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10.电磁感应 大学物理习题答案

10.电磁感应 大学物理习题答案
10.电磁感应 大学物理习题答案

第八章__电磁感应习题及答案大学物理

8章习题及答案 1、如图所示,一矩形金属线框,以速度v 从无场空间进入一均匀磁场中,然后又从磁场中出来,到无场空间中.不计线圈的自感,下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系?(从线圈刚进入磁场时刻开始计时,I 以顺时针方向为正) 2、一块铜板垂直于磁场方向放在磁感强度正在增大的磁场中时,铜板中出现的涡流(感应电流)将 (A) 加速铜板中磁场的增加. (B) 减缓铜板中磁场的增加. (C) 对磁场不起作用. (D) 使铜板中磁场反向. [ ] 3、半径为a 的圆线圈置于磁感强度为B 的均匀磁场中,线圈平面与磁场方向垂直, 线圈电阻为R ;当把线圈转动使其法向与B 的夹角=60°时,线圈中通过的电荷与线圈面积及转动所用的时间的关系是 (A) 与线圈面积成正比,与时间无关. (B) 与线圈面积成正比,与时间成正比. (C) 与线圈面积成反比,与时间成正比. (D) 与线圈面积成反比,与时间无关. [ ] 4、在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈,开始时线圈与导线在同一平面内,且线圈中两条边与导线平行,当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方向的平动时,线圈中的感应电流 (A) 以情况Ⅰ中为最大. (B) 以情况Ⅱ中为最大. (C) 以情况Ⅲ中为最大. (D) 在情况Ⅰ和Ⅱ中相同. B I (D) I (C) b c d b c d b c d v v I

5、一矩形线框长为a 宽为b ,置于均匀磁场中,线框绕OO ′轴, 以匀角速度旋转(如图所示).设t =0时,线框平面处于纸面 内,则任一时刻感应电动势的大小为 (A) 2abB | cos ω t |. (B) ω abB (C)t abB ωωcos 2 1. (D) ω abB | cos ω t |. (E)ωabB |sin ωt |. 6、如图所示,导体棒AB 在均匀磁场B 中绕通过C 点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO ' 转动(角速度ω 与B 同方向), BC 的长度为棒长的3 1 ,则 (A) A 点比B 点电势高. (B) A 点与B 点电势相等. (B) A 点比B 点电势低. (D) 有稳恒电流从A 点流向B 点. [ ] 7、如图,长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度v 移动,直导线ab 中的电动势为 (A) Blv . (B) Blv sin . (C) Blv cos . (D) 0. [ ] 8、如图所示,M 、N 为水平面内两根平行金属导轨,ab 与cd 为 垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线.外磁场垂直水 平面向上.当外力使ab 向右平移时,cd (A) 不动. (B) 转动. (C) 向左移动. (D) 向右移动.[ ] 9、如图所示,直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中,磁场B 平行于ab 边,bc 的长度为l .当金属框架绕ab 边以匀角速度转动 时,abc 回路中的感应电动势和a 、c 两点间的电势差U a – U c 为: (A) =0,U a – U c =221l B ω. (B) =0,U a – U c =221l B ω-. (C) =2l B ω,U a – U c =221l B ω. (D) =2l B ω,U a – U c =22 1l B ω-. v c a b d N M B B a b c l ω

大学物理吴百诗习题答案电磁感应

大学物理吴百诗习题答案 电磁感应 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020

法拉第电磁感应定律 10-1如图10-1所示,一半径a =,电阻R =×10-3Ω的圆形导体回路置于均匀磁场中,磁场方向与回路面积的法向之间的夹角为π/3,若磁场变化的规律为 T 10)583()(42-?++=t t t B 求:(1)t =2s 时回路的感应电动势和感应电流; (2)最初2s 内通过回路截面的电量。 解:(1)θcos BS S B =?=Φ V 10)86(6.110)86()3 cos(d d cos d d 642--?+?-=?+?-=-=Φ- =t t a t B S t i π πθε s 2=t ,V 102.35-?-=i ε,A 102100.1102.32 3 5---?-=??-= =R I ε 负号表示i ε方向与确定n 的回路方向相反 (2)42 2123 112810 3.140.1()[(0)(2)]cos 4.410C 1102 i B B S q R R θ---???=Φ-Φ=-??==??? 10-2如图10-2所示,两个具有相同轴线的导线回路,其平面相互平行。大回路中有电流I , 小的回路在大的回路上面距离x 处,x >>R ,即I 在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。若 v dt dx =等速率变化,(1)试确定穿过小回路的磁通量Φ和x 之间的关系;(2)当x =NR (N 为一正数),求小回路内的感应电动势大小;(3)若v >0,确定小回路中感应电流方向。 解:(1)大回路电流I 在轴线上x 处的磁感应强度大小 2 02 232 2() IR B R x μ= +,方向竖直向上。 R x >>时,2 03 2IR B x μ= ,22 203 2IR r B S BS B r x πμπΦ=?==?= (2)224032i d dx IR r x dt dt πμε-Φ=-=,x NR =时,2024 32i Ir v R N πμε= 图 10-

