电磁感应线框题.docx
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电磁感应线框题.docx
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电磁感应线框题
0.3s
1、如图所示,正方形闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉岀匀强磁场。
若第一次用
时间拉岀,外力所做的功为■:
'1;第二次用H时间拉岀,外力所做的功为,
则()
A•通过线框任一截面的电量相等
B•运动的时间相等
C•线框上产生的热量相等
D.线框两次通过同一位置时的速率相等
x
x
轴。
一导线折成变长为/的正方形闭合回路abed,回路在纸面内以恒定速度vo向右运动,当运动到关于00对称的
位置时
3、如图所示,在光滑水平面上直线MN右侧有垂直于水平面的匀强磁场,一个电阻为R的矩形线框abed受到水平向左的恒定拉力作用,以一定的初速度向右进入磁场,经过一段时间后又向左离开磁场。
在整个运动过程中ab边始终平行于MN则线框向右运动进入磁场和向左运动离开磁场这两个过程中()
4、如图所示,竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,
最后又落回到原处,运动过程中线圈平面保持在竖直面内,不计空气阻力9:
()
A•上升过程中克服磁场力做的功大于下降过程中克服磁场力做的功
B•上升过程中克服磁场力做的功等于下降过程中克服磁场力做的功
C•上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率
D•上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率
5、如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉岀匀强磁场•若第一次用0.3s时间
拉岀,外力所做的功为W,通过导线截面的电荷量为qi;第二次用0.9s时间拉岀,外力所做的功为W,通过导线截
面的电荷量为q2,则()
A.WW,qi C.WW,qi=q2 B•VKW,qi=q2 D•W>W,qi>q2 6、如图所示,空间存在一个有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场的宽度为I。 一个 质量为m边长也为I的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在的平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行。 t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I),导线框的速度为v0,经历一段 时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置H),导线框的速度刚好为零,此后,导线框下落,经 过一段时间回到初始位置1(不计空气阻力)。 则() A.上升过程中,导线框的加速度逐渐减小 B.上升过程中,导线框克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力做功的平均功率 c•上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多 D.上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等 7、如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸 面)向里,磁感应强度大小为B0•使该线框从静止开始绕过圆心O垂直于半圆面的轴以角速度3匀速转动半周,在 线框中产生感应电流。 现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。 为了产生与线框转动半周过程 9、如图所示,在光滑绝缘的水平面上有一个用一根均匀导体围成的正方形线框abed,其边长为L,总电阻为R放 在磁感应强度为B.方向竖直向下的匀强磁场的左边,图中虚线MN为磁场的左边界。 线框在大小为F的恒力作用下 向右运动,其中ab边保持与MN平行。 当线框以速度vo进入磁场区域时,它恰好做匀速运动。 在线框进入磁场的过程中, (1)线框的ab边产生的感应电动势的大小为E为多少? (2) X B K X X X X 求线框a、b两点的电势差 (3)求线框中产生的焦耳热 10、如图所示,PQNM是表面光滑、倾角为30°的绝缘斜面,斜面上宽度为 过磁场区域,重力加速度为g。 求: (1)线框的电阻。 (2)线框在通过磁场区域的过程中产生的热量 11、如图所示,光滑斜面的倾角5=30°,在斜面上放置一矩形线框abed,ab边长l1=1m,be边的边长l2=0.6m,线 框的质量m=1kg电阻R=0.1…,线框用细线通过定滑轮与重物相连,重物的质量M=2kg,斜面上ef线与gh线 (ef//gh//pq//ab)间有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B1=0.5T;gh线与pq线间有垂直斜面向下的匀强磁 场,磁感应强度B2=0.5T,如果线框从静止开始运动,当ab边进入磁场时恰好做匀速直线运动ab边由静止开始运动 gh线所用的时间为2.3s,取g=10m/s2,求: (1)ef线和gh线间的距离。 (2)ab边由静止开始至运动到gh线这段时间内线框中产生的焦耳热。 (3)ab边刚越来gh线瞬间线框的加速度。 12、如图所示,均匀正方形导体线框ABCD的边长为I=0.2m,每边的电阻为r=1.0Q。 有理想边界的匀强磁场的宽d=0.4m,磁感应强度的大小为B=0.5T,方向垂直于线框平面。 现让线框以恒定的速度U。 磁场区域的左边进入磁场 并通过磁场区域,速度的大小为v=10m/s,速度方向沿AB方向。 求: (不计线框所受的重力) (1)线框进人磁场的过程中,为维持线框做匀速直线运动,所需外力F的大小; (2)线框通过磁场区域的过程中,外力F所做的功W (3)线框离开磁场的过程中,AD两点的电势差UAdo 13、一边长为L的正方形闭合金属导线框,其质量为m,回路电阻为R图中MNP为磁场区域的边界,且均为水平, 上下两部分磁场的磁感应强度均为B,方向如图所示.图示位置线框的底边与M重合.现让线框由图示位置由静止开 始下落,线框在穿过N和P两界面的过程中均为匀速运动.若已知MN之间的高度差为h1,h2>L.线框下落过程中线框平面始终保持竖直,底边结终保持水平,重力加速度为g.求: 口 XXXX XXXX XXXXN (1)N与P之间的高度差h2; (2)在整个运动过程中,线框中产生的焦耳热 14、一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Q,金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端(金属框上边与AA' BB'平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面 v,与此对应的位移为s,那么v2—s图象如图所 重合),自静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边底端(金属框下边与BB'重合),设金属框在下滑过程中的速度为示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,g=10m/s2。 (1)根据v2—s图象所提供的信息,计算岀斜面倾角0和匀强磁场宽度d. (2)金属框从进入磁场到穿出磁场所用的时间是多少? b、磁感应强度为B的线框离开磁场后继f,且线框不发生转 15、如图所示,将边长为a质量为m电阻为R的正方形导线框竖直向上抛岀,穿过宽度为匀强磁场,磁场的方向垂直纸面向里,线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半, 续上升一段高度,然后落下并匀速进入磁场,整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力动.求: (1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2; (2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1; (3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q. 16、某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起,同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进 动力.其推进原理可以简化为如图所示的模型: 在水平面上相距b的两根平行直导轨间,有竖直方向等距离分布的匀 强磁场Bi和R,且B=B=B,每个磁场的长都是a,相间排列,所有这些磁场都以速度v向右匀速运动•这时跨在两 导轨间的长为a宽为b的金属框MNQP悬浮在导轨正上方)在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为R, 运动中所受到的阻力恒为f,求: (1)列车在运动过程中金属框产生的最大电流; (2)列车能达到的最大速度; (3) 简述要使列车停下可采取哪些可行措施? 17、如图所示,边长为L的正方形导线框abed,质量为m电阻为R,垂直纸面向外的匀强磁场区域宽度为H(H>L).线 框竖直上抛,ed边以的速度向上进入磁场,经一段时间,ab边以一的速度离开磁场,再上升一段高度,然后落 下并匀速进入磁场•不计空气阻力,整个运动过程中线框不转动•求线框 (1) a b 第14题囲 ab边向上离开磁场时的安培力; (2)向上通过磁场的过程中产生的焦耳热; (3)向上完全进入磁场过程中所通过横截面的电荷量. 18、如图所示,足够长的粗糙斜面与水平面成0=37°放置,在斜面上虚线aa'和bb'与斜面底边平行,且间距为 d=0.1m,在aa'b'b围成的区域有垂直斜面向上的有界匀强磁场,磁感应强度为B=1T;现有一质量为m=10g,总电 阻为R=1Q,边长也为d=0.1m的正方形金属线圈MhPQ其初始位置PQ边与aa'重合,现让金属线圈以一定初速度沿斜面向上运动,当金属线圈从最高点返回到磁场区域时,线圈刚好做匀速直线运动。 