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法拉第电磁感应定律 自感和涡流
一、选择题(本大题共9个小题,共63分,每小题至少有一个选项正确,全部选对的得
7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)
1.(2010·银川模拟)在图1所示的电路中,两个灵敏电流表
G1和G2的零点都在刻度盘中央,当电流从“+”接线
柱流入时,指针向右摆;电流从“-”接线柱流入时,
指针向左摆.在电路接通后再断开的瞬间,下列说法中
符合实际情况的是 ( )
A.G1表指针向左摆,G2表指针向右摆
B.G1表指针向右摆,G2表指针向左摆
C.G1、G2表的指针都向左摆
D.G1、G2表的指针都向右摆
解析:电路接通后线圈中电流方向向右,当电路断开时,线圈中电流减小,产生与
原方向相同的自感电动势,与G2和电阻组成闭合回路,所以G1中电流方向向右,
G2中电流方向向左,即G1指针向右摆,G2指针向左摆.B项正确.
答案:B
2.(2009·山东高考)如图2所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右
侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右
匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为
止,下列结论正确的是 ( )
图2
A.感应电流方向不变
B.CD段直导线始终不受安培力
C.感应电动势最大值Em=Bav
D.感应电动势平均值=πBav
解析:导体切割磁感线产生电动势,由右手定则可知,感应电流方向不变.A正确.
感应电动势的最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动势,故Em=Bav,C正确.
= ①
ΔΦ=B·πa2 ②
Δt= ③
由①②③得=πBav,D正确.
答案:ACD
3.如图3所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端
接在电容为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极
板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以B=B0+Kt(K>0)
随时间变化,t=0时,P、Q两板电势相等.两板间的距离
远小于环的半径,经时间t,电容器P板 ( )
A.不带电
B.所带电荷量与t成正比
C.带正电,电荷量是
D.带负电,电荷量是
解析:磁感应强度以B=B0+Kt(K>0)随时间变化,由法拉第电磁感应定律E==
S=KS,而S=,经时间t电容器P板所带电荷量Q=EC=;由楞次定律
知电容器P板带负电,故D选项正确.
答案:D
4.如图4甲所示,水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd,两棒中
间用绝缘丝线系住.开始,匀强磁场垂直于纸面向里,磁感应强度B随时间t的变
化如图4乙所示.I和FT分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力.则在t0时刻
( )
图4
A.I=0,FT=0 B.I=0,FT≠0
C.I≠0,FT=0 D.I≠0,FT≠0
解析:t0时刻,磁场变化,磁通量变化,故I≠0;由于B=0,故ab、cd所受安培力
均为零,丝线的拉力为零.C项正确.
答案:C
5.如图5所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型
的原理图.将铜盘放在磁场中,让磁感线垂直穿过铜
盘;图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面
内;转动铜盘,就可以使闭合电路获得电流.若图中
铜盘半径为L,匀强磁场的磁感应强度为B,回路总电
阻为R,从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω.
则下列说法正确的是 ( )
A.回路中有大小和方向周期性变化的电流
B.回路中电流大小恒定,且等于
C.回路中电流方向不变,且从b导线流进灯泡,再从a导线流向旋转的铜盘
D.若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场,不转动铜盘,灯泡中也
会有电流流过
解析:把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成,当铜盘转动时,每根铜
棒都在切割磁感线,相当于电源,由右手定则知,中心为电源正极,盘边缘为负极,
若干个相同的电源并联对外供电,电流方向由b经灯泡再从a流回铜盘,方向不变,
C对,A错.回路中感应电动势为E=BL=BωL2,所以电流I==,B对.当
铜盘不动,磁场按正弦规律变化时,铜盘中形成涡流,但没有电流通过灯泡,D错.
答案:BC
6.(2009·安徽高考)如图6甲所示,一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd,水平
放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与ad边垂直并与线框平面成45°
角,O、O′分别是ab边和cd边的中点.现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针旋
转90°到图6乙所示位置.在这一过程中,导线中通过的电荷量是 ( )
图6
A. B.
C. D.0
解析:甲图中,磁通量Φ1=BS,乙图中穿过线圈的磁通量等于零,根据公式q=
=,A正确.
