电磁感1.docx

电磁感1.docx

《电磁感1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁感1.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电磁感1

《电磁感应》单元练习

K币（0）个  发表日期：

2010年1月29日        【编辑录入：

wzhqa】

电磁感应单元练习

　　一、选择题：

（本题共10小题，每小题5分，共50分。

在每小题给出的四个选项中，有一个选项或多个选项正确。

全部选对得5分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）

　　1、如图所示，线圈A与电源、开关相连，线圈B与电阻R连接成闭合电路，电键闭合、断开瞬间，关于通过电阻R的电流方向判断正确的是

　　A．电键闭合瞬间，电流方向a→R→b

　　B．电键闭合瞬间，电流方向b→R→a

　　C．电键断开瞬间，电流方向a→R→b

　　D．电键断开瞬间，电流方向b→R→a

　　2、如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上．今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流突然增大时，线框整体受力情况为

　　A．受力向右　B．受力向左　C．受力向上　D．受力向下

　　3、如图所示，M为以闭合金属轻环，当右侧线圈通以如下所说的哪几种电流时，将在环中产生图示方向的感应电流，同时环向线圈靠拢?

　　A．电流自a流入，且逐渐减小　B．电流自b流入，且逐渐减小

　　C．电流自a流入，且逐渐增大　D．电流自b流入，且逐渐增大

　　4、边长为L的正方形金属导线框，从图中所示位置由静止开始竖直下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平、且垂直线框平面，磁场区域宽度为H，上下边界如图中虚线所示，已知H＞L，从线框开始下落到完全穿过磁场区的过程中

　　A．线圈中总有感应电流存在

　　B．线圈受到的磁场力的合力方向，有时向上，有时向下

　　C．线框运动的方向始终是向下的

　　D．线框的速度大小不一定总是在增加

　　5、如图所示，一个圆形线圈放在匀强磁场中，设在第1s内磁感线垂直于线圈平面向里，如图（a），磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b），那么在第2s内线圈中感应电流的大小方向是

　　A．逐渐增大，逆时针方向　B．逐渐减小，顺时针方向

　　C．大小恒定，顺时针方向　D．大小恒定，逆时针方向

　　6、如图（a）所示，圆形线圈M的匝数为50匝，它的两个端点a、b与理想电压表相连，线圈中磁场方向如图，线圈中磁通量的变化规律如图（b）所示，则ab两点的电势高低与电压表读数为

　　A．φa＞φb，20V　B．φa＞φb，10V　C．φa＜φb，20V　D．φa＜φb，10V

　　7、如图所示，线圈L1、L2绕在同一铁芯上，L1与电源、变阻器、开关组成一个电路，L2与光滑导轨相连，导轨上放一导体ab，导轨间有匀强磁场，现发现导体ab发生移动，其可能的原因是

　　A．闭合开关K的瞬间

　　B．断开开关K的瞬间

　　C．在开关K闭合状态下，减少电阻R时

　　D．在开关K闭合状态下，增加电阻R时

　　8、如图所示，A是一个边长为L的方形导线框，其电阻为R，现维持线框以恒定速度v沿X轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域B．如果以X轴的正方向作为力的正方向，以沿线框逆时针的方向为电流的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零点，那么正确反映磁场对线框的作用力F随时间变化的图线，正确反映感应电流强度随时间变化规律的是

　　9、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有一根水平状态的金属棒，现将金属棒以垂直磁场方向的水平速度V0抛出，则金属棒内产生的感应电动势的大小将

　　A．随时间不断增大　B．随时间不断减小

　　C．不随时间变化　　D．难以确定

　　10、光滑的平行金属导轨倾斜放置．匀强磁场B垂直于导轨平面。

导体棒ab垂直导轨放置，由静止开始下滑，回路中除电阻R外其它电阻不计（射轨道足够长），在ab棒下滑的过程中

　　A．导体棒ab的速度先增大，然后减小，最后匀速下滑

　　B．导体棒ab的加速度越来越小，最后为零

　　C．导体棒ab下滑过程中，回路中的电流越来越大，最后达到一定值

　　D．导体棒ab受到的磁场力越来越大，最后等于棒的重力

　　二、填空题：

（本题5小题，共32分）

　　11、有一个N匝的线圈，所围面积为S，线圈a、b两端与平行扳电容器相连，电容器电容为C，在任何△t时间内垂直线圈平面的磁感应强度均增加△B，磁场方向如图，则线圈中产生的感应电动势大小为_________，a、b两极板电势高低关系为__________。