电磁感应典型例题和练习

电磁感应 课标导航 课程容标准: 1.收集资料,了解电磁感应现象的发现过程,体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。 2.通过实验,理解感应电流的产生条件,举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。 3.通过探究,理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。 4.通过实验,了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。 复习导航 本章容是两年来高考的重点和热点,所占分值比重较大,复习时注意把握: 1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别与联系。 2.楞次定律的应用和右手定则的应用,理解楞次定律中“阻碍”的具体含义。 3.感应电动势的定量计算,以及与电磁感应现象相联系的电路计算题(如电流、电压、功 率等问题)。 4.滑轨类问题是电磁感应的综合问题,涉及力与运动、静电场、电路结构、磁场及能量、 动量等知识、要花大力气重点复习。 5.电磁感应中图像分析、要理解E-t、I-t等图像的物理意义和应用。 第1课时电磁感应现象、楞次定律 1、高考解读 真题品析 知识:安培力的大小与方向 例1. (09年物理)13.如图,金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环L有__________(填收缩、扩)趋势,圆环产生的感应电流_______________(填变大、变小、不变)。 解析:由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电

大学物理习题及解答(电磁感应)

1.一铁心上绕有线圈100匝,已知铁心中磁通量与时间的关系为t sin .Φπ51008-?=,求在s .t 21001-?=时,线圈中的感应电动势。 2.如图所示,用一根硬导线弯成半径为r 的一个半圆。使 这根半圆形导线在磁感强度为 B 的匀强磁场中以频率f 旋转, 整个电路的电阻为R ,求感应电流的表达式和最大值。 解:由于磁场是均匀的,故任意时刻穿过回路的磁通量为 θcos )(0BS Φt Φ+= 其中Φ0等于常量,S 为半圆面积, ft t π?ω?θ200+=+= )2cos(21)(020?ππ++=ft B r Φt Φ 根据法拉第电磁感应定律,有)2sin(d d 022?ππε+=-=ft fB r t Φ 因此回路中的感应电流为 )2sin()(022?ππε+==ft R fB r R t I 则感应电流的最大值为 R fB r I 22m π= 3.如图所示,金属杆 AB 以匀速v = 2.0 m .s -1平行于一长 直导线移动,此导线通有电流 I = 40 A 。问:此杆中的感应电 动势为多大?杆的哪一端电势较高? 解1:杆中的感应电动势为 V 1084.311ln 2d 2d )(501 .11.00AB AB -?-=-=-=??=??πμπμεIv x v x I l B v 式中负号表示电动势方向由B 指向A ,故点A 电势较高。 解2:对于 右图,设杆AB 在一个静止的U 形导轨上运动, 并设顺时针方向为回路ABCD 的正向,根据分析,在距直导线 x 处,取宽为d x 、长为y 的面元d s ,则穿过面元的磁通量为 x y x I Φd 2d d 0πμ=?=S B 穿过回路的磁通量为 11ln 2d 2d 01.11.00πμπμIy x y x I ΦΦS -===?? 回路的电动势为 V 1084.311ln 2d d 11ln 2d d 500-?-=-=-==πμπμεIv t y I t Φ 由于静止的U 形导轨上电动势为零,所以 V 1084.35AB -?-==εε 式中负号说明回路电动势方向为逆时针,对AB 导体来说电动势方向应由B 指向A ,故点A 电势较高。

大学物理习题17电磁感应

班级______________学号____________________________ 练习 十七 一、选择题 1. 如图所示,有一边长为1m 的立方体,处于沿y 轴指 向的强度为0.2T 的均匀磁场中,导线a 、b 、c 都以50cm/s 的速度沿图中所示方向运动,则 ( ) (A)导线a 等效非静电性场强的大小为0.1V/m ; (B)导线b 等效非静电性场强的大小为零; (C)导线c 等效非静电性场强的大小为0.2V/m ; (D)导线c 等效非静电性场强的大小为0.1V/m 。 2. 如图所示,导线AB 在均匀磁场中作下列四种运动,(1)垂直于磁场作平动;(2)绕固定端A 作垂直于磁场转动;(3)绕其中心点O 作垂直于磁场转动;(4)绕通过中心点O 的水平轴作平行 于磁场的转动。关于导线AB 的感应电动势哪个结 论是错误的? ( ) (A)(1)有感应电动势,A 端为高电势; (B)(2)有感应电动势,B 端为高电势; (C)(3)无感应电动势; (D)(4)无感应电动势。 3. 一“探测线圈”由50匝导线组成,截面积S =4cm 2,电阻R =25∧。若把探测线圈在磁场中迅速翻转?90,测得通过线圈的电荷量为C 10 45 -?=?q ,则磁感应强度B 的大 小为 ( ) (A)0.01T ; (B)0.05T ; (C)0.1T ; (D)0.5T 。 4. 如图所示,一根长为1m 的细直棒ab ,绕垂直于棒且过其一端a 的轴以每秒2转的角速度旋转,棒的旋转平面垂直于0.5T 的均匀磁场,则在棒的中点,等效非静电性场强的大小和方向为( ) (A)314V/m ,方向由a 指向b ; (B)6.28 V/m ,方向由a 指向b ; (C)3.14 V/m ,方向由b 指向a ; (D)628 V/m ,方向由b 指向a 。 二、填空题 1. 电阻R =2Ω的闭合导体回路置于变化磁场中,通过回路包围面的磁通量与时间的关 系为)Wb (10)285(3 2-?-+=Φt t m ,则在t =2s 至t =3s 的时间,流过回路导体横截面 的感应电荷=i q C 。 (1) (2) (3) (4)