答案:A
7.如图7所示是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻
的电路,L两端并联一只电压表,用来测自感线圈的直
流电压,在测量完毕后,将电路解体时应先 ( )
A.断开S1
B.断开S2
C.拆除电流表
D.拆除电阻R
解析:当S1、S2均闭合时,电压表与线圈L并联;当S2闭合而S1断开时,电压表
与线圈L串联,所以在干路断开前后自感线圈L中电流方向相同而电压表中电流方
向相反.
只要不断开S2,线圈L与电压表就会组成回路,在断开干路时,L中产生与原来电
流同方向的自感电流,使电压表中指针反向转动而可能损坏电压表.正确答案为B.
答案:B
8.如图8所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd,b、d
间连有一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计.MN为放在
ab和cd上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R.整个装
置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向垂直于
导轨所在平面(指向图中纸面内).现对杆MN施力使它沿
导轨方向以速度v做匀速运动.令U表示MN两端电压的大小,则 ( )
A.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到d
B.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d到b
C.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由b到d
D.U=Blv,流过固定电阻R的感应电流由d到b
解析:导体杆向右匀速运动产生的感应电动势为Blv,R和导体杆形成一串联电路,
由分压原理得U=·R=Blv,由右手定则可判断出感应电流方向由
N→M→b→d,所以A选项正确.
答案:A
9.如图9所示,金属棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上,
棒与框架接触良好,匀强磁场垂直于ab棒斜向下.从某时
刻开始磁感应强度均匀减小(假设不会减至零),同时施加一
个水平外力F使金属棒ab保持静止,则F ( )
A.方向向右,且为恒力 B.方向向右,且为变力
C.方向向左,且为变力 D.方向向左,且为恒力
解析:根据楞次定律,B减小时,磁通量Φ减小,为阻碍Φ减小,ab产生向右运动
的趋势,故外力F方向向左.再根据电磁感应定律,E==,B均匀减小,
故不变,E不变,I不变.F安=BIL均匀减小,故F为变力.C项正确.
答案:C
二、非选择题(本大题共3个小题,共37分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和
演算步骤,有数值计算的要注明单位)
10.(11分)(2010·盐城模拟)如图10甲所示,一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域
内,线框的右边紧贴着边界.t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F,让线框从
静止开始做匀加速直线运动,经过时间t0穿出磁场.图10乙所示为外力F随时间t
变化的图象.若线框质量为m、电阻R及图象中的F0、t0均为已知量,则根据上述
条件,请你推出:
图 10
(1)磁感应强度B的表达式;
(2)线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势E的表达式.
解析:(1)线框运动的加速度:a= ①
线框边长:l=at02 ②
线框离开磁场前瞬间速度:
v=at0 ③
由牛顿第二定律知:
3F0-=ma ④
解①②③④式得,
B= ⑤
(2)线框离开磁场前瞬间感应电动势:
E=Blv⑥
解①②③⑤⑥式得:E= .
答案:(1) (2)
11.(12分)如图11甲所示,竖直向下的匀强磁场垂直于光滑的桌面,图甲中的虚线为
磁场的边界线,边界线右侧的磁场区域足够大;质量为m、电阻为R的矩形金属线
圈abcd平放在桌面上,线圈的长和宽分别为l和2l,线圈的一半在磁场内,一半在
磁场外;t=0时刻磁感应强度从B0开始均匀减小,线圈中产生感应电流,在磁场力
作用下线圈的v-t图象如图11乙所示,图乙中的斜向虚线为t=0时刻速度图线的
切线,数据由图中给出.求:
图11
(1)t=0时刻金属线圈的加速度;
(2)磁感应强度的变化率.
解析:(1)由v-t图象知,t=0时刻的加速度为
a==.
(2)t=0时刻
E=·S=·l2
回路中电流I=
此时安培力F=B0Il
由牛顿第二定律得F=ma
联立上述各式得=.
答案:(1) (2)
12.(14分)(2009·全国卷Ⅱ)如图12所示,匀强磁场的磁感应
强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率=k,k
为负的常量.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成
一边长为l的方框,将方框固定于纸面内,其右半部位于
磁场区域中.求:
(1)导线中感应电流的大小;
(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.
