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文檔簡介
3.2法拉第電磁感應(yīng)定律1.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長為0.2m,正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,如圖1所示.當(dāng)磁場以10t/s的變化率增強(qiáng)時(shí),線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是()圖1a.uab0.1vb.uab0.1vc.uab0.2vd.uab0.2v答案b解析題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而在線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,把左半部分線框看成電源,其電動(dòng)勢(shì)為e,內(nèi)阻為,畫出等效電路如圖所示,則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即為電源的路端電壓,設(shè)l是邊長,且依題意知10t/s.由e得e10v0.2v,所以u(píng)ir0.1v,由于a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì),故uab0.1v,故b選項(xiàng)正確.2.如圖2所示,用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長分別為l和2l的兩只閉合線框a和b,以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中勻速地拉到磁場外,不考慮線框的重力,若閉合線框的電流分別為ia、ib,則iaib為()圖2a.14b.12c.11d.不能確定答案c解析產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eblv,由閉合電路歐姆定律得i,又lb2la,由電阻定律知rb2ra,故iaib11.3.如圖3所示,是兩個(gè)相連的金屬圓環(huán),小金屬圓環(huán)的電阻是大金屬圓環(huán)電阻的二分之一,磁場垂直穿過金屬圓環(huán)所在區(qū)域,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí),在大金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e,則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為()圖3a.eb.ec.ed.e答案b解析ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于路端電壓,而小金屬圓環(huán)電阻占電路總電阻的,故uabe,b正確.4.在圖4中,ef、gh為平行的金屬導(dǎo)軌,其電阻不計(jì),r為電阻,c為電容器,ab為可在ef和gh上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒,有勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面,若用i1和i2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流,則當(dāng)棒ab()圖4a.勻速滑動(dòng)時(shí),i10,i20b.勻速滑動(dòng)時(shí),i10,i20c.加速滑動(dòng)時(shí),i10,i20d.加速滑動(dòng)時(shí),i10,i20答案d解析導(dǎo)體棒水平運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),對(duì)整個(gè)電路,可把a(bǔ)b棒看做電源,等效電路如圖所示,當(dāng)棒勻速滑動(dòng)時(shí),電動(dòng)勢(shì)e不變,故i10,i20.當(dāng)棒加速滑動(dòng)時(shí),電動(dòng)勢(shì)e不斷變大,電容器不斷充電,故i10,i20.5(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖5所示銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片p、q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場b中圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí),關(guān)于流過電阻r的電流,下列說法正確的是()圖5a若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定,則電流大小恒定b若從上向下看,圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則電流沿a到b的方向流動(dòng)c若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化d若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流在r上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍答案ab解析將圓盤看成無數(shù)幅條組成,它們都在切割磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,根據(jù)右手定則可知圓盤上感應(yīng)電流從邊緣流向中心,則當(dāng)圓盤順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),流過電阻的電流方向從a到b,b對(duì);由法拉第電磁感應(yīng)定律得感生電動(dòng)勢(shì)eblbl2,i,恒定時(shí),i大小恒定,大小變化時(shí),i大小變化,方向不變,故a對(duì),c錯(cuò);由pi2r知,當(dāng)變?yōu)?倍時(shí),p變?yōu)樵瓉淼?倍,d錯(cuò)6.如圖6甲所示,閉合的圓線圈放在磁場中,t0時(shí)刻磁感線垂直線圈平面向里穿過線圈,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線如圖乙所示,則在02s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小和方向?yàn)?)圖6a.逐漸增大,逆時(shí)針方向b.逐漸減少,順時(shí)針方向c.大小不變,順時(shí)針方向d.大小不變,先順時(shí)針方向后逆時(shí)針方向答案c解析因?yàn)閎t圖像的斜率不變,所以感應(yīng)電流恒定,根據(jù)楞次定律判斷電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向.7.如圖7所示,平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,細(xì)金屬棒pq沿導(dǎo)軌從mn處勻速運(yùn)動(dòng)到mn的過程中,棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的圖像,可能正確的是()圖7答案a解析在金屬棒pq進(jìn)入磁場區(qū)域之前或離開磁場后,棒上均不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),d選項(xiàng)錯(cuò)誤.在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eblv與時(shí)間無關(guān),保持不變,故a選項(xiàng)正確,b、c選項(xiàng)錯(cuò)誤.8.如圖8所示,一寬40cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里,一邊長為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi),以垂直于磁場邊界的速度v20cm/s勻速通過磁場區(qū)域.