23.(1)感应电动势
1
感应电流
2
方向:逆时针(见右图)
(2)秒时,
3
4
5
(3)总磁通量不变
6
2 (01北京、内蒙古、安徽卷)
|
图所示.两根导体棒的质量皆为,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
.设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行.开始时,棒
静止,棒
有指向棒
的初速度
(见图).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
棒的速度变为初速度的
时,
棒的加速度是多少?
6.(08上海卷)老师做了一个物理小实验让学生观察:一轻质横杆两侧各固定一金属环,横杆克绕中心点自由转动,老师拿一条形磁铁插向其中一个小环,后又取出插向另一个小环,同学们看到的现象是( )
A.磁铁插向左环,横杆发生转动
B.磁铁插向右环,横杆发生转动
C.无论磁铁插向左环还是右环,横杆都不发生转动
D. 无论磁铁插向左环还是右环,横杆都发生转动
答案:B
解析:左环没有闭合,在磁铁插入过程中,不产生感应电流,故横杆不发生转动。右环闭合,在磁铁插入过程中,产生感应电流,横杆将发生转动。
02(江苏、河南卷)1.如图所示,在一均匀磁场中有一U形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。开始时,给ef一个向右的初速度,则 A
A ef将减速向右运动,但不是匀减速 B ef将匀减速向右运动,最后停止
C ef将匀速向右运动
D ef将往返运动
04(江苏卷)2.如图所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右).则 D
A. 导线框进入磁场时,感应电流方向为a→b→c→d→a
B. 导线框离开磁场时,感应电流方向为a→d→c→b→a
C. 导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右
D. 导线框进入磁场时.受到的安培力方向水平向左
04(全国卷)3 .一矩形线圆位于一随时间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,
如图1所示。磁感应强度B随t的变化规律
如图2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( A )
04(全国卷)
4.如图所示,在x≤0的区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于
xy平面(纸面)向里。具有一定电阻的矩形线框abcd位于xy
平面内,线框的ab边与y轴重合。令线框从t=0的时刻起由静
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的变化图线I-t图可能是下D
图中的哪一个?
05(广东卷)5 如图3所示,两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同水
平面,导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧,两棒的中间用细线绑住,它们的电阻均为R,回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。开始时,导体棒处于静止状态。剪断细线后,导体棒在运动过程中 AD
A.回路中有感应电动势
B.两根导体棒所受安培力的方向相同
C.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能守恒
D.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能不守恒
05(广东卷)6.在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中,不正确的说法是 (A)
A.库伦发现了电流的磁效应 B.爱因斯坦成功地解释了光电效应现象
C.法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律
D.牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
05(辽宁卷)7 .如图4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,磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小,则 ( A )
A.
流过固定电阻R的感应电流由b到d
B.流过固定电阻R的感应电流由d到b
C.流过固定电阻R的感应电流由b到d
D.流过固定电阻R的感应电流由d到b
05(河北、河南、安徽、山西)8 .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是位于纸面内的梯形线圈, ad与bc间的距离也为l。t=0时刻,bc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a→b→c→d→a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变化的图线可能是( B)
05(河北、河南、安徽、山西)9 .如图,在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方
向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域。不计重力,不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中。哪个图是正确的?(A
05(四川、陕西、贵州、云南、新疆、宁夏、甘肃、内蒙)10 .如图,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N 极朝下。当磁铁向下运动
时(但未插入线圈内部),B
A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引