已知线圈与斜面间的动摩擦因 数为卩=0.5,不计其他阻力,求: (取sin37°=0.6,cos37°=0.8) (1)线圈向下返回到磁场区域时的速度; (2)线圈向上离开磁场区域时的动能; (3)线圈向下通过磁场过程中,线圈电阻R上产生的焦耳热。 19、在光滑的水平地面上方,有两个磁感应强度大小均为B,方向相反的水平匀强磁场,如图所示,PQ为两个磁场的 边界,磁场范围足够大。 一个半径为,质量为门,电阻为R的金属圆环垂直磁场方向,以速度'■从如图所示位置 向右运动,当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时,圆环的速度为: _,则下列说法正确的是 1 XXXX: ***'* I XXXx>■•• B.此时圆形的加速度为 A.此时圆环中的电功率为 C.此过程中通过圆环截面的电量为 D.此过程中回路产生的电能为 20、如图所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为h,磁感应强度为B。 有一宽度为b(b 长度为L、电阴为R质量为m的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘由静止起竖直下落,当线圈的PQ边到达磁场下 边缘时,线圈恰好开始做匀速运动。 设线圈进入磁场过程中产生的热量为Q,通过导体截面的电荷量为qi: 线圈离开 磁场过程中产生的热量为Q,通过导体截面的电荷量为q2,则 A.Q=Q B.QvQ C.qi=q2 D.qi XXX 21、在如图所示的倾角为e的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小均为b的匀强磁场区域,区域I的磁场方向垂直 斜面向上,区域H的磁场方向垂直斜面向下,磁场的宽度均为L,一个质量为m电阻为R、边长也为L的正方形导线框, 由静止开始沿斜面下滑,ti时刻ab边刚越过GH进入磁场区域I,此时导线框恰好以速度vi做匀速直线运动;t2时刻ab 边下滑到JP与MN的中间位置,此时导线框又恰好以速度V2做匀速直线运动.重力加速度为g,下列说法中正确的有 () A.t1时刻,导线框具有的加速度a=3gsine B.导线框两次匀速直线运动的速度之比为V1: V2=4: 1 C.在t1〜t2的过程中,导线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量 D.在t1〜t2的过程中,有_ 的机械能转化为电能 + L 1、C解析: 设线框边长为L,则线框被匀速拉岀的过程中感应电动势为匸丄]「,而■,外力所做的功为 W——tIV= R,即Rl,可见,外力所做的功与时间成反比,可得选项c正确。 2、ABD3、A;4、AC 5、解析: 选C.设线框长为I1,宽为12,第一次拉岀速度为vi,第二次拉岀速度为V2,则vi=3V2.匀速拉岀磁场时, 32! 221M£2/221k2 外力所做的功恰等于克服安培力所做的功,有W=Fi•Ii=Blil2li=,同理W=,故W>W; 又由于线框两次拉岀过程中,磁通量的变化量相等,即△■①i=△①2,由q=△①/R,得qi=q2. 6、【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.L2L5 【答案解析】AC解析: A、上升过程中,线框所受的重力和安培力都向下,线框做减速运动•设加速度大小为a,根 据牛顿第二定律得: mg+匚=maa=g+「匚,由此可知,线框速度v减小时,加速度a也减小,故A正确. B、下降过程中,线框做加速运动,则有mg-詁=ma,a'=g-兀•.: <,由此可知,下降过程加速度小于上升过程加速度,上升过程位移与下降过程位移相等,则上升时间短,下降时间长,上升过程与下降过程重力做功相同, 则上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力的平均功率,故B错误; C、线框产生的焦耳热等于克服安培力做功,对应与同一位置,上升过程安培力大于下降过程安培力,上升与下降过 程位移相等,则上升过程克服安培力做功等于下降过程克服安培力做功,上升过程中线框产生的热量比下降过程中线 框产生的热量的多,故C正确; D、在电磁感应现象中,线框中产生电能,根据能量守恒定律可知,线框返回原位置时速率减小,则上升过程动能的 变化量大小大于下降过程动能的变化量大小,根据动能定理得知,上升过程中合力做功较大,故D错误. 故选: AC. 【思路点拨】解答本题应分析线框的受力,根据牛顿第二定律得到加速度与速度的关系,即可分析加速度的变化情况; 根据能量守恒分析线框返回原位置时速率关系,由动能定理判断上升和下降两过程合力做功关系. 根据安培力表达式FA=5.,分析线框克服安培力做功的关系. 7、C8B 9、解析: (1)E=BLvo (3)解法一: 由于线圈在恒力F作用下匀速进入磁场区,恒力F所做的功等于线圈中产生的焦耳热,所以线圈中产 生的热量为Q=W=FL Q=Pt=P-q_ 岭联解可得: R 二、计算题 10、 (1)设cd边即将进入磁场时的速度为v 由机械能守恒定律有 wg(2Zsin30")- 解得 线框在磁场中受到重力、支持力和安培力作用做匀速运动安培力 F=ILB^ELBIR=I? B2vIR 由平衡条件有 30* (2)线框在通过磁场区域的过程中,减少的重力势能全部转化为电能, 所以,产生的热量.