Bdv由闭合电路的欧姆定律,回路中的电流强度大小为:因拉力与安培力平衡,作用于每根金属杆的拉力的大小为F1=F2=IBd。
由以上各式并代入数据得N(2)设两金属杆之间增加的距离为△L,则两金属杆共产生的热量为,代入数据得Q=1.28×10-2J。
[例2] 解析:ab棒向cd棒运动时,两棒和导轨构成的回路面积变小,磁通量发生变化,于是产生感应电流。
ab棒受到与运动方向相反的安培力作用作减速运动,cd棒则在安培力作用下作加速运动。
在ab棒的速度大于cd棒的速度时,回路总有感应电流,ab棒继续减速,cd棒继续加速。
两棒速度达到相同后,回路面积保持不变,磁通量不变化,不产生感应电流,两棒以相同的速度v作匀速运动。
(1)从初始至两棒达到速度相同的过程中,两棒总动量守恒,有根据能量守恒,整个过程中产生的总热量(2)设ab棒的速度变为初速度的3/4时,cd棒的速度为v1,则由动量守恒可知:此时回路中的感应电动势和感应电流分别为:,此时棒所受的安培力:,所以棒的加速度为由以上各式,可得。
[例3]解析: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和v2,经过很短的时间△t,杆甲移动距离v1△t,杆乙移动距离v2△t,回路面积改变由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势,回路中的电流,杆甲的运动方程。
由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等,方向相反,所以两杆的动量时为0)等于外力F的冲量。
联立以上各式解得,代入数据得点评:题中感应电动势的计算也可以直接利用导体切割磁感线时产生的感应电动势公式和右手定则求解:设甲、乙速度分别为v1和v2,两杆切割磁感线产生的感应电动势分别为E1=Blv1 ,E2=Blv2 由右手定则知两电动势方向相反,故总电动势为E=E2―E1=Bl(v2-v1)。
分析甲、乙两杆的运动,还可以求出甲、乙两杆的最大速度差:开始时,金属杆甲在恒力F作用下做加速运动,回路中产生感应电流,金属杆乙在安培力作用下也将做加速运动,但此时甲的加速度肯定大于乙的加速度,因此甲、乙的速度差将增大。
根据法拉第电磁感应定律,感应电流将增大,同时甲、乙两杆所受安培力增大,导致乙的加速度增大,甲的加速度减小。
但只要a甲>a乙,甲、乙的速度差就会继续增大,所以当甲、乙两杆的加速度相等时,速度差最大。
此后,甲、乙两杆做加速度相等的匀加速直线运动。
设金属杆甲、乙的共同加速度为a,回路中感应电流最大值Im。
对系统和乙杆分别应用牛顿第二定律有:F=2ma;BLIm=ma。
由闭合电路欧姆定律有E=2ImR,而由以上各式可解得[例4]解析:设杆向上的速度为v,因杆的运动,两杆与导轨构成的回路的面积减少,从而磁通量也减少。
由法拉第电磁感应定律,回路中的感应电动势的大小①回路中的电流②电流沿顺时针方向。