1、选择题 用均匀导线做成的单匝正方形线框,每边长为0.2米,正方形的一半放在和纸面垂直向里的匀强磁场中,如图示,当磁场以20T/s的变化率增强时, 线框中点a、b两点电势差是:(?)

A.Uab=0.2V
B.Uab=-0.2V
C.Uab=0.4V
D.Uab=-0.4V
参考答案:B
本题解析:由题得,磁感应强度的变化率为
=20T/s,由法拉第电磁感应定律得,E=
=
S=20×
×0.22V=0.4V,由楞次定律判断得,线框中感应电流方向沿逆时针方向,b相当于电源的正极,a相当于电源的负极,则a的电势低于b的电势,根据欧姆定律得Uab=-
E=-0.2V.
本题难度:简单
2、简答题 磁悬浮列车是一种高速运载工具。它具有两个重要系统:一是悬浮系统,利用磁力使车体在导轨上悬浮起来;另一是驱动系统,在沿轨道上安装的三相绕组中,通上三相交流电,产生随时间和空间做周期性变化的磁场,磁场与固连在车体下端的感应金属板相互作用,使车体获得牵引力。


设图中
平面代表轨道平面,
轴与轨道平行,现有一与轨道平面垂直的磁场正以速度
向
方向匀速运动,设在
时,该磁场的磁感应强度B的大小随空间位置x的变化规律为
(式中B0、k为已知常量),且在y轴处,该磁场垂直
平面指向纸里。与轨道平面平行的一金属矩形框MNPQ处在该磁场中,已知该金属框的MN边与轨道垂直,长度为L,固定在y轴上,MQ边与轨道平行,长度为d=
,金属框的电阻为R,忽略金属框的电感的影响。求:
(1)?t=0时刻,金属框中的感应电流大小和方向;
(2)?金属框中感应电流瞬时值的表达式;
(3)?经过
时间,金属框产生的热量;
(4)?画出金属框受安培力F随时间变化的图象。
参考答案:(1)
?;电流的方向根据右手定则可知为
?

(2)
(3)
(4)
本题解析:(1)磁场向
方向运动,等效金属框向
方向运动。

t=0时刻,金属框产生的电动势
?
?
电流的方向根据右手定则可知为
?
(2)设经过时间t,金属框MN所在处磁场强度为B,
又
,得到电流瞬时值的表达式是:
,是正弦式电流。
(3)?
(4)金属框受安培力的方向始终向左。设经过时间t,金属框受到安培力为
由此可知:金属框受到安培力F随时间变化的图象如下图:
本题难度:一般
3、选择题 将一根长为L的金属杆在竖直向下的匀强磁场中以初速度v水平抛出,若金属杆在运动过程中始终保持水平且与速度方向垂直,则金属杆产生的感应电动势E的大小(?)
A.保持不变
B.随杆速度的增大而增大
C.随杆的速度方向与磁场方向的夹角的减小而减小
D.因为速度的大小与方向同时变化,无法判断E的大小
参考答案:A
本题解析:
由感应电动势公式
是有效的切割速度,即是垂直于磁感线方向的分速度,结合平抛运动的特点进行解答。金属杆做平抛运动,如图所示,

金属杆在运动过程中,速度方向与磁场方向间的夹角θ越来越小,而金属杆的速度越来越大,但切割磁感线的有效速度是其水平分量,即
,则金属杆中产生的感应电动势
,故正确答案为A
点评:对感应电动势公式
的理解是重点知识,需要学生深刻理解,并能结合平抛运动的特点
本题难度:一般
4、填空题 (2011年陕西汉中调研)一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中,如图9-1-11所示,线圈平面与磁场方向成60°角,磁感应强度随时间均匀变化,用下列哪种方法可使感应电流增加一倍( )

图9-1-11
A.把线圈匝数增加一倍
B.把线圈面积增加一倍
C.把线圈半径增加一倍
D.改变线圈与磁场方向的夹角
参考答案:C
本题解析:选C.设导线的电阻率为ρ,横截面积为S0,线圈的半径为r,则I=
=
=
=
·
·sinθ.可见将r增加一倍,I增加一倍,将线圈与磁场方向的夹角改变时,sinθ不能变为原来的2倍(因sinθ最大值为1),若将线圈的面积增加一倍,半径r增加到原来的
倍,电流也增加到原来的
倍,I与线圈匝数无关.综上所述,只有C正确.
本题难度:一般
5、简答题 如图,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长为L=10cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1Ω,线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动,ω=2
rad/s,外电路电阻R=4Ω.求:
(1)感应电动势有效值;?
(2)由图示位置开始,逆时针转过60°角时的感应电动势的瞬时值;?
(3)交流电压表的示数.
参考答案:(1)感应电动势的最大值Em=NBωS=
本题解析:
本题难度:一般