B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥
C. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引
D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥
06(陕西卷)11 .如图,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob(在纸面内),磁场方向垂直于纸面朝里,另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好,金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程:A
①以速度v移动d,使它与ob的距离增大一倍;②再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半;③然后,再以速率2v移动c,使它回到原处;④最后以速率2v移动d,使它也回到原处。
设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则
A.Q1=Q2=Q3=Q4 B.Q1=Q2=2Q3=2Q4
C.2Q1=2Q2=Q3=Q4 D.Q1≠Q2=Q3≠Q4
06(北京卷)12 如图所示,匀强磁场的方向垂直纸面向里,一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入,沿曲线dpa打到屏MN上的a点,通过pa段用时为I2若该微粒经过P点时,与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒,最终打到屏MN上。两个微粒所受重力均忽略。新微粒运动的D
A.轨迹为pb,至屏幕的时间将小于t
B.轨迹为pc,至屏幕的时间将大于t
C.轨迹为pb,至屏幕的时间将等于t
D.轨迹为pa,至屏幕的时间将大于t
06(四川卷)
13 .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D
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
07宁夏理综 14、电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示。现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是D
A.从a到b,上极板带正电
B.从a到b,下极板带正电
C.从b到a,上极板带正电
D.从b到a,下极板带正电
07全国理综Ⅰ 15如图所示,LOO/L/为一折线,它所形成的两个角∠LO
O/和∠OO/L/均为45°。折线的右边有一匀强磁场,其方向垂直于纸面向里,一边长为l的正方形导线框沿垂直于OO/的方向以速度v作匀速直线运动,在t=0的刻恰好位于图中所示位置。以逆时针方向为导线框中电流的正方向,在下面四幅图中能够正确表示电流-时间(I-t)关系的是(时间以l/v为单位)D
07山东理综 16、用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线框进入磁场的过程中,M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud。下列判断正确的是B
A.Ua<Ub<Uc<Ud B.Ua<Ub<Ud<Uc
C.Ua=Ub<Uc=Ud D.Ub<Ua<Ud<Uc
07上海 17、取两个完全相同的长导线,用其中一根绕成如图(a)所示的螺线管,当该螺线管中通以电流强度为I的电流时,测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B,若将另一根长导线对折后绕成如图(b)所示的螺线管,并通以电流强度也为I的电流时,则在螺线管内中部的磁感应强度大小为A
A.0 B.0.5B
C.B D.2 B
06(天津卷)18 . 在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图1所示,当磁场的磁感应强度B随时间如图2变化时,图3中正确表示线圈中感应电动势E变化的是( A
)
06(江苏卷)19 .关于多用电表的使用,下列说法中正确的是 ( A )
A.用电流挡测电流或用电压挡测电压前,必须检查机械零点 B.用电阻挡测电阻前,不需要检查机械零点
C.用电阻挡测电阻时,若从一个倍率变换到另一个倍率,不需要重新检查欧姆零点
D.用电阻挡测电阻时,被测电阻的阻值越大,指针向右转过的角度就越大
(00上海卷) 1 .(13分)如图所示,固定水平桌面上的金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动,此时adeb构成一个边长为的正方形,棒的电阻为
,其余部分电阻不计,开始时磁感强度为
。
(1)若从时刻起,磁感强度均匀增加,每秒增量为
,同时保持棒静止,求棒中的感应电流,在图上标出感应电流的方向。
(2)在上述(1)情况中,始终保持棒静止,当
秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大?
(3)若从时刻起,磁感强度逐渐减小,当棒以恒定速度
向右作匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感强度应怎样随时间变化(写出B与
的关系式)?
18.(08广东卷)(17分)如图(a)所示,水平放置的两根平行金属导轨,间距L=0.3m.导轨左端连接R=0.6 的电阻,区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场,磁场区域宽D=0.2 m.细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直,每根金属棒在导轨间的电阻均为t=0.3
,导轨电阻不计,使金属棒以恒定速度r=1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场,计算从金属棒A1进入磁场(t=0)到A2离开磁场的时间内,不同时间段通过电阻R的电流强度,并在图(b)中画出.