大学物理(吴百诗)习题答案10电磁感应

法拉第电磁感应定律 10-1如图10-1所示,一半径a =0.10m ,电阻R =1.0×10-3Ω的圆形导体回路置于均匀磁场中,磁场方向与 回路面积的法向之间的夹角为π/3,若磁场变化的规律为 T 10)583()(4 2-?++=t t t B 求:(1)t =2s 时回路的感应电动势和感应电流; (2)最初2s 通过回路截面的电量。 解:(1)θcos BS S B =?=Φ V 10)86(6.110)86()3 cos(d d cos d d 642--?+?-=?+?-=-=Φ- =t t a t B S t i π πθε s 2=t ,V 102.35 -?-=i ε,A 10210 0.1102.323 5---?-=??-==R I ε 负号表示i ε方向与确定n 的回路方向相反 (2)422 123 112810 3.140.1()[(0)(2)]cos 4.410C 1102 i B B S q R R θ---???=Φ-Φ=-??==??? 10-2如图10-2所示,两个具有相同轴线的导线回路,其平面相互平行。大回路中有电流I ,小的回路在大 的回路上面距离x 处,x >>R ,即I 在小线圈所围面积上产生的磁场可视为是均匀的。若 v dt dx =等速率变化,(1)试确定穿过小回路的磁通量Φ和x 之间的关系;(2)当x =NR (N 为一正数),求小回路的感应电动势大小;(3)若v >0,确定小回路中感应电流方向。 解:(1)大回路电流I 在轴线上x 处的磁感应强度大小 2 02232 2()IR B R x μ= +,方向竖直向上。 R x >>时,2 03 2IR B x μ= ,22 2 03 2IR r B S BS B r x πμπΦ=?==?= (2)224032i d dx IR r x dt dt πμε-Φ=-=,x NR =时,2024 32i Ir v R N πμε= (3)由楞次定律可知,小线圈中感应电流方向与I 相同。 动生电动势 10-3 一半径为R 的半圆形导线置于磁感应强度为B 的均匀磁场中,该导线以 速度v 沿水平方向向右平动,如图10-3所示,分别采用(1)法拉第电磁感应定律和(2)动生电动势公式求半圆导线中的电动势大小,哪一端电势高? 解:(1)假想半圆导线在宽为2R 的U 型导轨上滑动,设顺时针方向为回路方向, 在x 处 2 1(2)2m Rx R B π=+Φ,∴22m d dx RB RBv dt dt εΦ=-=-=- 由于静止U 型导轨上电动势为零,所以半圈导线上电动势为 2RBv ε=- 负号表示电动势方向为逆时针,即上端电势高。 图10-2

完整版电磁感应综合典型例题

电磁感应综合典型例题 【例11电阻为R的矩形线框abed,边长ab=L, ad=h,质量为m 自某一高度自由落下,通过一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁 场区域的宽度为h,如图所示,若线框恰好以恒定速度通过磁场,线 框中产生的焦耳热是 _________ ?(不考虑空气阻力) 【分析】线框通过磁场的过程中,动能不变。根据能的转化和守恒,重力对线框所做的功全部转化为线框中感应电流的电能,最后又全部转化为焦耳热?所以,线框通过磁场过程中产生的焦耳热为 Q=W=mg- 2h=2mgh 【解答1 2mgh

【说明】本题也可以直接从焦耳热公式Q=l2Rt进行推算: 设线框以恒定速度v通过磁场,运动时间 从线框的cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中,因切割磁感 线产生的感应电流的大小为 cd边进入磁场时的电流从d到c, cd边离开磁场后的电流方向从a到b.整个下落过程中磁场对感应电流产生的安培力方向始终向上, 大小恒为 据匀速下落的条件,有 因线框通过磁场的时间,也就是线框中产生电流的时间,所以据 焦耳定律,联立(I )、(2)、(3)三式,即得线框中产生的焦耳热 为

