1、简答题 如图所示,光滑斜面的倾角α=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长l1=lm,bc边的边长l2=0.6m,线框的质量m=1kg,电阻R=0.1Ω,线框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用,已知F=10N.斜面上ef线(ef∥gh)的右方有垂直斜面向上的均匀磁场,磁感应强度B随时间t的变化情况如B-t图象,时间t是从线框由静止开始运动时刻起计的.如果线框从静止开始运动,进入磁场最初一段时间是匀速的,ef线和gh的距离s=5.1m,求:
(1)线框进入磁场时匀速运动的速度v;
(2)ab边由静止开始到运动到gh线处所用的时间t;
(3)线框由静止开始到运动到gh线的整个过程中产生的焦耳热.
参考答案:(1)因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动,
所以线框abcd受力平衡F=mgsinα+FA?
ab边进入磁场切割磁感线,产生的电动势E=Bl1v?
形成的感应电流I=ER=Bl1vR
受到的安培力FA=BIl1
F=mgsinα+B2l21vR
代入数据解得v=2m/s,
故线框进入磁场时匀速运动的速度v=2m/s.?
(2)线框abcd进入磁场前时,做匀加速直线运动;
进磁场的过程中,做匀速直线运动;
进入磁场后到运动到gh线,仍做匀加速直线运动.
线框进入磁场前,线框仅受到细线的拉力F、斜面的支持力和线框重力,
由牛顿第二定律得:F-mgsinα=ma
线框进入磁场前的加速度:a=F-mgsinαm=5m/s2?
进磁场前线框的运动时间为:t1=va=25s=0.4s
进磁场过程中匀速运动时间:t2=l2v=0.62s=0.3s
线框完全进入磁场后线框受力情况同进入磁场前,
所以该阶段的加速度仍为:a=5m/s2
s-l2=vt3+12at23
解得:t3=1s?
故ab边由静止开始运动到gh线所用的时间为:t=t1+t2+t3=1.7s.?
(3)ε=△(BS)△t=0.5×0.62.1-0.9=0.25V
Q1=ε2t4R=0.252×0.80.1J=0.5J
整个运动过程产生的焦耳热Q=FAl2+Q1=(F-mgsinθ)l2+Q1=3.5J
故整个过程产生的焦耳热为3.5J.
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图所示,设有界匀强磁场的磁感应强度B=0.10T,方向竖直向下,矩形导线框abcd的边长ab=60cm,bc=40cm,其ad边在磁场外.当线框向右水平匀速运动的速度v=5.0m/s,线框的电阻R=0.50Ω.求:
(1)线框中感应电动势的大小;
(2)线框中感应电流的大小.
参考答案:(1)bc边做切割磁感线运动,线框中感应电动势的大小为:
E=BLv=0.1×0.4×5=0.2V
(2)根据闭合电路欧姆定律,有:
I=ER=0.2V0.5Ω=0.4A
答:(1)线框中感应电动势的大小为0.2V;
(2)线框中感应电流的大小为0.4A.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中,有一个矩形线圈abcd,线圈平面与磁场垂直,O1O2和O3O4都是线圈的对称轴,应使线圈怎样运动才能使其中产生感生电流?
A.向左或向右平动
B.向上或向下平动
C.绕O1O2转动
D.绕O3O4转动
参考答案:C
本题解析:因为当线圈向左或向右平动、向上或向下平动或者绕O3O4转动时穿过线圈的磁通量都为零且不变,所以不会产生感应电动势;只有当线圈绕O1O2转动时,穿过线圈的磁通量不断改变,所以线圈中会产生感生电流。选项C正确。
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,一个水平放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的S极附近竖直下落,由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ。位置Ⅱ与磁铁同一平面,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,则在下落过程中,线圈中的感应电流的方向为
[? ]
A.abcda
B.adcba
C.从abcda到adcba
D.从adcba到abcda
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 一个闭合线圈放在变化的磁场中,线圈产生的感应电动势为E.若仅将线圈匝数增加为原来的2倍,则线圈产生的感应电动势变为( )
A.2E
B.E
C.
D.
参考答案:法拉第电磁感应定律:E=N△?△t,说明当△?△t一定时,E与N成正比.线圈匝数增加为原来的2倍,则线圈产生的感应电动势变为2E.
故选:A
本题解析:
本题难度:一般