解析:0-t1(0-0.2s)
A1产生的感应电动势:
电阻R与A2并联阻值:
所以电阻R两端电压
通过电阻R的电流:
t1-t2(0.2-0.4s)
E=0, I2=0
t2-t3(0.4-0.6s) 同理:I3=0.12A
10、(08海南卷)一航天飞机下有一细金属杆,杆指向地心.若仅考虑地磁场的影响,则当航天飞机位于赤道上空
A.由东向西水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下
B.由西向东水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由上向下
C.沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时,金属杆中感应电动势的方向一定由下向上
D.沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时,金属杆中一定没有感应电动势
答案:AD
解析:如图,设观察方向为面向北方,左西右东,则地磁场方向平行赤道表面向北,若飞机由东向西飞行时,由右手定则可判断出电动势方向为由上向下,若飞机由西向东飞行时,由右手定则可判断出电动势方向为由下向上,A对B错;沿着经过地磁极的那条经线运动时,速度方向平行于磁场,金属杆中一定没有感应电动势,C错D对。
1、(08海南卷)法拉第通过静心设计的一系列试验,发现了电磁感应定律,将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来.在下面几个典型的实验设计思想中,所作的推论后来被实验否定的是
A.既然磁铁可使近旁的铁块带磁,静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷,那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流
B.既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势,那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流
C.既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流,那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势
D.既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势,那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流
答案:A
解析:对A选项,静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场,通过旁边静止的线圈不会产生感应电流,A被否定;稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场,运动的线圈可能会产生感应电流,B符合事实;静止的磁铁周围存在稳定的磁场,旁边运动的导体棒会产生感应电动势,C符合;运动的导线上的稳恒电流周围产生运动的磁场,即周围磁场变化,在旁边的线圈中产生感应电流,D符合。
24.(08上海卷)(14分)如图所示,竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属球,在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接,EF之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II,磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,高平行轨道中够长。已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1,下落到MN处的速度大小为v2。
(1)求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。
(2)若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变,求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。
(3)若将磁场II的CD边界略微下移,导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3,要使其在外力F作用下做匀加速直线运动,加速度大小为a,求所加外力F随时间变化的关系式。
解析:(1)以导体棒为研究对象,棒在磁场I中切割磁感线,棒中产生产生感应电动势,导体棒ab从A下落r/2时,导体棒在策略与安培力作用下做加速运动,由牛顿第二定律,得
mg-BIL=ma,式中l=r
式中 =4R
由以上各式可得到
(2)当导体棒ab通过磁场II时,若安培力恰好等于重力,棒中电流大小始终不变,即
式中
解得
导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动,有
得
此时导体棒重力的功率为
根据能量守恒定律,此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率,即
=
所以,=
(3)设导体棒ab进入磁场II后经过时间t的速度大小为,此时安培力大小为
由于导体棒ab做匀加速直线运动,有
根据牛顿第二定律,有
F+mg-F′=ma
即
由以上各式解得
10.(08上海卷)如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动,经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是
答案:A
解析:在x=R左侧,设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成θ角,则导体棒切割有效长度L=2Rsinθ,电动势与有效长度成正比,故在x=R左侧,电动势与x的关系为正弦图像关系,由对称性可知在x=R右侧与左侧的图像对称。
22、(08山东卷)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L ,底端接阻值为R 的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻R 外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则
A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B.金属棒向下运动时,流过电阻R 的电流方向为a→b
C.金属棒的速度为v时.所受的安培力大小为F =
D.电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
答案:AC
解析:在释放的瞬间,速度为零,不受安培力的作用,只受到重力,A对。由右手定则可得,电流的方向从b到a,B错。当速度为时,产生的电动势为
,受到的安培力为
,计算可得
,C对。在运动的过程中,是弹簧的弹性势能、重力势能和内能的转化,D错。
[高考考点]电磁感应
[易错提醒]不能理解瞬间释放的含义,考虑受到安培力。
[备考提示] 电磁感应是电场和磁场知识的有机结合,所以难度相对也会大一些,现在高考要求不是很高,一般不出大型计算题,但在选择题中,以最后一个题出现。
8.(08江苏卷)如图所示的电路中,三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计.电键K从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有
A.a先变亮,然后逐渐变暗
B.b先变亮,然后逐渐变暗
C.c先变亮,然后逐渐变暗
D.b、c都逐渐变暗
答案:AD
解析:考查自感现象。电键K闭合时,电感L1和L2的电流均等于三个灯泡的电流,断开电键K的瞬间,电感上的电流i突然减小,三个灯泡均处于回路中,故b、c灯泡由电流i逐渐减小,B、C均错,D对;原来每个电感线圈产生感应电动势均加载于灯泡a上,故灯泡a先变亮,然后逐渐变暗,A对。本题涉及到自感现象中的“亮一下”现象,平时要注意透彻理解。
(08江苏卷)15.(16分)如图所示,间距为L的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为θ,导轨光滑且电阻忽略不计.场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁场区域的宽度为d1,间距为d2.两根质量均为m、有效电阻均为R的导体棒a和b放在导轨上,并与导轨垂直. (设重力加速度为g)
(1)若a进入第2个磁场区域时,b以与a同样的速度进入第1个磁场区域,求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能△Ek.