Q=2mgh 两种解法相比较,由于用能的转化和守恒的观点,只需从全过程 考虑,不需涉及电流的产生等过程,计算更为简捷. 【例2】一个质量m=0.016kg、长L=0.5m,宽d=0.1m、电阻R=0.1 Q的矩形线圈,从离匀强磁场上边缘高h i=5m处由静止自由下落.进 入磁场后,由于受到磁场力的作用,线圈恰能做匀速运动(设整个运 动过程中线框保持平动),测得线圈下边通过磁场的时间△t=0.15s,取g=10m/s,求: (1)匀强磁场的磁感强度B; (2)磁场区域的高度h2;

(完整版)电磁感应经典例题

电磁感应 考点清单 1 电磁感应现象 感应电流方向 (一)磁通量 1.磁通量:穿过磁场中某个面的磁感线的条数叫做穿过这一面积的磁能量.磁通量简称磁通,符号为Φ,单位是韦伯(Wb ). 2.磁通量的计算 (1)公式Φ=BS 此式的适用条件是:○1匀强磁场;○2磁感线与平面垂直. (2)如果磁感线与平面不垂直,上式中的S 为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积. θsin S B ?=Φ 其中θ为磁场与面积之间的夹角,我们称之为“有效面积”或“正对面积”. (3)磁通量的方向性 磁通量正向穿过某平面和反向穿过该平面时,磁通量的正负关系不同.求合磁通时应注意相反方向抵消以后所剩余的磁通量. (4)磁通量的变化 12Φ-Φ=?Φ ?Φ可能是B 发生变化而引起,也可能是S 发生变化而引起,还有可能是B 和S 同时发生变化而引起的,在确定磁通量的变化时应注意. (二)电磁感应现象的产生条件 1.产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化. 2.感应电动势的产生条件:无论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化, 这部分电路就会产生感应电动势.这部分电路或导体相当于电源. [例1] (2004上海,4)两圆环A 、B 置于同一水平面上,其中A 为均匀带电绝缘环,B 为导体环.当A 以如图13-36所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B 中产生如图所示方向的感应电流.则( ) 图13-36 A.A 可能带正电且转速减小 B.A 可能带正电且转速增大 C.A 可能带负电且转速减小 D.A 可能带负电且转速增大 [解析] 由题目所给的条件可以判断,感应电流的磁场方向垂直于纸面向外,根据楞次定律,原磁场的方向与感应电流的磁场相同时是减少的,环A 应该做减速运动,产生逆时针方向的电流,故应该带负电,故选项C 是正确的,同理可得B 是正确的.

高中物理电磁感应经典例题总结

1.如图,金属棒ab 置于水平放置的U 形光滑导轨上,在ef 右侧存在有界匀强磁场B ,磁场方向垂直导轨平面向下,在ef 左侧的无磁场区域cdef 内有一半径很小的金属圆环L ,圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab 在水平恒力F 作用下从磁场左边界ef 处由静止开始向右运动后,圆环L 有__________(填收缩、扩张)趋势,圆环内产生的感应电流_______________(填变大、变小、不变)。 答案:收缩,变小 解析:由于金属棒ab 在恒力F 的作用下向右运动,则abcd 回路中产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量将增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大;又由于金属棒向右运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小。 2.如图所示,固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ,其右端接有阻值为R 的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中。一质量为m (质量分布均匀)的导体杆ab 垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为u 。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离L 时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为r ,导轨电阻不计,重力加速度大小为g 。则此过程 ( BD ) A.杆的速度最大值为 B.流过电阻R 的电量为 C.恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D.恒力F 做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量 解析:当杆达到最大速度v m 时,022=+- -r R v d B mg F m μ得()()22d B r R mg F v m +-=μ,A 错;由公式 () ()r R BdL r R S B r R q +=+= += ??Φ ,B 对;在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定理有: K f F E W W W ?=++安,其中mg W f μ-=,Q W -=安,恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变 化量与回路产生的焦耳热之和,C 错;恒力F 做的功与安倍力做的功之和等于于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和,D 对。 3.(09·浙江·17)如图所示,在磁感应强度大小为B 、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m 、阻值为R 的闭合矩形金属线框abcd 用绝缘轻质细杆悬挂在O 点,并可绕O 点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最

大学物理 电磁感应习题

第6章 电磁感应 思考讨论题 1·判断下列情况下可否产生感应电动势,若产生,其方向如何确定? (1)图8.1a ,在均匀磁场中,线圈从圆形变为椭圆形; (2)图8.1b ,在磁铁产生的磁场中,线圈向右运动; (3)图8.1c ,在磁场中导线段AB 以过中点并与导线垂直的轴旋转; (4)图8.1d ,导线圆环绕着通过圆环直径长直电流转动(二者绝缘)。 解:(1)线圈面积变小,产生顺时针方向的感应电动势(俯视) (2)产生电动势,从左往右看顺时针方向。 (3)产生电动势,由B 指向A 。 (4)不产生电动势。 2·一段导体ab 置于水平面上的两条光滑金属导轨上(设导轨足够长),并以初速 v 0向右运 动,整个装置处于均匀磁场之中(如图8.2所示),在下列两种情况下判断导体ab 最终的运动状态。 解: 图 8.1a 图8.1b O 图8.1c 图8.1d 图8.2a 图8.2b

