如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場(chǎng)垂直。已知線圈的匝數(shù)N =100,邊長(zhǎng)ab ="1.0" m、bc ="0.5" m,電阻r =2Ω。磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0 ~1 s內(nèi)從零均勻變化到0.2 T。在1~5 s內(nèi)從0.2 T均勻變化到-0.2 T,取垂直紙面向里為磁場(chǎng)的正方向。求:

(1)0.5s 時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E和感應(yīng)電流的方向;
(2)在1~5s內(nèi)通過線圈的電荷量q;
(3)在0~5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q。
(1)E=10V,感應(yīng)電流方向?yàn)?i>a®d®c®b®a (2)q=10C  (3)Q="100J"
(1)要求解0.5s時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),只能通過求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)著眼。由于線圈與磁場(chǎng)方向垂直的有效面積不變,只是磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化,則0.5s的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正好與0 ~1 s的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。感應(yīng)電流的方向可根據(jù)楞次定律來進(jìn)行判斷即可。(2)要分析1~5s的電荷量q,則只要根據(jù)求解即可;(3)由于磁場(chǎng)的變化分0 ~1 s和1 ~5 s兩個(gè)不同的階段,可從兩階段分別對(duì)線圈產(chǎn)生的焦耳熱進(jìn)行分析,運(yùn)用即可求得。
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0 ~1 s 內(nèi)從零均勻變化到0.2 T,故0.5s時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和0 ~1 s 內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等。則由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):且磁通量的變化量,可解得,代入數(shù)據(jù)得。0 ~1 s磁感應(yīng)強(qiáng)度在逐漸增大,根據(jù)楞次定律:感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)將與原磁場(chǎng)方向相反,則感應(yīng)電流的方向?yàn)椋?i>a®d®c®b®a。
(2)同理可得:,感應(yīng)電流,電量
解得:,代入數(shù)據(jù)得:q=10C。
(3)0 ~1 s 內(nèi)的焦耳熱,且
1~5 s 內(nèi)的焦耳熱,由,代入數(shù)據(jù)得:
【考點(diǎn)定位】法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、電荷量及焦耳熱的綜合。注意分階段考慮,考查考生的分析能力、推理能力等。難度:中等。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

在圖中,設(shè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.10T,方向豎直向下,矩形導(dǎo)線框abcd的邊長(zhǎng)ab=60cm,bc=40cm,其ad邊在磁場(chǎng)外.線框向右水平勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=5.0m/s,線框的電阻R=0.50Ω.求:
(1)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大;
(2)線框中感應(yīng)電流的大。
(3)cd邊受到的安培力的大。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

兩根固定在水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,一端接有阻值為R=4Ω的電阻,處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌跨放質(zhì)量m=0.5kg的金屬直桿,金屬桿的電阻為r=1Ω,金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì).金屬桿在垂直桿F=0.5N的水平恒力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),電阻R上的電功率是P=4W.
(1)求通過電阻R的電流的大小和方向;
(2)求金屬桿的速度大;
(3)某時(shí)刻撤去拉力,當(dāng)電阻R上的電功率為
P
4
時(shí),金屬桿的加速度大小、方向.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

有一個(gè)1000匝的線圈,在0.4秒內(nèi)通過它的磁通量從0.02wb增加到0.09wb,求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?如果線圈的電阻式10Ω,把一個(gè)電阻990Ω的電熱器連接在它的兩端,通過電熱器的電流時(shí)多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán),AB為圓環(huán)的一條直徑。如圖所示,在AB的左側(cè)存在一個(gè)均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)垂直圓環(huán)所在平面,方向如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率 =k(k<0)。則( 。
A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B.圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢(shì)
C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為D.圓環(huán)具有收縮的趨勢(shì)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在無線電儀器中,常需要在距離較近處安裝兩個(gè)線圈,并要求當(dāng)一個(gè)線圈中有電流變化時(shí),對(duì)另一個(gè)線圈中的電流的影響盡量小。則圖中兩個(gè)線圈的相對(duì)安裝位置最符合該要求的是 (    )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在圖所示的閉合鐵芯上繞有一組線圈,與滑動(dòng)變阻器、電池構(gòu)成閉合電路,a、b、c為三個(gè)閉合金屬圓環(huán),假定線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)全部集中在鐵芯內(nèi),則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左、右滑動(dòng)時(shí),能產(chǎn)生感應(yīng)電流的金屬圓環(huán)是 (  )
A.ab兩個(gè)環(huán)       B.b、c兩個(gè)環(huán)
C.a、c兩個(gè)環(huán)D.a、bc三個(gè)環(huán)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,不可伸長(zhǎng)的絕緣輕繩長(zhǎng)為R,一端系于O點(diǎn),另一端系一質(zhì)量為m、電量為+q的點(diǎn)電荷,點(diǎn)電荷可在xoy平面內(nèi)繞O點(diǎn)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng),如圖甲所示,本題計(jì)算中忽略點(diǎn)電荷的重力。⑴當(dāng)點(diǎn)電荷以速率v0沿y方向通過AR,0)點(diǎn)的瞬間,在空間中加沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E0,要使點(diǎn)電荷能做完整的圓周運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)強(qiáng)度E0需滿足何條件?⑵在⑴問中,其他條件不變,將空間中的電場(chǎng)用垂直于xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0需滿足何條件?⑶變化的磁場(chǎng)周圍激發(fā)感生電場(chǎng),若上述磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻,會(huì)在點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)的圓形軌道上產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形電場(chǎng),其電場(chǎng)線是閉合的,各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小相等。現(xiàn)在空間加一垂直xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感強(qiáng)度B變化情況如圖乙所示,t=0時(shí)刻點(diǎn)電荷的速率為v0,輕繩一直處于伸直狀態(tài)。試求0~T時(shí)間內(nèi),軌道中形成的感生電場(chǎng)E的大小,并在圖丙中作出點(diǎn)電荷在0~5T時(shí)間內(nèi)vt圖象,要求寫出主要的分析過程。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,平行的光滑金屬導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),導(dǎo)軌平面與水平面成α角,導(dǎo)軌下端接有阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的金屬桿ab處于導(dǎo)軌上與輕彈簧相連,彈簧勁度系數(shù)為k,上端固定,彈簧與導(dǎo)軌平面平行,整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌平面斜向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.開始時(shí)桿靜止,現(xiàn)給桿一個(gè)大小為v0的初速度使桿沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng).運(yùn)動(dòng)至速度為零后,桿又沿導(dǎo)軌平面向上運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程的最大速度大小為v1,然后減速為零,再沿導(dǎo)軌平面向下運(yùn)動(dòng)……一直往復(fù)運(yùn)動(dòng)到靜止.導(dǎo)軌與金屬細(xì)桿的電阻均可忽略不計(jì),重力加速度為g.試求:

(1)細(xì)桿獲得初速度瞬間,通過回路的電流大小;
(2)當(dāng)桿向上速度達(dá)到v1時(shí),桿離最初靜止時(shí)位置的距離L1;
(3)桿由初速度v0開始運(yùn)動(dòng)直到最后靜止,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.

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