题目列表(包括答案和解析)
6.如图所示,匀强磁场中有两根固定的水平平行光滑金属导轨PQ和MN,导轨上垂直导轨放置着两根金属棒,与导轨的接触点分别为a、b、c、d,金属棒的中点系着一根不可伸长的绝缘丝线ef,磁场方向垂直于导轨所在平面.当磁场减弱时,下列判断正确的是( )
A.在回路中产生感应电流,方向是abdca
B.在回路中产生感应电流,方向是acdba
C.丝线ef上的张力大于零,ab和cd一起向右运动
D.丝线ef上没有张力作用,ab和cd互相靠近
解析:根据楞次定律和安培定则可知,当磁场减弱时,在回路中产生的感应电流方向是acdba,故选项B正确、A错误;此时回路中的磁通量变小,回路所围的面积有变大的趋势,故选项D错误;又因为流经ab和cd的电流相等,所以两金属棒受到的安培力等大反向,ab和cd都不动,选项C错误.
答案:B
5.如图甲所示,相邻两个匀强磁场区域的宽度均为L,磁感应强度大小均为B,其方向如图所示.一个单匝正方形闭合导线框由均匀导线制成,边长也是L.导线框从左向右匀速穿过这两个匀强磁场区域.规定以逆时针方向为感应电流的正方向,则线框从Ⅰ位置运动到Ⅱ位置过程中,感应电流I随时间t变化的图线应是图乙中的( )
甲 乙
解析:设线框的速度为v
在0-时间内,I1=,逆时针方向
在-时间内,I2=,顺时针方向
在-时间内,I3=,逆时针方向.
答案:C
4.如图甲所示,在x≤0的区域内存在着匀强磁场,磁场的方向垂直xOy平面(纸面)向里.具有一定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内,线框的ab边与y轴重合.令线框从t=0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动,则线框中的感应电流I(取逆时针方向的电流为正)随时间t的变化图象可能是图乙中的( )
解析:由E=BLv=BLat可得I==t,可知选项A、B错误,由于取逆时针方向为正,所以选项C错误、D正确.
答案:D
3.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,如图甲所示,磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示.在t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里,abcd固定不动,在0-4 s内,线框的ab边受安培力F随时间t变化的图象(F的方向规定以向左为正方向)是下图中的( )
丙
解析:由楞次定律可判定,通过ab边的感应电流的方向在0-2 s内由a→b,在2-4 s内由b→a;由感应电流的大小I==判定,0-2 s内的电流I1和2-4 s内的电流I2大小相等,即I1=I2.线框的ab边所受安培力的方向由左手定则知:0-1 s内向左,1-2 s内向右,2-3 s内向左,3-4 s 内向右.再由F=BIL可判定,只有选项C正确.
答案:C
2.如图所示,光滑的水平桌面上放着两个彼此绝缘、靠得较近的完全相同的闭合环形金属圈,原来均静止.当一条形磁铁的N极从它们中间的正上方由上至下向着它们运动时,a、b两线圈将( )
A.均静止不动
B.彼此靠近
C.相互远离
D.都向上跳起
解析:
解法一 分析左侧线圈的电磁感应及受到的安培力的水平分力(如图乙所示),由于线圈内侧处的磁场更强,故知F2>F1,线圈受到安培力的作用从而向左移动.同理,右侧线圈向右移动.
解法二 由楞次定律知,两线圈将向两侧移动以阻碍磁通量的增加.
答案:C
1.如图所示,在两根平行的长直导线M、N中,分别通入大小和方向都相同的电流.导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与导线垂直的方向自右向左在导线间匀速移动.在移动过程中,线框中感应电流的方向( )
A.沿abcda不变 B.沿adcba不变
C.由abcda变成adcba D.由adcba变成abcda
答案:B
6.如图所示,水平放置的三条光滑平行金属导轨a、b、c,已知a与b、b与c相距均为d=1 m,导轨a、c间横跨一质量m=1 kg的金属棒MN,棒与导轨始终保持良好接触.棒的电阻r=2 Ω,导轨的电阻忽略不计.在导轨b、c间接一电阻R=2 Ω 的灯泡,导轨a、c间接一理想电压表.整个装置放在磁感应强度B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.现对棒MN施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动,问:
(1)若施加的水平恒力F=8 N,则金属棒达到稳定时的速度为多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒定,棒达到稳定时的速度为1.5 m/s,则此时电压表的示数为多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=20 W,经历t=1 s的时间后,棒的速度达到2 m/s,则此过程中灯泡产生的热量是多少?
解析:(1)棒向右运动后与导轨b、c及灯泡L组成闭合回路,故
感应电流I=
速度达到稳定时有:BId=F
解得稳定速度为:v=6 m/s.
(2)取MN与导轨b的接触点为P,当速度为1.5 m/s时,感应电动势:EMP=EPN=Bvd=3 V
P、N之间的电势UPN=·R=2 V
故电压表的示数U=EMP+UPN=5 V.
(3)设t=1 s内电路转化的电能为W电,则灯泡产生的热量为:
Q=·W电=W电
由能量的转化和守恒定律有:
Pt=W电+mv2
解得:Q=12 J.
答案:(1)6 m/s (2)5 V (3)12 J
金典练习三十 电磁感应 楞次定律 法拉第电磁感应定律
选择题部分共10小题,每小题6分.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.
5.如图甲所示,在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面.一导线框abcdefa位于纸面内,框的邻边都相互垂直,bc边与磁场的边界P重合.导线框与磁场区域的尺寸如图甲所示.从t=0时刻开始,线框匀速横穿两个磁场区域.以a→b→c→d→e→f为线框中的电动势E的正方向,则在图乙的四个E-t关系图象中,正确的是[2007年高考·全国理综卷Ⅱ]( )
甲 乙
解析:bc边在PQ区域的磁场中运动时,切割磁感线的导线的有效长度为l,感应电动势方向为负;bc边进入QR区域磁场,de边同时进入PQ区域磁场,并且它们切割磁感线产生的感应电动势大小相等、方向相反,总的感应电动势为零;bc边离开磁场时,de进入QR区域,af边进入PQ区域,它们切割磁感线产生的感应电动势均为正,总感应电动势相加;以后便只有af边在QR区域切割磁感线,产生的感应电动势为负,故正确答案为C.
答案:C
4.如图所示,圆环a和圆环b的半径之比为2∶1,两环用同样粗细、同种材料制成的导线连成闭合回路,连接两环的导线电阻不计,匀强磁场的磁感应强度变化率恒定.则在a、b环分别单独置于磁场中的两种情况下,M、N两点的电势差之比为( )
A.4∶1 B.1∶4 C.2∶1 D.1∶2
解析:由题可设知为定值,设b环的电阻为R,则a环电阻为2R,电路总电阻R总=3R,a环产生的感应电动势
Ea=πr,UMN=Ea
b环产生的感应电动势
Eb=πr=Ea,UMN′=Eb=Ea=UMN.
答案:C
3.物理实验中常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量.如图所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈的匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q,由上述数据可测出磁场的磁感应强度为( )
A. B. C. D.
解析:通过感应电路的电荷量q=·Δt=·Δt,其中ΔΦ=2BS,可解得:B=.
答案:C
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