在運(yùn)動(dòng)過程中,線框有一邊始終與磁場區(qū)域的邊界平行,取它剛進(jìn)入磁場的時(shí)刻t0,正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的圖像是()圖8答案c解析線框在進(jìn)入磁場的過程中,由楞次定律可知感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針的,eblv,感應(yīng)電流i,是一個(gè)恒定的值.線框全部進(jìn)入磁場后在磁場中運(yùn)動(dòng)的過程中,線框的磁通量不變,所以無感應(yīng)電流.離開磁場的過程中,由楞次定律可知感應(yīng)電流方向是順時(shí)針的,其大小與進(jìn)入時(shí)相等,綜合上述三個(gè)過程,選項(xiàng)c正確.9.一矩形線框位于一隨時(shí)間t變化的磁場內(nèi),磁場方向垂直線框所在的平面(紙面)向里,如圖9甲所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.以i表示線框中的感應(yīng)電流,以圖甲中線框上箭頭所示方向的電流為正方向(即順時(shí)針方向?yàn)檎较?,則以下的it圖中正確的是()圖9答案c10.如圖10所示,在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和mn,其中ab、ac在a點(diǎn)接觸,構(gòu)成“v”字型導(dǎo)軌,空間存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,用力使mn向右勻速運(yùn)動(dòng),從圖示位置開始計(jì)時(shí),運(yùn)動(dòng)中mn始終與bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸,下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線,可能正確的是()圖10答案a解析設(shè)mn在勻速運(yùn)動(dòng)中切割磁感線的有效長度為l,bac2,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eblv,三角形的兩邊長相等且均為l,由r可知三角形的總電阻rkl(k為常數(shù)),再由閉合電路歐姆定律得i是一個(gè)常量,與時(shí)間t無關(guān),所以選項(xiàng)a正確.11.將一段導(dǎo)線繞成圖11甲所示的閉合回路,并固定在水平面(紙面)內(nèi).回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中.回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場,以向里為磁場的正方向,其磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示.用f表示ab邊受到的安培力,以水平向右為f的正方向,能正確反應(yīng)f隨時(shí)間t變化的圖像是()圖11答案b解析0時(shí)間內(nèi),回路中產(chǎn)生順時(shí)針方向、大小不變的感應(yīng)電流,根據(jù)左手定則可以判定ab邊所受安培力向左,大小恒定不變.t時(shí)間內(nèi),回路中產(chǎn)生逆時(shí)針方向、大小不變的感應(yīng)電流,根據(jù)左手定則可以判定ab邊所受安培力向右,大小恒定不變,故b正確. 12如圖甲所示,矩形導(dǎo)線框abcd固定在磁場中,磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直,規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向,下列各圖中正確的是()解析01s內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度b均勻增大,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)en恒定,電流i恒定;由楞次定律可知,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,即負(fù)方向,在it圖像上,是一段平行于t軸的直線,且方向?yàn)樨?fù),可見,a、c不正確.在12s內(nèi)b、d中電流情況相同,在23s內(nèi),負(fù)向的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,由法拉第電磁感應(yīng)定律知,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)en恒定,電流i恒定,由楞次定律知,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,即正方向,在it圖像上,是一段平行于t軸的直線,且方向?yàn)檎?,只有d符合,選d.答案d13如圖所示,一底邊為l,底邊上的高也為l的等腰三角形導(dǎo)體線框以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過長為2l,寬為l的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向里.t0時(shí)刻,三角形導(dǎo)體線框的底邊剛進(jìn)入磁場,取沿逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流為正,則在三角形導(dǎo)體線框穿過磁場區(qū)域的過程中,感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖線可能是()圖4解析根據(jù)eblv,i,三角形導(dǎo)體線框進(jìn)、出磁場時(shí),有效長度l都變小.再根據(jù)右手定則,進(jìn)、出磁場時(shí)感應(yīng)電流方向相反,進(jìn)磁場時(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)檎龃艌鰰r(shí)感應(yīng)電流方向?yàn)樨?fù),故選a.答案a14.粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于線框平面,其邊界與正方形線框的邊平行.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場,如下圖所示,則在移出過程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是()答案b解析磁場中切割磁感線的邊相當(dāng)于電源,外電路由三個(gè)相同電阻串聯(lián)形成,a、c、d中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為外電路中一個(gè)電阻兩端的電壓為:ue,b圖中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為路端電壓為:ue,所以a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是b圖,故a、c、d錯(cuò)誤,b正確.15.如圖所示,豎直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán),半徑為a,總電阻為r(指拉直時(shí)兩端的電阻),磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場垂直穿過環(huán)平面,與環(huán)的最高點(diǎn)用鉸鏈連接長度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒ab,ab由水平位置緊貼環(huán)面擺下,當(dāng)擺到豎直位置時(shí),b點(diǎn)的線速度為v,則這時(shí)ab兩端的電壓大小為()a.b.c.d.bav答案a解析擺到豎直位置時(shí),導(dǎo)體棒ab切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eb2avbav.由閉合電路歐姆定律有uabbav,故選a.16.如圖所示,在x0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁場的方向垂直于xoy平面(紙面)向里,具有一定電阻的矩形線框abcd位于xoy平面內(nèi),線框的ab邊與y軸重合,令線框從t0的時(shí)刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動(dòng),則線框中的感應(yīng)電流i(取逆時(shí)針方向
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