电容器所带电量为___________。

　　12、在磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中，有一个直角三角形线框abc，如图所示，线框以v=2m/s的速度沿图示方向（与bc边平行）匀速运动，己知ab＝10cm，角θ＝30°，线框总电阻R=0.2Ω，则ac、bc、ab三条线段上的感应电动势分别为Eac＝__________v，Ebc=_________V，Ead＝_________V，线框中感应电流I=_________A，三角形线框a、b、c三点，电势最高的点是__________。

　　13．如图，在磁感应强度为B=0.1T的匀强磁场中，有一个N=100匝的矩形线圈长边ab=10cm，短边bc＝5cm，ab边与磁感线垂直，线圈以ab为轴匀速转动，其角速度ω=20rad/s，线圈转动过程中，当线圈平面与磁场方向垂直时线圈中感应电动势大小为_________V，当线圈平面与磁场方向平行时线圈中感应电动势大小为___________V，当线圈平面与磁场方向成30°角时穿过线圈的磁通量为_______Wb。

　　14．如图所示，矩形线圈的长边为d，短边为a，线圈电阻为R在外力的作用下，它以速度V匀速地被拉出磁感应强度为B的匀强磁场，在此过程中外力做功大小为__________，线圈中产生的电功率为__________。

　　15、如图所示，两个平行间距为L的光滑金属导轨竖直放置，处于垂直轨道平面的匀强磁场中，磁场磁感应强度为B，一个质量为m的金属棒ab跨接在两导轨之间，其电阻为R，现让ab棒由静止下落，在下落过程中ab棒始终保持与导轨垂直并接触良好，设导轨足够长，电阻不计，金属棒的运动状态为______________________，金属棒下落的最大速度为_________________，金属棒在最大速度时产生的电功率为_____________。

　　三、计算题：

（本题2小题，共18分）

　　16、（12分）有一对与电阻R相连的平行导轨M和N，它们在同一水平面上，现加一匀强磁场，磁感应强度B＝1T，磁场方向竖直向下，两轨间距离L＝0.05m，一质量m＝0.01kg的导体棒ab垂直放在导轨上（导轨和ab棒的电阻不计），ab与导轨的动摩擦因数μ=0.1，今以F=0.03N的水平拉力拉ad，使它以恒定的速度v＝4m／s向右运动，g取10m／s2。

　　求：

（1）R的阻值。

（2）通过电阻R的电流大小和方向。

　　　　（3）电阻R上消耗的电功率。

　　17、（6分）正方形闭合导线框，质量为m，边长为L，总电阻为R，从距磁场边界某高度自由下落，已知匀强磁场水平方向，磁感应强度为B，磁场区域宽度为L如图所示。

若从导线框开始进入磁场至出磁场导线框一直保持恒定的速度，不计空气阻力。

　　求：

（1）导线框通过磁场时的速度大小。

（2）导线框通过磁场的过程中导线框中产生的焦耳热。

电磁感应单元练习参考答案

　　一、选择题：

（本题共10小题，每小题5分，共50分。

）

　　1、AD　2、A　3、B　4、CD　5、C　6、B　7、ABCD　8、AD　9、C　10、BC

　　二、填空题：

（本题5小题，共32分）

　　11、N△BS/△t　φa＜φb　CN△BS/△t　

　　12、0.02　0　0.02　0　a

　　13、0　1　2.5×10-4

　　14、B2a2dV/R　B2a2V2/R

　　15、初速为零，加速度不断减小，速度不断增大的变加速直线运动，最后加速度为零匀速运动　mgR/B2L2　m2g2R/B2L2

　　三、计算题：

（本题2小题，共18分）

　　16、解：

（1）导体棒匀速运动，合外力为零，受力如图所示：

　　F外=F安+f摩　①

　　F安=BIL　②

　③

　　E=BLV　④

　　f摩μN　⑤

　　N=mg　⑥

　　由①②③④⑤⑥六式可得

（2）E=BLV　

　　方向a→R→b

　　（3）PR=I2R=0.08W

　　17、解：

（1）导线框匀速通过磁场，合外力为零，受力如图所示：

　　mg=F安　①

　　F安=BIL　②

　　③

　　E=BLV　④

　　由上式可得：

（2）根据能量守恒：

线框重力势能减小，转化为电能，再转化为电热。

则Q热=W电=W重=2mgL

　　或　Q热=I2Rt　①

　②

　　E=BLV　③

　④

　　将②③④带入①得：

Q热=2mgL。

电磁感应现象中的功能转化

　　1、电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用。

因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功，此过程中，其它形式的能量转化为电能，当感应电流通过用电器时，电能又转化为其它形式的能量。

