2.4 电磁感应的案例分析 知识点题库

如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内有一位于纸面内的电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场,则导体框分别从两个方向移出磁场的过程中(   )

A . 导体框所受安培力方向相同 B . 导体框中产生的焦耳热相同 C . 导体框ad边两端电压相同 D . 通过导体框截面的电荷量不同

正方形的导线框,质量m=60g,边长l=12cm,电阻R=0.06Ω,在竖直平面内自由下落H=5m后,下框边进入水平方向的匀强磁场中,磁场方向与线框垂直,如图所示,匀强磁场沿竖直方向的宽度h=l,线框通过匀强磁场区域时恰好匀速直线运动,g=10m/s2 , 求:

  1. (1) 匀强磁场的磁感强度多大?

  2. (2) 线框通过磁场区域时产生了多少热量?

如图所示,导体棒ab沿水平面内的光滑导线框向右做匀速运动,速度v=15m/s.电阻R=4Ω,线框、电流表和导体棒的电阻均不计。线框宽L=0.4m,处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.当开关S断开时,电流表示数为0.6A.求:

  1. (1) 导体棒ab切割磁感线运动时产生感应电动势的大小.
  2. (2) 灯L的电阻值.
  3. (3) 若将开关S闭合,电流表示数变为多少
如图所示,间距为L的两根光滑 圆弧轨道置于水平面上,其轨道末端水平,圆弧轨道半径为r,电阻不计。在其上端连有阻值为R0的电阻,整个装置处于如图所示的径向磁场中,圆弧轨道处的磁感应强度大小为B。现有一根长度等于L、质量为m、电阻为R的金属棒从轨道的顶端PQ处由静止开始下滑,到达轨道底端MN时对轨道的压力为2mg(重力加速度为g)。求金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压。

如图所示,水平放置的平行金属导轨左边接有电阻R,轨道所在处有竖直向下的匀强磁场,金属棒ab横跨导轨,它在外力的作用下向右匀速运动,速度为v。若将金属棒的运动速度变为2v,(除R外,其余电阻不计,导轨光滑)则(   )

A . 作用在ab上的外力应增大到原来的4倍 B . 感应电动势将增大为原来的4倍 C . 感应电流的功率将增大为原来的2倍 D . 外力的功率将增大为原来的4倍
如图所示,足够长的平行光滑金属导轨水平放置,宽度L=0.5m一端连接R=2Ω的电阻.导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=1T.导体棒MN放在导轨上,其长度恰好等于导轨间距,与导轨接触良好,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.在平行于导轨的拉力F作用下,导体棒沿导轨向右匀速运动,速度v=6m/s.求:

  1. (1) 感应电动势E和感应电流I;
  2. (2) 拉力F的大小;
  3. (3) 若将MN换为电阻r=lΩ的导体棒,其他条件不变,求导体棒两端的电压U.
如图,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L,导轨放在水平面上,导轨电阻不计.磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向上,金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为m、电阻为R.灯泡的电阻RL=3R,调节电阻箱电阻R1=6R,现给金属棒施加水平向右的恒力F,使棒由静止开始运动,试求:

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  1. (1) 金属棒运动的最大速度为多大?
  2. (2) 当金属棒运动距离为S0时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始运动2S0的过程中,整个电路上产生的电热能?
  3. (3) R1为何值时,R1上消耗的电功率最大?最大电功率为多少?
如图所示,平行导轨宽为L、倾角为θ , 处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感强度为BCD为磁场的边界,导轨左端接一电流传感器,CD右边平滑连一足够长的导轨。质量为m、电阻为R的导体棒ab长也为L , 两端与导轨接触良好,自导轨上某处由静止滑下。其余电阻不计,不计一切摩擦和空气阻力,重力加速度为g

  1. (1) 棒ab上的感应电流方向如何?
  2. (2) 棒ab在磁场内下滑过程中,速度为v时加速度为多大?
  3. (3) 若全过程中电流传感器指示的最大电流为I0。求棒ab相对于CD能上升的最大高度。
如图,纸面内有两个半径均为R且相切的圆形磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里;左侧有一半径同为R的圆形导线框,导线框电阻为r。三圆共面且圆心在同一直线上。现使圆形线框以v水平向右做匀速运动,则(   )

A . 当 t= 时,线框感应电流为    B . 当 t= ,线框中电流第一次反向   C . 当 t= ,线框感应电动势达到极大值   D . 在线框穿过磁场过程中,电流改变两次方向
如图,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,上沿相连.两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为2m和m;用两根不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路abdca,并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上,使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中,回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑。求

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  1. (1) 判断ab棒中的电流方向;
  2. (2) 从a向b看,画出ab棒的平面受力分析图;
  3. (3) 作用在金属棒ab上的安培力的大小;
  4. (4) 金属棒运动速度的大小。
如图所示,在竖直向上的匀强磁场中将金属棒ab从某高处水平抛出,不计空气阻力,金属棒ab在运动过程中(  )

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A . 由于速率不断增大,所以感应电动势不断变大,且 B . 由于速率不断增大,所以感应电动势不断变大,且 C . 感应电动势大小不变,且 D . 感应电动势大小不变,且
如图所示,在倾角为 的光滑斜面上存在两个磁感应强度均为B的匀强磁场区域。磁场Ⅰ的方向垂直于斜面向下,其上下边界 的间距为H。磁场H的方向垂直于斜面向上,其上边界 的间距为h。线有一质量为m、边长为L(h<L<H)、电阻为R的正方形线框由 上方某处沿斜面由静止下滑,恰好能匀速进入磁场Ⅰ。已知当cd边刚要进入磁场Ⅱ的前一瞬间,线框的加速度大小为 ,不计空气阻力,求:

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  1. (1) cd边刚到达 时的速度
  2. (2) cd边从 运动到 过程中,线框所产生的热量Q;
  3. (3) 当cd边刚进入磁场H时,线框的加速度大小
如图所示,竖直放置如图所示的光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高度和间距均为d,磁感应强度为B。质量为m的水平金属杆由静止释放,刚进入磁场Ⅰ和刚进入磁场Ⅱ时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g。则金属杆(   )

A . 刚进入磁场Ⅰ时做加速运动 B . 穿过磁场Ⅰ和穿过磁场I的时间相等 C . 穿过磁场Ⅰ产生的热量为2mgd D . 释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h应小于
如图所示, 为两条平行的水平放置的金属导轨,左端接有定值电阻R , 金属棒 斜放在两导轨之间,与导轨接触良好, 。磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨间夹角为 ,以速度v水平向右匀速运动,不计导轨和金属棒的电阻,则流过金属棒中的电流为(  )

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A . B . C . D .
水平面上固定一个足够长的光滑金属框架,间距L=0.5m,左右两端各连接两个完全相同的小灯泡D。中间分布着垂直纸面向外的匀强磁场,磁场区域的左右边界分别为MN、 。质量m=0.2kg、电阻r=5 的光滑匀质金属杆静置在金属框架上。现在金属杆中央施加水平恒力F=0.5N,拉动金属杆从边界MN沿着金属框架进入磁场区域。当金属杆速度5m/s时,两个小灯泡恰好正常发光。已知小灯泡上面标示有“3V,0.3W”。求:

  1. (1) 磁感应强度B;
  2. (2) 灯泡正常发光时金属杆的加速度a;
  3. (3) 若杆的速度为v时撤去F,则此时杆离磁场右边界 的距离x应为多少才能使金属杆最终静止?
如图所示,是磁流体发电机的简易模型图,其发电通道是一个长方体空腔,长、高、宽分别为l=1m、a=0.5m、b=0.8m,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极,整个发电通道处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B=1.5 T,方向垂直纸面向里。等离子体以不变的速率v=2m/s水平向右进入发电通道内,发电机的等效内阻为r=0.3Ω,忽略等离子体的重力、相互作用力。磁流体发电机两个电极通过开关与倾角θ=30o间距d=1m的光滑金属导轨MO、NO相连,一根质量m1=0.2kg长度d=1m阻值R1=0.3Ω的金属导体棒cd垂直放置在光滑的金属导轨MO、NO上,金属导轨的末端圆滑连接着光滑绝缘的水平轨道OP、OQ(足够长),efgh是质量m2=0.3kg、电阻R2=0.6Ω、各边长度均为d=1m的“U”形金属框,eh刚好和金属导轨末端OO接触良好,开始处于锁定状态。倾斜轨道处于垂直于斜面向下的磁感应强度B1的匀强磁场中,水平轨道间存在竖直向下的磁场(图中未画出),磁感应强度分布规律为B2=0.3xT  (x>0,沿OP方向建立x轴,O为坐标原点)。已知开关闭合后,金属棒cd恰能静止在导轨上。求:

  1. (1) 磁流体发电机的电动势大小E;
  2. (2) 磁感应强度B1的大小;
  3. (3) 断开开关后,cd棒在导轨MO、NO上达到的稳定速度v1
  4. (4) 在第(3)问中,cd棒到达OO时“U”形金属框被解锁,棒与金属框碰撞并粘连在一起,则金属框最终静止在何处?
如图所示,单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,第二次以速度2v匀速进入同一匀强磁场。则第二次与第一次进入过程中(   )

A . 线圈中感应电动势之比为1︰2 B . 线圈中电流之比为2︰1 C . 通过线圈的电量之比为1︰1 D . 线圈中产生的热量之比为4︰1
金属棒ab长度L=0.5m,阻值r=1Ω,放在半径分别为r1=0.5m和 r2 =1.0m的水平同心圆环导轨上,两圆环之间有竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B =2T;从两圆环下端引出导线连接一阻值为R =2Ω的电阻,ab在外力作用下以角速度=4rad/ s 绕圆心顺时针(从上往下看)做匀速圆周运动,不计圆环导轨的电阻和一切摩擦,下列说法正确的是(   )

A . a点的电势高于b点的电势 B . 电阻R两端的电压为2V C . 在导体棒旋转一周的时间内,通过电阻R的电荷量为 D . 在导体棒旋转半周的时间内,金属棒上产生的焦耳热为
如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场.磁感应强度为B,质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向右上方穿进磁场,当AC刚进入磁场时,线框的速度为v,方向与磁场边界成45°角,若线框的总电阻为R。则(   )

A . 线框穿进磁场过程中.线框中电流的方向为ADCBA方向 B . AC刚进入磁场时线框中感应电流为 C . AC刚进入磁场时线框所受安培力为 D . 此时CD两端电压为
如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,水平U型导体框左端连接两阻值均为R的电阻,质量为m、电阻为r的导体棒置于光滑导体框上,不计导体框的电阻。若以水平向右的初速度开始运动,最终停在导体框上,则在此过程中(   )

A . 导体棒做匀减速直线运动 B . 导体棒中感应电流的方向为 C . 每个电阻R产生的焦耳热为 D . 导体棒克服安培力做的总功小于