(2)若a进入第2个磁场区域时,b恰好离开第1个磁场区域;此后a离开第2个磁场区域时,b 又恰好进入第2个磁场区域.且a.b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相.求b穿过第2个磁场区域过程中,两导体棒产生的总焦耳热Q.
(3)对于第(2)问所述的运动情况,求a穿出第k个磁场区域时的速率
答案(1)穿过地1个磁场区域过程中增加的动能
;
(2);
(3)
解析:(1) a和b不受安培力作用,由机械能守恒定律知,
……①
(2) 设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为v1刚离开无磁场区域时的速度为v2,
由能量守恒知:
在磁场区域中, ……②
在无磁场区域中, ……③
解得 ……④
(3) 在无磁场区域:
根据匀变速直线运动规律 ……⑤
且平均速度 ……⑥
有磁场区域:
棒a受到的合力 ……⑦
感应电动势 ……⑧
感应电流 ……⑨
解得 ……⑩
根据牛顿第二定律,在t到t+△t时间内
……⑾
则有 ……⑿
解得 ……⒀
[高考考点]电磁感应和能量关系
[易错提醒]第(2)小问的题目比较长,不容易看懂,要耐心审题
[备考提示]电磁感应和能量关系运动是整个物理学的核心,在每年的压轴题经常会出现。通常有多个问,一般第(1)小问不难,后面的几问比较难,但不要放弃,要有分部得分意识,因此在复习中要培养学生分析物理问题的能力和分部得分意识。
(08重庆卷)18.如题18图,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是
A. FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左
B. FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左
C. FN先大于mg后大于mg,运动趋势向右
D. FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右
答案:D
解析:本题考查电磁感应有关的知识,本题为中等难度题目。条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后又减小。当通过线圈磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势,当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右。
(08宁夏卷)16.如图所示,同一平面内的三条平行导线串有两个最阻R和r,导体棒PQ与三条导线接触良好;匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时,下列说法正确的是
A.流过R的电流为由d到c,流过r的电流为由b到a
B.流过R的电流为由c到d,流过r的电流为由b到a
C.流过R的电流为由d到c,流过r的电流为由a到b
D.流过R的电流为由c到d,流过r的电流为由a到b
答案:B
解析:本题考查右手定则的应用。根据右手定则,可判断PQ作为电源,Q端电势高,在PQcd回路中,电流为逆时针方向,即流过R的电流为由c到d,在电阻r的回路中,电流为顺时针方向,即流过r的电流为由b到a。当然也可以用楞次定律,通过回路的磁通量的变化判断电流方向。
17.(08四川卷)在沿水平方向的匀强磁场中,有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动。开始时线圈静止,线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直,所成的锐角为α。在磁场开始增强后的一个极短时间内,线圈平面
A.维持不动
B.将向使α减小的方向转动
C.将向使α增大的方向转动
D.将转动,因不知磁场方向,不能确定α会增大还是会减小
答案:B
解析:由楞次定律可知,当磁场开始增强时,线圈平面转动的效果是为了减小线圈磁通量的增加,而线圈平面与磁场间的夹角越小时,通过的磁通量越小,所以将向使减小的方向转动.
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