“外力”克服安培力做多少功，就有多少其它形式的能转化为电能。

　　2、安培力做功的过程，是电能转化为其它形式的能的过程，安培力做多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。

　　3、深刻理解电磁感应过程中的能量转化，熟练地应用能量转化和守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题的常用方法。

　　例1、如图所示，在光滑的水平面上静止着两小车A和B，在A车上固定着强磁铁，总质量为5kg，B车上固定着一个闭合的螺旋管，B车的总质量为10kg，现给B车一个水平向左的100N·s瞬间冲量，若两车在运动过程中不发生直接碰撞，则相互作用过程中产生的热量多少？

　　分析：

　　磁铁与螺线管间存在相对运动，根据楞次定律，感应电流的效果阻碍它们间的相对运动，即相互作用的内力为斥力，对整个系统来说合外力为零，因而可根据动量守恒与能量转化与守恒求解。

　　解：

　　由于感应电流产生的磁场总是阻碍导体和磁场间相对运动，A、B两车之间就产生排斥力，以A、B两车为研究对象，它们所受合外力为零，动量守恒，当A、B车速度相等时，两车相互作用结束，据以上分析可得：

　　I=mBvB=（mA+mB）v，vB=

m/s=10m/s

　　v=

=6.7m/s

　　从B车运动到两车相对静止过程，系统减少的机械能转化成电能，电能通过电阻发热，转化为焦耳热，根据能量转化与守恒：

　　Q=

mBvB2-

（mA+mB）v2=

×10×102-

×15×（

）2=166.7（J）

　　总结：

（1）功是能量转化的量度，一个力对物体做了功，则意味着物体的能量发生了变化，不同的功涉及不同的能量转化。

（2）一段有电流通过的导体在磁场中受到安培力的作用，当安培力做正功时，电能转化为机械能；当安培力做负功时，就有其它的能如机械能转化为电能，抓住对安培力做功的分析，就可以对电磁感应中的功能转化有一个清晰的认识。

　　（3）在计算电磁感应中的能量转化时，除了应用能的转化和守恒定律以及电磁感应中的楞次定律、法拉第电磁感应定律外，还要注意结合运用物理学中的其它定律如动量定理、动量守恒定律；电学中的欧姆定律、焦耳定律等，对发生的物理过程进行综合分析、推理、判断、计算，才能获得满意的效果。

　　例2、两根光滑的金属导轨，平行放在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计，斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面方向上，质量为m，电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图所示，在这过程中：

（　　）

　　A、作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

　　B、作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和

　　C、恒力F与安培力的合力所做的功等于零

　　D、恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热

　　分析：

　　在金属棒匀速上滑过程中，棒的受力情况如图所示，其中F安沿斜面向下，弹力N对棒不做功，拉力F对棒做正功，重力G与安培力F安对棒做负功，棒的动能不变，而重力势能增加，电阻R上产生焦耳热，其内能增加。

　　根据动能定理，对金属棒有：

　　WF+WG+W安=ΔEk=0　

（1）

　　即作用在棒上各力做功代数和为零，由于作用在棒上的各力为恒力，因此作用在金属棒上各力合力做功等于零。

　　故选项A正确，B、C错。

　　从能量转化和守恒定律可知，拉力F做功，使金属棒的重力势能和电阻R的内能增加，故有：

　　WF=ΔEp+ΔE内　　

（2）

　　重力做功等于重力势能增量的负值，即：

　　WG=-ΔEp　　　　　（3）

　　由

（1）得：

　　（4）

　　将

（2）、（3）代入

（1）得：

　　　（5）

　　比较（4）、（5）两式可知，恒力F与重力的合力所做的功，等于电阻R上增加的内能，即等于电阻R上发出的焦耳热，故D正确。

　　答案：

AD。

　　总结：

　　本题综合运用动能定理和能的转化与守恒定律进行分析讨论，应注意到棒匀速上滑时，恒力F与重力合力所做的功等于克服安培力做的功，而克服安培力做多少功，就表明有多少其它形式的能转化成电能，电能通过电流做功转化成R上的焦耳热，从这一角度分析，对选项D分析的方法简单。