■-■■: Hl: , 11、 (1)进入磁场时线框abed受力平衡有: 她二僭in&+F卫 ab边进入磁场和切割磁感线,产生的电动势E=BIivi 形成的感应电流上,受到的安培力Fa=BiII1 联立解得■: - gh线过程中 线框abed进磁场B前做匀加速直线运动,进磁场的过程中做匀速直线运动,完全进入磁场后至运动到仍做匀速直线运动。 进磁场前对重物和线框系统有: 工;[匸二一亠「门二解得: a=5m/s2 该阶段运动的时间为: 进磁场Bi的过程中匀速运动的时间 a=5m/s2 进磁场后线框受力情况同进磁场前,所以该阶段的加速度仍为 ta=t—t1—t2=1S 12 ef线和gh线间的距离 S~l2+卩込+—皿2二9」用 2 (2)线框中产生的焦耳热Q=FA2=匚二□「二 (3)ab边刚越过gh线瞬间线框的速度为: va二V]+al3-Wmh 解得: 12、 (1)BC边进入磁场的过程中, E — Ib' (2)线框通过磁场区域的过程中,拉力 F所做的功为 W=2F=0.01J 13、 (1)在穿过N的过程中 线框中产生的电动势E=2BLm 线框中产生的电流I=ER=2BLWR 线框受到的安培力FuZBILuAE^Vi/R 由平衡得 叫二聊斷/4少圧 同理线框穿过P过程中的运动速度V2=mgRBV 由机械能守恒定律得、工■■: --1'■- Ar=Z+(^-v? )/2g =,,‘…二厂…小 (2)穿过M时产生的电热一厂;: 「-■- 飓如-朋看以/32於r 穿过N或P时产生的电热为Q=mgL 共产生热量Q=Q+Q =2哑Z+吨沟-撫纭卿口28忧 v2=2as可得金属框的加速度为: 14、⑴由图象可知,从s=0到si=1.6m过程中,金属框作匀加速运动,由公式 v? 16 a}=—==j : : 1-m/s2 根据牛顿第二定律: mgsin0=ma 金属框下边进磁场到上边岀磁场,线框做匀速运动. "l ⑵金属框刚进入磁场时,二-- 金属框穿过磁场所用的时间: 2L r=±£=0.25 片s (3)因匀速通过磁场,则: (昭”农J晁+刀应 15、【答案】 (1)f. (2)J二“ 3” (3)_m[(mg)2-f2]一丄-(mg+f)(a+b) 【考点】法拉第电磁感应定律的综合应用 (昭-加 v2=S'.: ' 由动能定理,线 【解析】 (1)线框在下落阶段匀速进入磁场瞬间有 曲吃(智-/)* mg=f+二,解得v2=F线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度 框从离开磁场至上升到最高点的过程 0-(mg+f)h=O-一mv12① 线圈从最高点落至进入磁场瞬间: (mg-f)h=-mv22② 由①②得 v1=\]■■■■■■'; 线框在上升阶段刚离开磁场时的速度 v1= ]1 (3)线框在向上通过磁场过程中,由能量守恒定律有: 1mv02-[mv12=Q+(mg+f)(a+b)而v0=2v1 3R2 Q=[m[(mg)2-f2]_丿-(mg+f)(a+b) 3P 线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q=]m[(mg)2-f2^-(mg+f)(a+b) 16、 (1)开始时金属框产生的电流最大,设为 2Bbv (鬭二 R (2)分析列车受力可得: a^~f ■? : 当列车速度增大时,安培力变小,加速度变小,当a=0时,列车速度达到最大,有: '-一,而 F=2Bb—-——— R 解得: (3)切断电源、改变磁场的方向、增大阻力 F=BIL= 17、 (1)因为从线框向上离开磁场到再次进入磁场的过程中合外力做功为零,所以线框离开磁场时的速率与落下并匀速进入磁场时的速率相等1分 三可知ab边向上离开磁场时安培力大小与落下并匀速进入磁场时的安培力大小相等 方向竖直向 (2)此过程中由能量守恒得岀: 解得: 32 =+£) ■J BI) 1分 1分 1分 由以上几式解得: (3)■-」 【解析】: (1)(5分)向下进入磁场时,有sin0=l;^cos<9+F其中F董=盹AERE=Bdv, (1)(4分]线圈离开磁场到最高点吏.-陀旷;』皿gw出-工=0-£讨 线圈从最高点到£1八磁场有.-沪m如获缈淚工=£挡其中E产;mg 2 w? 3g2/? 21sin39—COS261 =0.1J. 2^7 解得: 鬲='; (3)(3分)向下匀速通过磁场过程叫网口9述Q;虧 18、解得: Q 四、多项选择 19、AC 20、BC 21、BD解析: ti时刻ab边刚越过GH进入磁场区域I,此时导线框恰好以速度vi做匀速直线运动,其加速度为零,选项A 11 子氏I 错误;导线框的ab边越过GH后做匀速直线运动直到越过JP为止,则满足mgsin0--=0,ab边越过JP后回路的 感应电动势增大,感应电流增大,因此所受安培力增大,安培力阻碍导线框下滑,因此ab边越过JP后导线框开始做减速 运动,使感应电动势和感应电流均减小,安培力也减小,当安培力减小到与重力沿斜面向下的分力mgsin0相等时,导 线框以速度V2做匀速直线运动 悼必2 因此有mgsin0--=0,则V1: V2=4: 1,选项B正确;利用动能定理可知,t1〜12的 聊: : SftijisinSSfiylsinfi威曾占站 过程中,有広Lsin0-W=_m: -Xm.,由于vi>V2,贝U- Welcome! ! ! 欢迎您的下载, 资料仅供参考!
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