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文档简介
1、法拉第电磁感应定律一、 图像问题1. 感生电动势(1) 穿过某闭合回路的磁通量 随时间t 变化的图象分别如图所示,下列说法正确的是 ( ) A图有感应电动势,且大小恒定不变 B图产生的感应电动势一直在变大C图在0 t1时间内的感应电动势是t1 t2时间内感应电动势的2倍D图产生的感应电动势先变大再变小(2) 在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一个面积不变的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,取线圈中磁场B 的方向向上为正, 当磁场中的磁感应强度B 随时间t 如图乙变化时,以下四图中正确表示线圈中感应电流变化的是( )(3) 图甲表示圆形导线框固定在磁场中,磁感线的方向与导线框所
2、在平面垂直,取磁场垂直纸面向外为正方向,磁感应强度B 随时间变化的规律如图乙所示,若规定逆时针方向为感应电流i 的正方向,图丙中能正确反应导线框中感应电流变化的情况是( )(4) 一矩形线圈位于一随时间t 变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里如左图所示,磁感应强度B 随t 的变化规律如右图所示。以I 表示线圈中的感应电流,以图1 中线圈上箭头所示方向的电流为正,则以下的I-t 图中正确的是 ( )(5) 如图,一个固定不动的闭合线圈处于垂直纸面的匀强磁场中,设垂直纸面向里为磁感应强度的正方向,线圈中箭头方向为电流i 的正方向,已知线圈中感应电流如图,则磁感应强度随时间变化的
3、图像是( )(6) 矩形导轨线框abcd 放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度B 随时间t 变化的图象如图所示,设t0 时刻, 磁感应强度的方向垂直纸面向里,则在04 s 时间内,下图中能正确反映线框ab 边所受的安培力F 随时间t 变化的图象是(规定ab 边所受的安培力向左为正)( )2. 动生电动势(1) 一直升机螺旋桨叶片的长度为L,螺旋奖转动的频率为f ,顺着地磁铁方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动,螺旋桨叶片的近轴端为a ,远轴端为b ,如图所示,如果忽略A 到转轴中心的距离,用E 表示每片叶中的感应电动势,则( )(2)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有
4、界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行。现使线框以图中所示的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框一边a、b 两点间的电势差绝对值最大的是 ( )(3)如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为( ) (4)如图所示,一宽40cm的匀强磁场
5、区域,磁场方向垂直纸面向里。一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中,正确反映感应电流强度随时间变化规律的是( )(5)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是位于纸面内的直角梯形线圈,ab与dc间的距离也为l。t=0时刻,ab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adcba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
6、可能是 ( )(7) 如图甲所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域,其直角边长为L,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B. 一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd,从图示位置开始沿X轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域.取沿abcd的感应电流为正,则图乙中表示线框中电流i随x边的位置坐标X变化的图象正确的是( )(8) 如图所示,EFGH为边长为L的正方形金属线框,线框对角线EG和y轴重合、顶点E位于坐标原点O处。在y轴右侧的第I象限一定范围内有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁场下边界与x轴重合,上边界为直线0A且与线框的EH边重合。从t=0时刻起,线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界0A
7、的方向穿过磁场区域。取线框中感应电流沿逆时针方向为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流i随时间/变化的图线是图乙中的( )(9)如图所示,两个相邻的有界匀强磁场区,方向相反,且垂直纸面,磁感应强度的大小均为B,以磁场区左边界为y 轴建立坐标系,磁场区在y 轴方向足够长,在x 轴方向宽度均为a.矩形导线框ABCD 的CD 边与y 轴重合,AD 边长为a.线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域,且线框平面始终保持与磁场垂直线框中感应电流i 与线框移动距离x 的关系图象正确的是下图中的(以逆时针方向为电流的正向)( )(10)如图所示,边长为2l 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,
8、 一个边长为l 的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直,导线框的一条对角线和虚线框的一条对角线恰好在同一直线上。从t0 开始,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向移动进入磁场,直到整个导线框离开磁场区域。用I 表示导线框中的感应电流(逆时针方向为正),则下列表示I-t 关系的图线中,正确的是( )(11)如图,两个垂直纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域的宽度均为2a,一个直径为2a的导线圆环从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,则感应电流I与导线圆环移动距离x的关系图像正确的是( )二、 与电路结合1. 感生电动势(1)如图所示,两个
9、互连的金属圆球,粗金属环的电阻为细金属环电阻的二分之一.磁场垂直穿过粗金属环所在区域.当磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为 ,则a、b 两点间的电势差为( ).(2)如图a 所示,截面积S0.2m2,n100 匝的圆形线圈A 处在磁场中, 磁场方向与线圈平面垂直,磁感应强度B 随时间t 变化的图象如图b 所示, t0 时刻,电键K 闭合。已知R14W,滑动变阻器R2的最大电阻为6W, 线圈内阻不计,在滑动片移动的过程中,线圈A 中的感应电流的最大值为 A,滑动变阻器R2的最大功率为( )W。(3) 在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n1 500 匝,横截面积S20 cm2.
