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A. 通过abcd平面的磁通量大小为
B. 通过dcfe平面的磁通量大小为
C. 通过abfe平面的磁通量大小为零 D. 通过bcf平面的磁通量为零
【答案】BCD
【解析】解:A、通过abcd平面的磁通量大小为 ,A错误;
B、dcfe平面是abcd平面在垂直磁场方向上的投影,B正确; 所以磁通量大小为 ,
C、abfe平面与bcf平面和磁场平面平行,所以磁通量为零,CD正确; 故选:BCD.
磁通量的公式为 ,注意夹角是B与S的夹角. 中的s表示和垂直磁场平面的投影面积
11. 如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线 、 , 中
的电流方向向左, 中的电流方向向上, 的正上方有a,b两点,它们相对于 对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为 ,方向垂直于纸面向外,已b两点的磁感应强度大小分别为 和 ,方向也垂知a、
于纸面向外,则
A. 流经 的电流在b点产生的磁感应强度大小为 B. 流经 的电流在a点产生的磁感应强度大小为 C. 流经 的电流在b点产生的磁感应强度大小为 D. 流经 的电流在a点产生的磁感应强度大小为
【答案】AC
【解析】解:整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为 ,方向垂直于纸面向外,
且a、b两点的磁感应强度大小分别为 和 ,方向也垂于纸面向外,
根据右手螺旋定则, 直导线电流,在a、b两点磁场方向垂直纸面向里,大小相等, 直导线的电流,同理,在a点磁场方向垂直纸面向里,在b点磁场方向垂直纸面向外,但两点的磁场大小相等,
依据矢量叠加法则,则有:
;
;
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联立上式,可解得:
;故AC正确,BD错误;
故选:AC。
12. 如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过
开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态,下列说法正确的是
A. 开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向
里的方向转动
B. 开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向 C. 开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向 D. 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方
向转动 【答案】AD
【解析】解:A、干电池开关闭合后的瞬间,根据楞次定律,左边线圈中产生电流,电流的方向由南到北,根据安培定则,直导线上方的磁场方向垂直纸面向里,则小磁针N极向纸里偏转,故A正确。
BC、干电池开关闭合并保持一段时间后,根据安培定则,可知,左边线圈中有磁通量,却不变,因此左边线圈中不会产生感应电流,那么小磁针也不会偏转,故BC错误。 D、干电池开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,由A选项分析,可知,根据楞次定律,左边线圈中产生电流,电流的方向由北到南,根据安培定则,直导线上方的磁场方向垂直纸面向外,则小磁针N极朝垂直纸面向外的方向转动,故D正确; 故选:AD。
三、计算题
13. 一个500匝、面积为 的线圈,放在磁场中,磁场的方向与线圈平面垂直,若
磁感应强度在 内由 增加到 ,在此过程中,请求以下: 穿过线圈的磁通量的变化量 磁通量的平均变化率 线圈中的感应电动势的大小.
【答案】解: 磁通量的变化量是由磁场的变化引起的,应该用公式: 来计算,
所以: 磁通量的变化率:
;
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根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小为
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答: 在此过程中磁通量变化了 Wb; 磁通量的平均变化率是 ; 线圈中感应电动势的大小是12V.
,【解析】由磁通量公式:即可求解磁通量的变化;从而求出磁通量变化率,再由法拉第电磁感应定律 ,即可求解.
考查磁通量的变化,磁通量的变化率及感应电动势如何求,注意它们之间的关联,同时养成单位统一的好习惯.
14. 如图所示,两根相同的轻质弹簧的劲度系数为k,静止吊
起一根长为L、质量为m的匀质水平金属棒PQ,金属棒处于方向水平向外的匀强磁场中。当金属棒中通有由P端流向Q端的电流I时,弹簧的伸长量为 重力加速度为 求:
金属棒所受安培力的大小和方向; 该匀强磁场的磁感应强度的大小。
【答案】解: 由左手定则可知,金属棒所受安培力方向竖直向下,设金属棒所受安培力的大小为 安,对金属棒,由平衡条件有: , 解得:
;
设匀强磁场的磁感应强度大小为B,则有: , 解得:
;
答: 金属權所受安培力的大小为 ,方向竖直向上; 该匀强磁场的磁感应强度的大小为
。
【解析】 根据左手定则判断出电流的方向,结合共点力的平衡即可求出金属棒受安培力的大小;
结合安培力的公式即可求出匀强磁场磁感应强度的大小。
解决本题的关键掌握安培力的大小公式,以及掌握左手定则判断磁场方向、电流方向、安培力方向的关系。
15. 如图所示:宽度 的足够长的U形金属框架水平放置,框架处在竖直向上的
匀强磁场中,磁感应强度 ,框架导轨上放一根质量 、电阻 的金属棒ab,棒ab与导轨间的动摩擦因数 ,现用功率恒为6W的牵引力F使棒从静止开始沿导轨运动 棒始终与导轨接触良好且垂直 ,当棒的电阻R产生
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热量 时获得稳定速度,此过程中,通过棒的电量 框架电阻不计,g取 问:
棒达到的稳定速度多大?
棒从静止到稳定速度的时间为多少? 【答案】解: 功率: 根据安培力公式: 安 根据欧姆定律:
又棒稳定时: 安 由 联立解得:
由能量守恒得: 因为
所以
由 联立解得:
【解析】本题是电磁感应中的力学问题,综合了电磁感应、电路、力学等知识 考查分析和解决综合题的能力。
牵引力F的功率恒定,使棒从静止开始先做加速度减小的变加速运动,最后做匀速运动,达到稳定 由力平衡和电磁学规律可求出稳定速度;
由法拉第电磁感应定律,由电量求出棒运动的位移,再动能定理求解时间。
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