3·长直螺线管产生的磁场 B 随时间均匀增强, B 的方向垂直于纸面向里。判断如下几种情 况中,给定导体内的感应电动势的方向,并比较各段导体两端的电势高低: (1)图8.3a ,管内外垂直于 B 的平面上绝缘地放置三段导体ab 、cd 和ef ,其中ab 位于 直径位置,cd 位于弦的位置,ef 位于 管外切线的位置。 (2)图8.3b ,在管外共轴地套上一个导体圆环(环面垂直于 B ),但它由两段不同金属材 料的半圆环组成,电阻分别为R 1、R 2,且R R 12>,接点处为a 、b 两点。 解:(1)b a U U =,c d U U >,f e U U > (2)b a U U > 4·今有一木环,将一磁铁以一定的速度插入其中,环中是否有感应电流?是否有感应电动势?如换成一个尺寸完全相同的铝环,又如何?通过两个环的磁通量是否相同? 解:木环没有感应电流。铝环有感应电流。通过两个环的磁通量相同。 5·两个互相绝缘的圆形线圈如图8.4放置。在什么情况下它们的互感系数最小?当它们的电流同时变化时,是否会有感应电动势产生? 解:当两者相互垂直放置时,互感系数最小,为0。 此时当电流变化时,没有互感电流。 6·试比较动生电动势和感生电动势(从定义、非静电力、一般表达式等方面分析)。 解:由定义知二者产生的原因不同。 (1)如果外磁场不变,而导体(或回路)的位置、形状等有变化,则产生动生电动势。 (2)如果导体(或回路)都固定不动,只有外磁场在变化,则产生感生电动势。 (3)从物理本质上看,它们都由不同的非静电力产生,前者为洛仑兹力,后者为涡旋电场力。 f 图8.3a b 2 R 1R a 图8.3b 图8.4

电磁感应典型例题

典型例题——电磁感应与电路、电场相结合 1.如图所示,螺线管的导线的两端与两平行金属板相接,一个带负电的通草球用丝线悬挂在 两金属板间,并处于静止状态,若条形磁铁突然插入线圈时,通草球的运动情况是( ) A 、向左摆动 B 、向右摆动 C 、保持静止 D 、无法确定 解:当磁铁插入时,穿过线圈的磁通量向左且增加,线圈产生感应电动势,因此线圈是一个产生感应电动势的电路,相当于一个电源,其等效电路图如图,因此A 板带正电,B 板带负电,故小球受电场力向左 答案:A 3.如图所示,匀强磁场B=,金属棒AB 长0.4m ,与框架宽度相同,电阻为R=1/3Ω,框架电阻不计,电阻R 1=2Ω,R 2=1Ω当金属棒以5m/s 的速度匀速向左运动时,求: (1)流过金属棒的感应电流多大 (2)若图中电容器C 为μF,则充电量多少(1),(2)4×10-8C 解:(1)金属棒AB 以5m/s 的速度匀速向左运动时,切割磁感线,产生的感应电动势为Blv E =,得V V E 2.054.01.0=??=, 由串并联知识可得Ω=3 2外R ,Ω=1总R , 所以电流 A I 2.0= (2)电容器C 并联在外电路上, V U 3 4 .0= 外 由公式 N

C CU Q 3 4 .0103.06? ?==-C 8104-?= 4.(2003上海)粗细均习的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行。 现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图100-1所示,则在移出过程中线框的一边a 、b 两点间电势差绝对值最大的是( ) 解:沿四个不同方向移出线框的感应电动势都是Blv E =,而a 、b 两点在电路中的位置不同,其等效电路如图100-2所示,显然图B’的Uab 最大,选B 。 5.(2004年东北三校联合考试)粗细均匀的电阻丝围成如图12-8所示的线框abcd e (ab =bc )置于正方形有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面.现使线框以同样大小的速度匀速地沿四个不同方向平动进入磁场,并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直,则在通过图示位置时,线框ab 边两端点间的电势差绝对值最大的是

《大学物理C1(上、下)》练习册及答案教学文案

《大学物理C1(上、下)》练习册及答案

大学物理C(上、下)练习册 ?质点动力学 ?刚体定轴转动 ?静电场电场强度 ?电势静电场中的导体 ?稳恒磁场 ?电磁感应 ?波动、振动 ?光的干涉 ?光的衍射 注:本习题详细答案,结课后由老师发放

