电磁感应 寒假作业答案

发布 2022-10-21 11:12:28 阅读 3513

11.解析:(1)导线框的感应电动势为。

导线框中的电流为③

式中r是导线框的电阻,根据电阻率公式有④

联立①②③式,将代入得 ⑤

2)导线框所受磁场的作用力的大小为 f=bi l ⑥ 它随时间的变化率为⑦

由⑤⑦式得。⑧

12.解:⑴设ab上产生的感应电动势为e,回路中电流为i,ab运动距离s所用的时间为t,则有: e=blv t=s/v q=i2(4r)t

由上述方程得:

设电容器两极板间的电势差为u,则有:u=ir

电容器所带电荷量为:q=cu 解得:

13.解:(1)设通过正方形金属框的总电流为i,ab边的电流为iab,dc边的电流为i,有。

iabidc= ②

金属框受重力和安培力,处于静止状态,有mg=b2iabl2+b2idcl2 ③

由①~③解得iab= ④

2)由(1)可得i= ⑤

设导体杆切割磁感线产生的电动势为e,有e=b1l1v ⑥

设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为r,则r=r ⑦

根据闭合电路欧姆定律,有i= ⑧

由⑤~⑧解得v= ⑨

14.解析:本题考查流体切割磁感线时电动势的计算,电阻定律,闭合电路的欧姆定律和功率等知识点,对考生的建模能力要求较高。

1)由法拉第电磁感应定律,有e=bdv

2)两板间河水的电阻r=

由闭合电路欧姆定律,有i=

3)由电功率公式,p=i2r 得p=

误区警示】用电阻定律求发电机的内阻时,要明确导体的长度和横截面积的确切意思,这点很多同学易错。长度是导体沿电流方向的长度,并不一定就是导体几何长,横截面积指的是与电流的流向垂直的面积。

15.解:(1)对框架的压力 ①

框架受水平面的支持力 ②

依题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力。

中的感应电动势 ④

中电流 ⑤受到的安培力 f ⑥

框架开始运动时 ⑦

由上述各式代入数据解得 ⑧

2)闭合回路中产生的总热量 ⑨

由功能关系,得。

代入数据解得 ⑾

注意⑨、⑩两式,安培力对导体棒ab做的功等于闭合回路中产生的总热量。

16.解析:

1)a棒沿导轨向上运动时,a棒、b棒及电阻r中的电流分别为ia、ib、ir,有。

解得:2)由于a棒在pq上方滑动过程中机械能守恒,因而a棒在磁场中向上滑动的速度大小v1与在磁场中向下滑动的速度大小v2相等,即v1=v2=v

设磁场的磁感应强度为b,导体棒长为l,a棒在磁场中运动时产生的感应电动势为。

e=blv当a棒沿斜面向上运动时。

向下匀速运动时,a棒中的电流为ia’、则。

由以上各式联立解得:

3)由题可知导体棒a沿斜面向上运动时,所受拉力。

18.(07广东)(17分)如图15(a)所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距l,距左端l处的中间一段被弯成半径为h的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差h的水平面上。圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场b0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场b(t),如图15(b)所示,两磁场方向均竖直向上。在圆弧顶端,放置一质量为m的金属棒ab,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t0滑到圆弧顶端。

设金属棒在回路中的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度为g。

问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?

求0到时间t0内,回路中感应电流产生的焦耳热量。

**在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场b0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向。

设金属进入磁场b0一瞬间的速度变v,金属棒在圆弧区域下滑的过程中,机械能守恒:

在很短的时间内,根据法拉第电磁感应定律,金属棒进入磁场b0区域瞬间的感应电动势为e,则。

由闭合电路欧姆定律得: 解得感应电流:

根据上式讨论:

i、当时,i=0;

ii、当时,,方向为;

iii、当时,,方向为。

广东08)18.(17分)如图(a)所示,水平放置的两根平行金属导轨,间距l=0.3m.导轨左端连接r=0.6 的电阻,区域abcd内存在垂直于导轨平面b=0.

6t的匀强磁场,磁场区域宽d=0.2 m.细金属棒a1和a2用长为2d=0.4m的轻质绝缘杆连接,放置在导轨平面上,并与导轨垂直,每根金属棒在导轨间的电阻均为t=0.

3,导轨电阻不计,使金属棒以恒定速度v=1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场,计算从金属棒a1进入磁场(t=0)到a2离开磁场的时间内,不同时间段通过电阻r的电流强度,并在图(b)中画出.

18.解析:

0-t1(0-0.2s)

a1产生的感应电动势:

电阻r与a2并联阻值:

所以电阻r两端电压。

通过电阻r的电流:

t1-t2(0.2-0.4s)

e=0, i2=0

t2-t3(0.4-0.6s) 同理:i3=0.12a

35.(18分)

如图17所示,质量为m的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上。导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为b、方向垂直与导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板r和rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。

1)调节rx=r,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流i及棒的速率v。

2)改变rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的rx。

35、解析:(1)当ab匀速运动时列力平衡方程得:mgsinθ=bil①

ab切割产生的电动势为:e=blv②

由闭合欧姆定律得:③

由①②③得:

2)再次平衡时有:

mgsinθ=bil

由闭合欧姆定律得。

对微粒列平衡方程得:eq=mg

u=irx由④——得:

04上海)22.(14分)水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,问距为l,一端通过导线与阻值为r的电阻连接;导轨上放一质量为m的金属杆(见右上图),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的恒定拉力f作用在金属杆上,杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时,相对应的匀速运动速度v也会变化,v与f的关系如右下图。

(取重力加速度g=10m/s2)

1)金属杆在匀速运动之前做什么运动?

2)若m=0.5kg,l=0.5m,r=0.5ω;磁感应强度b为多大?

3)由v—f图线的截距可求得什么物理量?其值为多少?

22.(1)变速运动(或变加速运动、加速度减小的加速运动,加速运动)。

2)感应电动势。

感应电流。安培力。

由图线可知金属杆受拉力、安增力和阻力作用,匀速时合力为零。

由图线可以得到直线的斜率k=2,(t

3)由直线的截距可以求得金属杆受到的阻力f,f=2(n

若金属杆受到的阻力仅为动摩擦力,由截距可求得动摩擦因数 ⑧

2011广东)35、(18分)如图19(a)所示,在以o为圆心,内外半径分别为和的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差u为常量,,一电荷量为+q,质量为m的粒子从内圆上的a点进入该区域,不计重力。

1) 已知粒子从外圆上以速度射出,求粒子在a点的初速度的大小。

2) 若撤去电场,如图19(b),已知粒子从oa延长线与外圆的交点c以速度射出,方向与oa延长线成45°角,求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间。

3) 在图19(b)中,若粒子从a点进入磁场,速度大小为,方向不确定,要使粒子一定能够从外圆射出,磁感应强度应小于多少?

35、解析:

1)由动能定理:uq=mv12-mv02 ①

得:v0=

2)如右图:粒子在磁场中作圆周运动的半径为r,则r2=2()2 ②

b1qv2=m ③

由②③得:b1= tt

由④⑤ t =

3)由b2qv3=m ⑥可知,b越小,r越大。与磁场边界相切的圆的最大半径为。

r= ⑦所以 b2<

答案:(1)v0=

2)b1= t =

3)b2<

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