北京高三第一学期物理期末统练汇编电磁感应Word格式.docx
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现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。
若以逆时针方向为电流的正方向,在图乙中,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C
.(北京市海淀区2010年期末)在水平桌面上,一个圆形金属框置于匀强磁场B1中,线框平面与磁场垂直,圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接,导轨上放置一根导体棒ab,导体棒与导轨接触良好,导体棒处于另一匀强磁场B2中,该磁场的磁感应强度恒定,方向垂直导轨平面向下,如图10甲所示。
磁感应强度B1随时间t的变化关系如图10乙所示。
0~1.0s内磁场方向垂直线框平面向下。
若导体棒始终保持静止,并设向右为静摩擦力的正方向,则导体棒所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图11中的(D)
.(北京市朝阳区2010年期末)如图所示,在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合金属线框abcd,其边长为l、质量为m,金属线框与水平面的动摩擦因数为μ。
虚线框a′b′c′d′内有一匀强磁场,磁场方向竖直向下。
开始时金属线框的ab边与磁场的d′c′边重合。
现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区域,运动一段时间后停止,此时金属线框的dc边与磁场区域的d′c′边距离为l。
在这个过程中,金属线框产生的焦耳热为D
A.
B.
C.
D.
.(北京市丰台区2010年期末)如图所示,两块水平放置的金属板距离为d,用导线、电键K与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场中。
两板间放一台小压力传感器,压力传感器上表面绝缘,在其上表面静止放置一个质量为m、电量为+q的小球。
电键K闭合前传感器上有示数,电键K闭合后传感器上的示数变为原来的一半。
则线圈中磁场的变化情况和磁通量变化率分别是B
A.正在增强,
B.正在增强,
C.正在减弱,
D.正在减弱,
.(北京市石景山区2010年期末)某探究性学习小组研制了一种发电装置如图9中甲所示,图乙为其俯视图.将8块外形相同的磁铁交错放置组合成一个高h=0.5m、半径r=0.2m的圆柱体,其可绕固定轴
逆时针(俯视)转动,角速度ω=100rad/s.设圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B=0.2T、方向都垂直于圆柱体侧表面.紧靠圆柱体外侧固定一根与其等高、电阻为R1=0.5Ω的细金属杆ab,杆与轴
平行.图丙中阻值R=1.5Ω的电阻与理想电流表A串联后接在杆a、b两端.下列说法正确的是(D)
A.电流表A的示数约为1.41A
B.杆ab产生感应电动势的最大值E约为2.83V
C.电阻R消耗的电功率为2W
D.在圆柱体转过一周的时间内,流过电流表A
的总电荷量为零
.(北京市东城区2010年期末)如图所示,某空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,分布在半径为a的圆柱形区域内,两个材料、粗细(远小于线圈半径)均相同的单匝线圈,半径分别为r1和r2,且r1>a>r2,线圈的圆心都处于磁场的中心轴线上。
若磁场的磁感应强度B随时间均匀减弱,已知
,则在任一时刻大小两个线圈中的感应电动势之比为;
磁场由B均匀减到零的过程中,通过大小两个线圈导线横截面的电量之比为。
;
.(北京市东城区2010年期末)如图所示,两根相距为L的金属轨道固定于水平面上,导轨电阻不计;
一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上,导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ,棒与导轨的接触电阻不计。
导轨左端连有阻值为2R的电阻。
轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场(a>b),磁感应强度为B。
金属棒初始位于OO’处,与第一段磁场相距2a。
求:
(1)若金属棒有向右的初速度v0,为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场,需对金属棒施加一个水平向右的拉力。
求金属棒不在磁场中受到的拉力F1和在磁场中受到的拉力F2的大小;
(2)在
(1)的情况下,求金属棒从OO’开始运动到刚离开第n段磁场过程中,拉力所做的功;
(3)若金属棒初速度为零,现对其施以水平向右的恒定拉力F,使棒进入各磁场的速度都相同,求金属棒从OO’开始运动到刚离开第n段磁场整个过程中导轨左端电阻上产生的热量。
(1)金属棒保持v0的速度做匀速运动。
金属棒不在磁场中
①
金属棒在磁场中运动时,电路中的感应电流为I,
②
由闭合电路欧姆定律
③
由②③可得
(4分)
(2)金属棒在非磁场区拉力F1所做的功为
④
金属棒在磁场区拉力F2所做的功为
⑤
金属棒从OO’开始运动到刚离开第n段磁场过程中,拉力所做的功为
(3分)
(3)金属棒进入各磁场时的速度均相同,等于从OO’运动2a位移第一次进入磁场时的速度v1,由动能定理有
⑥
要保证金属棒进入各磁场时的初速度(设为v1)都相同,金属棒在磁场中做减速度运动,离开磁场后再做加速度运动。
