- 270.00 KB
- 2021-05-23 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
法拉第电磁感应定律 同步练习
一.夯基达标训练
1.产生感应电动势的那部分导体相当于___________.
答案:电源
2.在闭合电路里电流的方向:在外电路中,电流从___________极流向___________极.在内电路(产生感应
电动势的导体上)中,电流从___________极流向___________极.www.21-cn-jy.com
答案:正 负 负 正
3.感应电动势的大小 E=___________.
答案:n
t
4.若导体在磁场中切割磁感线的时候做变速运动, v 表示平均速度, E =BL v 表示___________.
答案:平均感应电动势
5.一个 200 匝、面积为 20 cm2 的线圈,放在磁场中,磁场的方向与线圈平面成 30°角,若磁感应强度在
0.05 s 内由 0.1 T 增加到 0.5 T.在此过程中穿过线圈的磁通量的变化是___________ Wb;磁通量的平均变化
率是___________ Wb/s;线圈中的感应电动势的大小是___________ V.2-1-c-n-j-y
思路解析:磁通量的变化量是由磁场的变化引起的,所以
ΔΦ=ΔBSsinθ=(0.5-0.1)×20×10-4×0.5 Wb=4×10-4 Wb
磁通量的变化率
t
=
05.0
104 4 Wb/s=8×10-3 Wb/s
感应电动势 E=n
t
=200×8×10-3 V=1.6 V.
答案:4×10-4 8×10-3 1.6
启示:对磁通量的变化量、磁通量的变化率穿过一匝线圈和穿过 n 匝是一样的,而感应电动势则不一样,
感应电动势与匝数成正比. 21*cnjy*com
6.如图 4-3-10 所示,在光滑的绝缘水平面上,一个半径为 10 cm、电阻为 1.0 Ω、质量为 0.1 kg 的金属环
以 10 m/s 的速度冲入一有界磁场,磁感应强度为 B=0.5 T.经过一段时间后,圆环恰好有一半进入磁场,该
过程产生了 3.2 J 的电热,则此时圆环的瞬时速度为___________m/s;瞬时加速度为___________ m/s2.
图 4-3-10 图 4-3-11
思路解析:根据能量守恒定律,动能的减少等于产生的电热,即
2
1 mv2-
2
1 mv12=E 热,代入数据解得:v1=6
m/s.此时切割磁感线的有效长度为圆环直径,故瞬时电动势为 E=Blv1,瞬时电流 I=
R
E ,安培力 F=BIl,瞬
时加速度为 a=
m
F ,整理得:a=
Rm
vlB 1
22
=0.6 m/s2.21 世纪教育网版权所有
答案:6 0.6
7.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体
的体积).为了简化,假设流量计是如图 4-3-11 所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、
高分别为图中的 a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接,如图中虚线.流量计上下两面是金属材料,
前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度为 B 的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电
流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一已串接了电阻 R 的电流表的两端连接.I
表示测得的电流值,已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得的流量为( )
A.
B
I (bR+ρ
a
c ) B.
B
I (aR+ρ
c
b )21cnjy.com
C.
B
I (cR+ρ
b
a ) D.
B
I (R+ρ
a
bc )www-2-1-cnjy-com
思路解析:流体中有长度为 c 的液体导体切割磁感线产生电动势,相当于电源,感应电动势为 E=Bcv,内
电阻为 r=ρ
ab
c ,外电路电阻为 R.由 I=
rR
E
和 Q=bcv.可得:Q=
B
I (bR+ρ
a
c ).选项 A 正确.
答案:A
8. -12 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( )
图 4-3-12
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
思路解析:E 感=BLv,I=
总总
感
R
BLv
R
E ,导体杆从 O 到 P,速度减小,电流减小,A 选项错误.当导体杆从 P
运动到 O 再运动到 Q,速度先增加再减小,在平衡位置 O 处速度最大,电流先增大再减小,B 选项错误,
D 选项正确.杆通过 O 处时,速度方向不变,电流方向也不变,C 选项错误.【出处:21 教育名师】
答案:D
9 在匀强磁场中,有一个接有电容器的导线回路,如图 4-3-13 所示,已知电容 C=30 μF,回路的长和宽
分别为 l1=5 cm,l2=8 cm,磁场变化率为 5×10-2 T/s,则( )21 教育名师原创作品
图 4-3-13
A.电容器上极板带正电,电荷量为 2×10-9 C
B.电容器上极板带负电,电荷量为 4×10-9 C
C.电容器上极板带正电,电荷量为 6×10-9 C
D.电容器上极板带负电,电荷量为 8×10-9 C
思路解析:回路中的感应电动势等于电容器两板间的电压.U=E=
t
=
t
llB
21 =5×10-2×0.05×0.08 V=2
×10-4 V21·cn·jy·com
则电容器的电荷量为 q=CE=30×10-6×2×10-4 C=6×10-9 C
方向的判断下一节内容讨论,直接从数量上就可确定答案,C 项正确.
