10.解析:释放瞬间ab只受重力,开始向下加速运动。随着速度的增大,感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大,加速度随之减小。当F增大到F=mg时,加速度变为零,这时ab达到最大速度。
由,可得
这道题也是一个典型的习题。要注意该过程中的功能关系:重力做功的过程是重力势能向动能和电能转化的过程;安培力做功的过程是机械能向电能转化的过程;合外力(重力和安培力)做功的过程是动能增加的过程;电流做功的过程是电能向内能转化的过程。达到稳定速度后,重力势能的减小全部转化为电能,电流做功又使电能全部转化为内能。这时重力的功率等于电功率也等于热功率。
进一步讨论:如果在该图上端电阻的右边串联接一只电键,让ab下落一段距离后再闭合电键,那么闭合电键后ab的运动情况又将如何?(无论何时闭合电键,ab可能先加速后匀速,也可能先减速后匀速,还可能闭合电键后就开始匀速运动,但最终稳定后的速度总是一样的)。
9.解析:由= kL1L2可知,回路中感应电动势是恒定的,电流大小也是恒定的,但由于安培力F=BIL∝B=kt∝t,所以安培力将随时间而增大。当安培力增大到等于最大静摩擦力时,ab将开始向左移动。这时有:
8.解析:在ε=ΔB/Δt·S中,S是磁场变化的面积.所以IA=·.IB=·, 所以IA∶IB=1∶2
注意:IA的计算不可用做实际面积大小,写成IA=·,而得到IA∶IB=2∶1的错误结论
7.[解析] P点经过MN时,正方形闭合导线框切割磁感线的导线有效长度最大,感应电流最大.
[答案] C
6.[解析] MN之间有一电压表,因电压表本身内阻过大,可视为断路,故无I,则F=0;MN可视为电源,因电压表内无电流通过,故无电压示数.(据电压表工作原理),则U=0.
[答案] C
5.[解析] 由E=BLv判知在MN运动过程中,L逐渐增大,故E增大;而该闭合回路的周长也在增大,故R在增大,可算得I不变.
[答案] C
4.[解析]线框在A、C位置时只受重力作用,加速度==g.线框在B、D位置时均受两个力的作用,其中安培力向上、重力向下.由于重力大于安培力,所以加速度向下,大小.()又线框在D点时速度大于B点时速度,即,所以>.因此加速度的关系为=>>.
[答案]B
2.解析:从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中,线框切割磁感线的有效长度逐渐增大,所以感应电流也逐渐拉增大,A项错误;从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时,切割磁感线有效长度不变,故感应电流不变,B项错;当正方形线框下边离开磁场,上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中,磁通量减少的稍慢,故这两个过程中感应电动势不相等,感应电流也不相等,D项错,故正确选项为C。
答案:C
3解析:通过两导线电流强度一样,两导线都处于平衡状态,则F1=BIL,F2=BIL,所以F1=F2,因而AB错.对于Uab与Ucd的比较, Uab=IRab,这里cd导线相当于电源,所以Ucd是路端电压,这样很容易判断出Ucd=IRab 即Uab=Ucd.
答案:D
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1.解析:由推导公式q=n可知,q=n,故B=,注意此题中ΔΦ=2BS.C选项正确.
答案:C
15.解析:线框穿过磁场的过程可分为三个阶段.进入磁场阶段(只有ab边在磁场中),在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中),离开磁场阶段(只有cd边在磁场中).
(1)①线框进入磁场阶段:t为O--l/v.线框进入磁场中的面积线性增加,S=l·v·t,最后为φ=B·S=Bl2.
②线框在磁场中运动阶段:t为l/v--2l/v,线框磁通量为φ=B·S=Bl2,保持不变.
③线框离开磁场阶段,t为2l/v--3l/v,线框磁通量线性减少,最后为零.
(2)线框进入磁场阶段,穿过线框的磁通量增加,线框中将产生感应电流,由右手定则可知,感应电流方向为逆时针方向.
线框在磁场中运动阶段,穿过线框的磁通量保持不变,无感应电流产生.
线框离开磁场阶段,穿过线框的磁通量减少,线框中将产生感应电流,由右手定则可知,感应电流方向为顺时针方向.
第二节 法拉第电磁感应定律 自感
考点知识梳理
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