1、选择题 如图所示一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内,线框在长直导线右侧,且其长边与长直导线平行。已知在t=0到t=t1的时间间隔内,长直导线中电流i随时间变化,使线框中感应电流总是沿顺时针方向;线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。图中箭头表示电流i的正方向,则i随时间t变化的图线可能是, ?(?)
A.?B.?C.?D.
参考答案:A
本题解析:使线框中感应电流总是沿顺时针方向,原因有两个,一个是垂直向里的磁通量减小,一个是垂直向外的磁通量增加,A中电流先正向减小,根据右手螺旋定则可得导线在线圈中产生的磁通量在垂直向里减小,然后电流向下增大,根据右手螺旋定则可得导线在线圈中产生的磁通量在垂直向外增大,过程中安培力先向左后向右,符合题意,A正确,
B中电流先向下减小后向上增大,即线圈的磁通量垂直向外减小后向里增大,不符合题意,B错误,
C中电流向上一直减小,在线圈中产生的感应电流为顺时针,但是安培力方向不变,不符合题意,C错误,
D中电流一直向下减小,即线圈中的磁通量垂直向外减小,产生逆时针电流,不符合题意,D错误
点评:做此类题目需要先根据电流方向判断磁通量方向,根据电流变化,判断感应电流方向,然后根据条件判断
本题难度:一般
2、简答题 如图??所示光滑平行金属轨道abcd,轨道的水平部分bcd处于竖直向上的匀强磁场中,bc部分平行导轨宽度是cd部分的2倍,轨道足够长。将质量相同的金属棒P和Q分别置于轨道的ab段和cd段。P棒位于距水平轨道高为h的地方,放开P棒,使其自由下滑,求P棒和Q棒的最终速度。
参考答案:vP=;vQ =
本题解析:设P,Q棒的质量为m,长度分别为2l和l, P棒进入水平轨道的速度为v0,对于P棒,运用机械能守恒定律得mgh="1/2" mv02; v0=;当P棒进入水平轨道后,切割磁感线产生感应电流。P棒受到安培力作用而减速,Q棒受到安培力而加速,Q棒运动后也将产生感应电动势,与P棒感应电动势反向,因此回路中的电流将减小。最终达到匀速运动时,回路的电流为零,所以EP=EQ,即2BlvP=BlvQ;2vp=vQ
再设:磁感强度为B,P棒从进入水平轨道开始到速度稳定所用的时间为△t,P,Q受到的平均作用力分别为P和Q;
对P、Q分别应用动量定理得:P·△t=m(vP-v0);Q·△t=m(vQ-0)
而P=2Q?∴vP=;vQ =
〖点评〗AC棒在磁场力的作用下做变速运动,最后达到运动稳定,两棒都做匀速运动。但是以此类推认为两棒的运动速度相同是错误的。本题中平行导轨的宽度不同,如果两棒的速度相同则回路中还有磁通量的变化,还会存在感应电动势,感应电流还会受到安培力的作用,AC,DE不可能做匀速运动,其中的一根继续减速,另一根继续加速,直到回路中的磁通量的变化为零,才使得两根导体棒做匀速运动。以前我们做过类似的题。那道题中的平行轨道间距都是一样的。有一些同学不假思索,把那道题的结论照搬到本题中来,犯了生搬硬套的错误。
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,足够长的平行金属导轨MN、PQ平行放置,间距为L,与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1和R2相连,且R1=R2=R。R1支路串联开关S,原来S闭合,匀强磁场垂直导轨平面斜向上。有一质量为m的导体棒ab与导轨垂直放置,接触面粗糙且始终接触良好,导体棒的有效电阻也为R。现让导体棒从静止释放沿导轨下滑,当导体棒运动达到稳定状态时速率为v,此时整个电路消耗的电功率为重力功率的。重力加速度为g,导轨电阻不计,则
[? ]
A.导体棒的电流为I=
B.导体棒的电流为I=
C.磁感应强度B的大小为B=
D.磁感应强度B的大小为B=
参考答案:AC
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd,各边长为L,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽略的铜线。磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。现有一与ab段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图),以恒定的速度v从ad滑向bc。当PQ滑过L/3的距离时,通过aP段电阻丝的电流强度是多大?方向如何?
参考答案:6BLv/11R,方向由P到a
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 如图(甲)所示,为两个有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向里和向外,磁场宽度均为L,距磁场区域的左侧L处,有一边长为L的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直,现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正,磁感线垂直纸面向里时磁通量Φ的方向为正,外力F向右为正。则图(乙)中关于线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间t变化正确的是 ( )
参考答案:D
本题解析:当线框运动L时开始进入磁场,磁通量开始增加,当全部进入时达最大;此后向外的磁通量增加,总磁通减小;当运动到2.5L时,磁通量最小,故A错误;当线圈进入第一个磁场时,由可知,E保持不变,而开始进入第二个磁场时,线框左右两边同时切割磁感线,根据右手定则知,线框左右两边产生的感应电动势方向相同,相当于两个电源相串联,因此电动势是原来的两倍,应为2BLV,故B错误;因安培力总是与运动方向相反,故拉力应一直向右,故C错误;由于线框匀速运动,根据能量转化守恒定律知,电功率等于拉力的功率,因速度不变,而线框在第一个磁场时,电流为定值,拉力也为定值;两边分别在两个磁场中时,由前面的分析可知,电流加倍,故安培力加培,线框左右两边所受安培力方向相同,拉力为原来的4倍,功率为原来的4倍;此后从第二个磁场中离开时,安培力应等于线框在第一个磁场中的安培力,故D正确.所以选D.
考点:本题考查导体切割磁感线时的感应电动势、安培力、右手定则、法拉第电磁感应定律、电磁感应中的能量转化及闭合电路的欧姆定律.
本题难度:一般