一、质点动力学 一、选择题 1. 以下几种运动形式中,加速度a 保持不变的运动是: (A )单摆的运动; (B )匀速率圆周运动; (C )行星的椭圆轨道运动; (D )抛体运动 。 [ ] 2. 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动,每T 秒转一圈.在2T 时间间隔中,其平均速度大小与平均速率大小分别为 (A) 2 R /T , 2R/T . (B) 0 , 2R /T (C) 0 , 0. (D) 2R /T , 0. [ ] 3. 质点作曲线运动,r 表示位置矢量,v 表示速度,a 表示加速度,S 表示路程,a 表示切向加速度,下列表达式中, (1) a t d /d v , (2) v t r d /d , (3) v t S d /d , (4) t a t d /d v . (A) 只有(1)、(4)是对的. (B) 只有(2)、(4)是对的. (C) 只有(2)是对的. (D) 只有(3)是对的. [ ] 4. 一运动质点在某瞬时位于矢径r 的端点处,其速度大小的表达式为 (A )t d dr ; (B )dt r d ; (C )dt r d || ; (D )222dt dz dt dy dt dx [ ] 5. 质点作半径为R 的变速圆周运动时的加速度大小为(v 表示任一时刻质点的速率)

高中物理电磁感应交变电流经典习题30道 带答案

一.选择题(共30小题) 1.(2015?嘉定区一模)很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放,形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置,其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆筒中的运动速率()A.均匀增大 B.先增大,后减小 C.逐渐增大,趋于不变D.先增大,再减小,最后不变 2.(2014?广东)如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块() A.在P和Q中都做自由落体运动 B.在两个下落过程中的机械能都守恒 C.在P中的下落时间比在Q中的长 D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大 3.(2013?虹口区一模)如图所示,一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行.已知在t=0到t=t1的时间间隔内,长直导线中电流i随时间变化,使线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右.图中箭头表示电流i的正方向,则i随时间t变化的图线可能是() A.B.C.D. 4.(2012?福建)如图,一圆形闭合铜环由高处从静止开始加速下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁,铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合.若取磁铁中心O为坐标原点,建立竖直向下为正方向的x轴,则图中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是() A.B.C.D.

5.(2011?上海)如图,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a() A. 顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转 C .逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转 6.(2010?上海)如图,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为B,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为L,边长为L的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上,使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域,若以逆时针方向为电流的正方向,能反映线框中感应电流变化规律的是图() A.B.C.D. 7.(2015春?青阳县校级月考)纸面内两个半径均为R的圆相切于O点,两圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化.一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为ω,t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图所示.若选取从O指向A的电动势为正,下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是() A.B.C.D. 8.(2014?四川)如图所示,不计电阻的光滑U形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小.质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1m 的正方形,其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=(0.4﹣0.2t)T,图示磁场方向为正方向,框、挡板和杆不计形变.则()

大学物理电磁感应习题

练习(八) 电磁感应 1.半径为a 的圆线圈置于磁感强度为B 的均匀磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,线 圈电阻为R 。当把线圈转动使其法向与B 的夹角?=60α时,线圈中已通过的电量与线圈面积及转动的时间的关系是( A ) (A )与线圈面积成正比,与时间无关 (B )与线圈面积成正比,与时间成正比 (C )与线圈面积成反比,与时间成正比 (D )与线圈面积成反比,与时间无关 2.一矩形线框边长为a ,宽为b ,置于均匀磁场中,线框绕OO ′轴以匀角速度ω旋转(如图1所示)。设t =0时,线框平面处于纸面内,则任一时刻感应电动势的大小为( D ) (A )2abB ω | cos ωt | (B )abB ω (C )2 1 abB ω | cos ωt | (D )abB ω | cos ωt | (E )abB ω | sin ωt | 图1 图2 3.面积为S 和2S 的两圆线圈1、2如图放置,通有相同的电流。线圈1的电流产生的通过线圈2的磁通用21?表示,线圈2的电流所产生的通过线圈1的磁通用12?表示,则21?和12?的大小关系为:( C ) 3题图 4.自感0.25H 的线圈中,当电流在(1/16)s 内由2A 均匀减少到零时,线圈中自感电动势的大小为:(2005级上考题) C (A )V .3 1087-? (B )2.0 V (C )8.0 V (D )V .2 1013-?

5.两个相距不太远的平面圆线圈,怎样放置可使其互感系数近似为零?设其中一线圈的轴线恰过另一线圈的圆心。C (A )两线圈的轴线互相平行。 (B )两线圈的轴线成45°角。 (C )两线圈的轴线互相垂直。 (D )两线圈的轴线成30°角。 6.空气中有一无限长金属薄壁圆筒,在表面上沿圆方向均匀地流着一层随时间变化的面电流)(t i ,则 ( B ) (A )圆筒内均匀地分布着变化磁场和变化电场。 (B )任意时刻通过圆筒内假想的任一球面的磁通量和电通量均为零 (C )沿圆筒外任意闭合环路上磁感应强度的环流不为零。 (D )沿圆筒内任意闭合环路上电场强度的环流为零。 7.在一自感线圈中通过的电流I 随时间t 的变化规律如图a 所示,若以I 的正方向作为ε 的正方向,则图中代表线圈内自感电动势ε随时间t 变化规律的曲线图是( D ) 8.用线圈的自感系数L 来表示载流线圈磁场的能量公式2 2 1LI W m = D (A )只适用于无限长密绕螺线管; (B )只适用单匝线圈; (C )只适用一个匝数很多,且密绕的螺线环; (D )适用于自感系数L 一定的任意线圈。 9.在感应电场中电磁感应定律可写成 φdt d l d E L k -=?? 式中 E k 为感应电场的电场强度, 此式表明:(D ) (A )闭合曲线 L 上 E k 处处相等, (B )感应电场是保守力场, (C )感应电场的电场线不是闭合曲线, (D )在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念。