答案:C
我综合 我发展
10 如图 4-3-14 所示,半径为 R 的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中,磁感应强度为 B,方向垂直
于纸面向内.一根长度略大于导轨直径的导体棒 MN 以速率 v 在圆导轨上从左端滑到右端,电路中的定值电
阻为 r,其余电阻不计.导体棒与圆形导轨接触良好.求:2·1·c·n·j·y
图 4-3-14
(1)在滑动过程中通过电阻 r 的电流的平均值;
(2)MN 从左端到右端的整个过程中,通过 r 的电荷量;
(3)当 MN 通过圆导轨中心时,通过 r 的电流是多大?
思路解析:导体棒从左向右滑动的过程中,切割磁感线产生感应电动势,对电阻 r 供电.
(1)计算平均电流,应该用法拉第电磁感应定律,先求出平均感应电动势.整个过程磁通量的变化为ΔΦ
=BS=BπR2,所用的时间Δt=
v
R2 ,代入公式 E=
t
=
2
BRv ,平均电流为 I=
r
BRv
r
E
2
.
(2)电荷量的运算应该用平均电流,q=IΔt=
r
RB 2 .
(3)当 MN 通过圆形导轨中心时,切割磁感线的有效长度最大,l=2R,根据导体切割磁感线产生的电动势公
式 E=Blv 得:E=B·2Rv,此时通过 r 的电流为 I=
r
BRv
r
E 2 .【来源:21·世纪·教育·网】
答案:(1)
r
BRv
2
(2)
r
RB 2 (3)
r
BRv2
11 如图 4-3-15 所示,两根平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁场的方向垂直
于导轨平面,两导轨间距为 L,左端连一电阻 R,右端连一电容器 C,其余电阻不计.长为 2L 的导体棒 ab
与从图中实线位置开始,以 a 为圆心沿顺时针方向的角速度ω匀速转动,转 90°的过程中,通过电阻 R
的电荷量为多少?【来源:21cnj*y.co*m】
图 4-3-15
思路解析:以 a 为圆心转动 90°的过程可分为两个阶段,第一阶段是导体棒与导轨接触的过程;第二阶段
是导体棒转动 60°以后 b 端离开导轨以后.【版权所有:21 教育】
第一阶段导体棒切割磁感线产生感应电动势,因为切割磁感线的有效长度发生变化,所以电动势是改变的,
该过程中通过电阻 R 的电荷量可用平均电动势来求出.该过程中相当于电源的导体棒给电容器 C 充电.
平均电动势 E1=
t
,ΔΦ=BΔS=
2
3 BL2,通过 R 的电荷量 q1=
R
E1 Δt=
R
BL
2
3 2
.
第二阶段,电容器要对电阻放电,电容器的电荷量完全通过电阻放完.电容器充电的最大电压为 E2=
2
1 B(2L)
2ω,此时电容器的充电电荷量为 q2=CE2=2BL2Cω.21*cnjy*com
整个过程通过电阻的总的电荷量为 Q=q1+q2=
R
BL
2
3 2
+2BL2Cω.
答案:
R
BL
2
3 2
+2BL2Cω
二.创新超越训练
12 为了测量列车运行的速度和加速度大小,可采用如图 4-3-16 的装置,它是由一块安装在列车车头底部
的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成的(记录测量仪未画出).当列车经过线圈上
方时,线圈中产生的电流被记录下来,就能求出列车在各位置的速度和加速度.
如图 4-3-17 所示,假设磁体端部磁感应强度 B=0.004 T,且全部集中在端面范围内,与端面相垂直.磁体的
宽度与线圈宽度相同,且都很小,线圈匝数 n=5,长 l=0.2 m,电阻 R=0.4 Ω(包括引出线的电阻),测试
记录下来的电流—位移图,如图 4-3-17 所示.
图 4-3-16 图 4-3-17
问题:
(1)试计算在离 O(原点)30 m、130 m 处列车的速度 v1 和 v2 的大小;
(2)假设列车做的是匀速直线运动,求列车加速度的大小.
思路解析:(1)列车车头底部的强磁体通过线圈时,在线圈中产生感应电动势和感应电流,根据公式可得:
I=
R
nBlv
21 教育网
从 图 中 可 读 出 距 O 点 30 m 、 130 m 处 的 电 流 分 别 为 I1=0.12 A , I2=0.15 A , 代 入 数 据 可 得 出 :
v1=
nBl
RI1 =
2.004.05
4.012.0
m/s=12 m/s21·世纪*教育网
v2=
2.0004.05
4.015.02
nBL
RI m/s=15 m/s.
(2)根据匀速运动公式 a=
s
vv
2
2
1
2
2 从图中读出 s=100 m,a=
1002
1215 22
m/s2=0.405 m/s2.
答案:(1)12 m/s,15 m/s (2)0.405 m/s2
相关文档
- 2020新教材高中物理第十二章电能能2021-05-2310页
- 2020版高中物理 第4章 传感器与现2021-05-234页
- 2020高中物理 第4章 闭合电路欧姆2021-05-234页
- 广东省惠州市高中物理 第一章 电场2021-05-237页
- 高中物理 4.3 势能2021-05-238页
- 高中物理 第2章 原子结构电子的发2021-05-231页
- 高中物理第4章电磁波及其应用4电磁2021-05-235页
- 新教材高中物理第1章功和机械能拓2021-05-2310页
- 高中物理“4+1”15分钟40分限时训2021-05-233页
- 高中物理 第二章 交变电流 第七节 2021-05-238页