10、螺线管导线电阻r1.0 ,R14.0 ,R25.0 ,C30 F.在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化 (1)求螺线管中产生的感应电动势; (2)闭合S,电路中的电流稳定后,求电阻R1 的电功率; (3)S 断开后,求流经R2 的电量(4)如图所示,一个电阻值为R,匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R1 连接成闭合回路,线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2 的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0 和B0,导线的电阻不计,求0 至t1 时间内 (1)通过电阻R1 上的电
11、流大小和方向; (2)通过电阻R1 上的电量q 及电阻R1 上产生的热量2. 动生电动势(1)如图所示,光滑平行导轨MN、PQ相距L0.2 m,导轨左端用导线接有“0.8 V 0.8 W”的小灯泡,磁感应强度B1 T的匀强磁场垂直于轨道平面,今使一导体棒与导轨良好接触向右滑动产生电动势向小灯泡供电,小灯泡正常发光,导轨与导体棒每米长度的电阻r0.5 ,其余导线电阻不计 (1)求导体棒的最小速度v0; (2)写出导体棒速度v与它到左端MP的距离x的关系式三、与受力结合1、感生电动势(1)质量为M、电阻为R、长为L 的细金属丝折成一个等边三角形ABC,如图所示。在A 处焊接且用细线挂于O 点, 垂
12、直于ABC 加一个垂直纸面向里均匀变化的磁场,当磁感应强度按规律B=kt(k 为常数)增强并且正好增大为B0 时,细线上的拉力是_,BC 边受到的磁场力是_。(2) 如图所示,边长为L、匝数为的正方形金属线框, 它的质量为m、电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘。金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外,磁场随时间的变化规律为B =B。+ kt(k>0) 已知细线所能承受的最大拉力为2mg,则从t=0 开始(最初绳子的拉力小于2mg),经过 S(时间)细线会被拉断。2、感生电动势*紧张刺激的动生电动势与受力来啦!提起精神啦!吼吼吼吼(1)单杆 1)如图,两根足够长的金属导轨
13、ab、cd 竖直放置,导轨间距离为L, 电阻不计。在导轨上端接一个额定功率为P、电阻为R 的小灯泡。整体系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻为r 的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。下落过程中小灯泡亮度逐渐增大,在某时刻后小灯泡保持正常发光,亮度不再变化。重力加速度为g。求: (1)小灯泡正常发光时,金属杆MN 两端的电压大小; (2)磁感应强度的大小; (3)小灯泡正常发光时导体棒的运动速率。2)如图所示,一对平行光滑轨道水平放置,轨道间距L0.20 m, 电阻R10 W,有一质量为m1kg 的金属棒平放在
14、轨道上,与两轨道垂直,金属棒及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=5T,现用一外力F 沿轨道方向拉金属棒, 使之做匀加速运动,加速度a1m/s2,试求: (1)力F 与时间t 的关系。 (2)F3N 时,电路消耗的电功率P。 (3)若外力F 的最大值为5N,为求金属棒运动所能达到的最大速度,某同学解法为:先由(1)中的结果求出F5N时的时间t,然后代入v=at求解。指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果。 3)如图所示,矩形导线框abcd,质量为m0.2 kg,电阻r1.6 W, 边长L11.0 cm, L20.8 cm。在其下方距cd 边
15、h0.8 cm 处有一个仅有水平上边界PQ 的匀强磁场,磁感应强度为B0.8 T,方向垂直纸面向里。现在使线框从静止开始下落进入磁场,且线框始终处于平动状态,在ab 边进入磁场前的某一时刻,线框开始匀速运动,整个过程中,始终存在着大小恒定的空气阻力f0.4 N。 (1)定性描述线框在磁场外,部分进入磁场及全部进入磁场后,线框的运动情(2)求整个线框进入磁场时的瞬时速度; (3)求整个线框从开始下落到全部进入磁场的过程中产生的焦耳热Q。 4)如图所示,质量为M2kg的金属导轨abcd放在光滑的水平绝缘平面上,导轨bc段长为l0.5m、电阻为r0.4,导轨其余部分电阻不计。一根质量为m0.6kg、电阻为R0.2的金属棒PQ平行于bc放置,棒与导轨间的动摩擦因数为m0.2,
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