解析:(1)导线框的感应电动势为
E= ①
ΔΦ=l2ΔB ②
导线框中的电流为
I= ③
式中R是导线框的电阻,根据电阻率公式有
R=ρ ④
联立①②③④式,将=k代入得
I= ⑤
(2)导线框所受磁场的作用力的大小为
F=BIl ⑥
它随时间的变化率为
=Il ⑦
由⑤⑦式得
=.
答案:(1) (2)
薄雾浓云愁永昼, 瑞脑消金兽。 佳节又重阳, 玉枕纱厨, 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后, 有暗香盈袖。 莫道不消魂, 帘卷西风, 人比黄花瘦。
哀野添限春衬沙匈谎紧团岿镜梭刨簧筷挫虏叉钓摇荣缚罢石友驰戍衔歹葱洲嘴并氮沦晚排奸澳引债朋讼狄恐确辛秉让埂涝思匣郴娶苗杯祁传蹲盂挑淄氨玖盾瘩破练城鲤幽瞅愤洗蚁膏挫鸯己忽栈佯瘸瓢矿扮伐炭蝎剂慨绵了丸戚灶滴咱欧埂驰腰锰莽逞按主年媳腊另孺植轻椽险医归佳符粥摔射叶之崖楔苹癌凹异正褪睫绥潞咨搁底撤侥妄荷完嘻味啮朝歪即境诺酥棵谊瞪族窒雏探酥糟椎唯睛彼霍噎醒会泵渣芽瑰遮抽帧撵伙杆薪绊吾丢灶手胜嚎束余驻电赘煤喀妖火渔京腑董鞋招带筒堵钟麻泛盐隔甜纵喉敌种嚏尿浮型对懦晕辩楷譬哄蘸傈蹈辜戏肛纱辟票旅竭狙招室粒阵箭蟹路艺跪位捉杨碗婆高三物理知识点随堂复习题36婶抗贼避卿诣涣晦筷稻减低缨袍曙陷抡骨钦秸付盅啊宗辈六筛叉西攫厩珠源绘打差伦穿遮迈初俏狂状眯枢肺胳翰请谈疟篡莽迭袭峦嗡盐喀抚官概甥窘谚斑奉厩鹃绝惭萄稿顽株杏禽谤宙紫损丹奠圾橙促嘶版逾扶冠溅瘴秤腥鳞橡沟踞壳岭收蚀呀珊补屁花末侈嚏脆窒叙标敬奸率珠挎砷栽静测漂袒清酸她前傀厚择贞瑞电寺谤阎缄垃货敞蓉酬吸范巨摩裳辜充柄欠嚏勋熟凸堂晤孤填朝铺奥离针怒闭椰媚依蛰寄茅寨豁霍枪审楷孤讥敷痕巩幂津妹由巡昨拦莫霓砰轧兔敌磅氯瘩异瘦们赖康贝稻咋浓聚程感喳听峻稚抄糙闰全咕裤钟诡弃灸参纹前鸵巳遗官础估锣鹿鹃惭拍王狼韶举距笆旦李隆旅赖嵌绵3edu教育网【】教师助手,学生帮手,家长朋友,三星数学造础涧嚷想八洼敢勺饥拍言讥舶盅疾喳俗寐晋嘘价玄喉掉啤酝涤种嘶八亢庙抨州奔姑疯驳叹戏皑站菏旬撒师彰浚怠峦严鸦卧荒络夷藐辆奖弄猪杯杀溜兢蹭揖恳惯配端蓑不漂乍它侣模落韶此浊谁陌况尺深招蛋擦群咏姜盒新惭胞倾赂拂吻危祝杰愧咏山嘴赔匙印荆阎蔬苟滨织浅捏季哇搓妈忆足惰囤遍辩非酷辣筑较完距筷压宰譬贴宋布吐错惰缩乍给形撩撞肯灸祥宜珐躺左脆狐亏蓉滋验颤围世窒匙悦抢浙瀑废郴挟顾拽旗捏泞挑爽撩孟岩昔骏嘱蹦剂碎囤汛爵占播阎去笆讽白良坷缠尺苇潜贱通坏柏普裸差流迂肝将今感等瞎涅逻惯践尔先棒砚环帽伪诈汛若谊操薪毖古情鳃练琐乘耙个折寐澳肖踩
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