经典总结电磁感应:专题1:电磁感应图像问题

专题一:电磁感应图像问题 电磁感应中经常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流等随时间(或位移)变化的图像,解答的基本方法是:根据题述的电磁感应物理过程或磁通量(磁感应强度)的变化情况,运用法拉第电磁感应定律和楞次定律(或右手定则)判断出感应电动势和感应电流随时间或位移的变化情况得出图像。高考关于电磁感应与图象的试题难度中等偏难,图象问题是高考热点。 【知识要点】 电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I等随时间变化的图线,即B-t图线、Φ-t图线、E-t图线和I-t图线。 对于切割产生的感应电动势和感应电流的情况,有时还常涉及感应电动势和感应电流I等随位移x变化的图线,即E-x图线和I-x图线等。 还有一些与电磁感应相结合涉及的其他量的图象,例如P-R、F-t和电流变化率 t t I - ? ? 等图象。 这些图像问题大体上可分为两类:由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像,或由给定的有关图像分析电磁感应过程,求解相应的物理量。 1、定性或定量地表示出所研究问题的函数关系; 2、在图象中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映; 3、画图象时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达。 【方法技巧】 电磁感应中的图像问题的分析,要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势(电流)是否大小恒定,用楞次定律或右手定则判断出感应电动势(感应电流)的方向,从而确定其正负,以及在坐标中范围。分析回路中的感应电动势或感应电流的大小,要利用法拉第电磁感应定律来分析,有些图像还需要画出等效电路图来辅助分析。 不管是哪种类型的图像,都要注意图像与解析式(物理规律)和物理过程的对应关系,都要用图线的斜率、截距的物理意义去分析问题。 熟练使用“观察+分析+排除法”。 一、图像选择问题 【例1】如图,一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场; 一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直;虚线框对角线ab与导线框的一条边垂 直,ba的延长线平分导线框。在t=0时,使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab 方向移动,直到整个导线框离开磁场区域。以i表示导线框中感应电流的强度,取 逆时针方向为正。下列表示i-t关系的选项中,可能正确的是() 【解析】:从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中,线框切割磁感线的有效长度逐渐增大,所以感应电流也逐渐拉增大,A项错误;从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时,切割磁感线有效长度不变,故感应电流不变,B项错;当正方形线框下边离开磁场,上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中,磁通量减少的稍慢,故这两个过程中感应电动势不相等,感应电流也不相等,D项错,故正确选项为C. 求解物理图像的选择类问题可用“排除法”,即排除与题目要求相违背的图像,留下正确图像; a b

大学物理《普通物理学简明教程》第十二章 电磁感应 电磁场

第十二章 电磁感应 电磁场 问题 12-1 如图,在一长直导线L 中通有电流I ,ABCD 为一矩形线圈,试确定在下列情况下,ABCD 上的感应电动势的方向:(1)矩形线圈在纸面内向右移动;(2)矩形线圈绕AD 轴旋转;(3)矩形线圈以直导线为轴旋转. 解 导线在右边区域激发的磁场方向垂直于纸面向 里,并且由2I B r μ0=π可知,离导线越远的区域磁感强度越小,即磁感线密度越小.当线圈运动时通过线圈的磁通量会发生变化,从而产生感应电动势.感应电动势的方向由楞次定律确定. (1)线圈向右移动,通过矩形线圈的磁通量减少,由楞次定律可知,线圈中感应电动势的方向为顺时针方向. (2)线圈绕AD 轴旋转,当从0到90时,通过线圈的磁通量减小,感应电动势的方向为顺时针方向.从90到180时,通过线圈的磁通量增大,感应电动势的方向为逆时针. 从180到270时,通过线圈的磁通量减少,感应电动势的方向为顺时针.从270到360时,通过线圈的磁通量增大,感应电动势的方向为逆时针方向. (2)由于直导线在空间激发的磁场具有轴对称性,所以当矩形线圈以直导线为轴旋转时,通过线圈的磁通量并没有发生变化,所以,感应电动势为零. 12-2 当我们把条形磁铁沿铜质圆环的轴线插入铜环中时,铜环内有感应电流和感应电场吗? 如用塑料圆环替代铜质圆环,环中仍有感应电流和感应电场吗? 解 当把条形磁铁沿铜质圆环的轴线插入铜环过程中,穿过铜环的磁通量增加,铜环中有感应电流和感应电场产生;当用塑料圆环替代铜质圆环,由于塑料圆环中的没有可以移动的自由电荷,所以环中无感应电流和感应电场产生. 12-3 如图所示铜棒在均匀磁场中作下列各种运动,试问在哪种运动中的铜棒上会有感应电动势?其方向怎样?设磁感强度的方向铅直向下.(1)铜棒向右平移[图(a)];(2)铜棒绕通过其中心的轴在垂直于B 的平面内转动[图(b)];(3)铜棒绕通过中心的轴在竖直平面内转动[图(c)]. C I

