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一、必做题
1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( )
A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
D.在线圈中产生的感应电流大小恒定不变
解析:选C.由法拉第电磁感应定律E=n可知感应电动势的大小E与n有关,与即磁通量变化的快慢成正比,所以A、B错误,C正确.E=n=nS,根据闭合电路欧姆定律I==,若不变,则I恒定.若变化,则I大小发生变化,故D错误.
2.一根直导线长0.1 m,在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动,则导线中产生的感应电动势( )
A.一定为0.1 V B.可能为零
C.可能为0.01 V D.最大值为0.1 V
解析:选BCD.当公式E=Blv中B、l、v互相垂直且导体切割磁感线运动时感应电动势最大:Em=Blv=0.1×0.1×10 V=0.1 V,考虑到它们三者的空间位置关系,可判断出B、C、D正确,A错误.
3.
磁流体发电机的电动势是导电流体(在工程技术上常用等离子体)通过磁场时,以导电的流体切割磁感线而产生的.如图所示,等离子体进入发电管道,管道长、宽、高分别为a、b、c,发电管道的两侧有磁极以产生磁场,磁感应强度为B,另外两侧面安有电极,等离子体以速度v通过通道时,则灯泡两端的稳定电势差为( )
A.Bav B.Bbv
C.Bcv D.无法计算
解析:选B.等离子体通过通道时,等离子体起到金属导线的作用,切割磁感线产生感应电动势,即E=Blv=Bbv,故B正确.
4.穿过一个内阻为1 Ω的10匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减少2 Wb,则线圈中( )
A.感应电动势每秒增加2 V
B.感应电动势每秒减少2 V
C.磁通量的变化率为2 Wb/s
D.感应电流为2 A
解析:选C.磁通量的变化率=2 Wb/s,C正确.由E=n得E=10×2 V=20 V,感应电动势不变,A、B错误.由I=得I= A=20 A,D错误.
二、选做题
5.如图甲所示,一个电阻为R,面积为S的矩形导线框abcd,水平放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,方向与ad边垂直并与线框平面成45°角,O、O′分别是ab边和cd边的中点.现将线框右边ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图乙所示位置,在这一过程中,导线框中通过的电荷量是( )
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A. B.
C. D.0
解析:选A.线框左半边不动,磁通量不变,穿过右半边的磁通量Φ1=BS·sin 45°=BS,旋转90°时,Φ2=Φ1=BS,但因磁感线穿入方向变化,故磁通量变化应是ΔΦ=Φ1+Φ2=BS,线框产生的平均电动势=,=,通过的电荷量q=·Δt=·Δt==,A正确.
6.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=1 000,线圈面积S=200 cm2,线圈的电阻r=1 Ω,线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.求:
(1)前4 s内的感应电动势;
(2)前4 s内通过R的电荷量.
解析:(1)由图象可知前4 s内磁感应强度B的变化率
= T/s=0.05 T/s
4 s内的平均感应电动势
E=nS=1 000×0.02×0.05 V=1 V.
(2)电路中的平均感应电流
=,q=t,又因为E=n
所以q=n=1 000× C=0.8 C.
答案:(1)1 V (2)0.8 C
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