金属棒每经过一段磁场克服安培力所做的功都相同,设为W电;
棒离开每一段磁场时速度也相同,设为v2。
由动能定理有
⑦
⑧
由⑥⑦⑧可得
整个过程中导轨左端电阻上产生的热量为
(5分)
.(北京市西城区2010年期末)如图所示,矩形单匝导线框abcd竖直放置,其下方有一磁感应强度为B的有界匀强磁场区域,该区域的上边界PP′水平,并与线框的ab边平行,磁场方向与线框平面垂直。
已知线框ab边长为L1,ad边长为L2,线框质量为m,总电阻为R。
现无初速地释放线框,在下落过程中线框所在平面始终与磁场垂直,且线框的ab边始终与PP′平行。
重力加速度为g。
若线框恰好匀速进入磁场,求:
(1)dc边刚进入磁场时,线框受安培力的大小F;
(2)dc边刚进入磁场时,线框速度的大小υ;
(3)在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中,重力做的功W。
(1)由于线框匀速进入磁场,所以线框进入磁场时受安培力的大小F=mg【3分】
(2)线框dc边刚进入磁场时,
感应电动势E=BL1v【1分】
感应电流
【1分】
dc边受安培力的大小F=BIL1【1分】
又F=mg
解得线框速度的大小v=
(3)在线框从开始下落到dc边刚进入磁场的过程中,重力做功W1,根据动能定理得
W1=
在线框从dc边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中,重力做功W2,
W2=mgL2【1分】
所以W=W1+W2=
+mgL2【1分】
.(北京市海淀区2010年期末)如图甲所示,在一个正方形金属线圈区域内,存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直。
金属线圈所围的面积S=200cm2,匝数n=1000,线圈电阻r=1.0Ω。
线圈与电阻R构成闭合回路,电阻R=4.0Ω。
匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示,求:
(1)在t=2.0s时刻,通过电阻R的感应电流的大小;
(2)在t=5.0s时刻,电阻R消耗的电功率;
(3)0~6.0s内整个闭合电路中产生的热量。
解:
(1)根据法拉第电磁感应定律,0~4.0s时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感应电流。
t1=2.0s时的感应电动势
(2分)
根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流
(1分)
解得I1=0.2A(1分)
(2)由图象可知,在4.0s~6.0s时间内,线圈中产生的感应电动势
根据闭合电路欧姆定律,t2=5.0s时闭合回路中的感应电流
=0.8A
电阻消耗的电功率P2=I22R=2.56W(2分)
(3)根据焦耳定律,0~4.0s内闭合电路中产生的热量
Q1=I12(r+R)Δt1=0.8J(1分)
4.0~6.0s内闭合电路中产生的热量
Q2=I22(r+R)Δt2=6.4J(2分)
0~6.0s内闭合电路中产生的热量
Q=Q1+Q2=7.2J(1分)
.(北京市海淀区2010年期末)磁悬浮列车是一种高速运载工具,它由两个系统组成。
一是悬浮系统,利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减小阻力。
另一是驱动系统,即利用磁场与固定在车体下部的感应金属线圈相互作用,使车体获得牵引力,图22就是这种磁悬浮列车电磁驱动装置的原理示意图。
即在水平面上有两根很长的平行轨道PQ和MN,轨道间有垂直轨道平面的匀强磁场B1和B2,且B1和B2的方向相反,大小相等,即B1=B2=B。
列车底部固定着绕有N匝闭合的矩形金属线圈abcd(列车的车厢在图中未画出),车厢与线圈绝缘。
两轨道间距及线圈垂直轨道的ab边长均为L,两磁场的宽度均与线圈的ad边长相同。
当两磁场Bl和B2同时沿轨道方向向右运动时,线圈会受到向右的磁场力,带动列车沿导轨运动。
已知列车车厢及线圈的总质量为M,整个线圈的总电阻为R。
(1)假设用两磁场同时水平向右以速度v0作匀速运动来起动列车,为使列车能随磁场运动,列车所受的阻力大小应满足的条件;
(2)设列车所受阻力大小恒为f,假如使列车水平向右以速度v做匀速运动,求维持列车运动外界在单位时间内需提供的总能量;
(3)设列车所受阻力大小恒为f,假如用两磁场由静止开始向右做匀加速运动来起动列车,当两磁场运动的时间为t1时,列车正在向右做匀加速直线运动,此时列车的速度为v1,求两磁场开始运动到列车开始运动所需要的时间t0。
(1)列车静止时,电流最大,列车受到的电磁驱动力最大设为Fm,此时,线框中产生的感应电动势E1=2NBLv0
线框中的电流I1=
整个线框受到的安培力Fm=2NBI1L
列车所受阻力大小为
(4分)
(2)当列车以速度v匀速运动时,两磁场水平向右运动的速度为v′,金属框中感应电动势
金属框中感应电流
又因为
求得
(2分)
当列车匀速运动时,金属框中的热功率为P1=I2R
克服阻力的功率为P2=fv
所以可求得外界在单位时间内需提供的总能量为
E=I2R+fv=
(3)根据题意分析可得,为实现列车最终沿水平方向做匀加速直线运动,其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同,设加速度为a,则t1时刻金属线圈中的电动势
金属框中感应电流
又因为安培力
所以对列车,由牛顿第二定律得
解得
设从磁场运动到列车起动需要时间为t0,则t0时刻金属线圈中的电动势
.(北京市朝阳区2