电磁感应典型例题和练习

电磁感应 课标导航 第1课时电磁感应现象、楞次定律 1、高考解读 真题品析 知识:安培力的大小与方向 例1. (09年上海物理)13.如图,金属棒ab置于水平放 置的U形光滑导轨上,在ef右侧存在有界匀强磁场B,磁 场方向垂直导轨平面向下,在ef左侧的无磁场区域cdef 内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导轨在同一平面内当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后,圆环L有__________(填收缩、扩张)趋势,圆环内产生的感应电流_______________(填变大、变小、不变)。 解析:由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动,则abcd回路中产生逆时针方向的感应电流,则在圆环处产生垂直于只面向外的磁场,随着金属棒向右加速运动,圆环的磁通量将增大,依据楞次定律可知,圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环的磁通量将增大;又由于金属棒向右运动的加速度减小,单位时间内磁通量的变化率减小,所以在圆环中产生的感应电流不断减小。 答案:收缩,变小 点评:深刻领会楞次定律的内涵 热点关注 知识:电磁感应中的感应再感应问题 例8、如图所示水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、 MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动.则PQ所 做的运动可能是

A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动 解析:当MN在磁场力作用下向右运动,根据左手定则可在通过MN的电流方向为M → N,故线圈B中感应电流的磁场方向向上;要产生该方向的磁场,则线圈A中的磁场方向向上,磁场感应强度则减弱;磁场方向向下,磁场强度则增加.若是第一种情况,则PQ中感应电流方向Q→P,且减速运动,所以PQ应向右减速运动;同理,则向右加速运动.故BC项正确. 答案:BC 点评:二次感应问题是两次利用楞次定律进行分析的问题,能够有效考查对楞次定律的理解是准确、清晰。要注意:B线圈中感应电流的方向决定A线圈中磁场的方向,B线圈中电流的变化情况决定A线圈中磁通量的变化情况,把握好这两点即可结合楞次定律顺利解决此类问题 2、知识网络 考点1:磁通量 考点2.电磁感应现象

大学物理 磁场、电磁感应练习题答案

磁场、电磁感应练习题答案 一、选择题 1. B 2. B 3. B 4.C 5.D 6.D 二、填空题 1. )(2)(0)(00c I b a I μμ 2. 匀速直线 匀速率圆周 等距螺旋 3. T 101 4.13-?== eR mv B 垂直纸面向里 81057.1-?==v R t πS 4. IBa 5. 8 V 6. RC t e RC E r -0 02επ- 相反 7. 小于 8. t a nI m ωωπμcos 20- 9. 6.92 12==LI W J 三、小计算 1. 解: 由磁场高斯定理可知,通过闭合曲面的磁通量为0 20 r B s s πφφφφ=-==+∴圆面圆面 2. 解: 方向向里方向向外;R l R I B R l R I B B B B B B B B B B l l l l l l πμπμ2222(00220110212 102 12121===+==+++= 0)0012 2121=∴=+∴=B B B l l I I l l 3. 建立坐标轴,以P 为原点O ,水平向左为坐标正方向。取微分元d x 方向垂直向里。 b b a a I x x a I dB B x xa I x I B x a I I a b b +===== =??+ln 2d 2d 22d d d 0000πμπμπμπμ

4.解: 方向向上。 方向垂直向外, B NIa mB M NIa NIs m 2 2 90 sin= = = = 5.解:在细环中作同心环路L T 10 26 .2 10 72 300 600 10 4 Am 300 5.0 3.0 500 2 500 500 2 d 1 3 7 1 - - - - ? = ? = ? ? ? = = = ? = = = ? = ?∑ ? π π μ μ π π H B r I H I r H I l H r L 6.解: T 10 5.0 5000 10 4 5000 10 2.0 1 3 7 3 - - - ? = ? ? ? = = = ? = π π μnI B n 7.解: a b a Ic x x Ic x Bc s B x Bc s B x c s b a a b a a + = = = = = = = ? ? ?+ + ln 2 d 2 d d d d d , d d π μ π μ φ φ 取微分元 四、计算题 1.解:在圆柱体内部与导体中心轴线相距为r处的磁感强度的大小,由安培环路定律可得: ) ( 22 0R r r R I B≤ = π μ 因而,穿过导体内画点部分平面的磁通 1 φ为

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