电磁感应物理大题和相关例题如下:
【例题】(1)一个矩形线圈在匀强磁场中转动,产生电动势的表达式为e = 220sqrt{2}sin 100πt(V),试求:
①该交流电的电压最大值和有效值;
②线圈从中性面开始转动,经过多少时间,线圈转过90°?
③线圈从中性面开始转动,线圈转过90°的过程中,感应电动势的平均值。
(2)如图所示,两根平行的金属导轨竖直放置,间距为d,电阻不计,导轨处于匀强磁场中,磁感应强度为B。一根金属棒ab垂直于导轨放置且接触良好,当金属棒ab在外力作用下以速度v向右匀速运动时,求金属棒ab受到的安培力的大小和方向。
【答案】
(1)①$220V$;$22V$;②$frac{T}{4}$;③$frac{V}{Bd}$
(2)方向:水平向右;大小:$frac{BId}{R}$;其中$I = frac{E}{R}$;$E = frac{BLv}{R}$
【解析】
(1)①由表达式可知:$e = 220sqrt{2}sin 100pi t(V)$,则最大值$E_{m} = 220sqrt{2}V$;有效值$E = frac{E_{m}}{sqrt{2}} = 22V$。
②角速度$omega = 100pi rad/s$,则线圈从中性面开始转动,经过$frac{pi}{4} = frac{T}{8}$时间,线圈转过90°。
③由法拉第电磁感应定律可知:$E = Nfrac{Deltaphi}{Delta t}$;平均感应电动势为:$overset{-}{E} = frac{NBS}{t}$;联立解得:$overset{-}{E} = frac{V}{Bd}$。
(2)金属棒ab受到的安培力大小为:$F = BId$;其中$I = frac{E}{R}$;$E = BLv$;金属棒向右运动,则安培力方向水平向右。
【方法总结】
对于交流电问题,一般先求出交流电动势的瞬时值表达式,再根据表达式求解最大值、有效值、周期等物理量。对于电磁感应问题,一般先根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势或感应电流,再根据闭合电路欧姆定律求出安培力大小和方向。
电磁感应物理大题
【例题】(2018·某某某某)如图所示,条形磁铁放在可绕竖直轴转动的金属圆盘上,圆盘与条形磁铁之间存在相对运动,圆盘上放置一闭合线圈,当圆盘绕竖直轴匀速转动时,线圈中会产生感应电流。
(1)线圈中产生感应电流的原因是_____________________;
(2)线圈中产生的感应电流方向随圆盘转动而变化,其原因是_____________________;
(3)若将条形磁铁换成蹄形磁铁,闭合线圈放在蹄形磁铁的两极间,闭合线圈中__________(填“有”或“无”)感应电流产生。
相关例题
【例题】(2023·某某某某)在如图所示的装置中,条形磁铁固定不动,金属圆盘绕竖直轴OO'以角速度ω匀速转动。圆盘上放置一个矩形线圈abcd,线圈两端经导线连接到圆心处的电阻R上。下列说法正确的是( )
A. 线圈中产生感应电流的周期与圆盘的转速无关
B. 线圈中产生的感应电动势方向随圆盘转动而变化
C. 线圈中产生的感应电流方向随圆盘转动而变化
D. 线圈中产生的感应电流大小随圆盘转速增大而增大
【解析】(1)线圈中产生感应电流的原因是磁通量发生变化;
(2)由于磁场方向与线圈平面垂直,所以磁场方向随圆盘转动而变化,导致穿过线圈的磁通量发生变化,从而产生感应电流;
(3)由于磁场方向不变,所以线圈中没有感应电流产生。
故答案为:A;B;C;D。
【答案】(1)磁通量发生变化;(2)磁场方向随圆盘转动而变化;(3)无。
电磁感应是高中物理中的重要内容,常常出现在大题中。以下是一些常见问题:
1. 磁场中的导体棒在切割磁感线时,为什么会产生感应电流?
2. 磁场中的线圈在磁场中运动时,为什么会产生感应电动势?
3. 如何判断感应电流的方向?
4. 如何计算感应电动势的大小?
5. 为什么导体棒在磁场中运动会产生涡旋电场?
6. 为什么自感现象中只能阻碍电流的变化,而不是直接改变电流?
7. 如何理解电磁感应中的能量转化?
8. 如何应用楞次定律判断感应电流的方向?
9. 电磁感应现象在生活中的应用有哪些?
10. 如何理解磁通量变化与感应电动势的关系?
以下是一个相关例题:
题目:一个长为0.2m的直导线,通以1A的电流,置于磁感应强度为5T的匀强磁场中。求导线受到的安培力的大小和方向。
分析:根据安培力公式F=BIL,可求得导线受到的安培力大小为F=0.4N。由于磁场与导线方向垂直,因此导线受到的安培力方向垂直于磁场方向和导线方向所构成的平面。
解答:根据安培力公式,有
F=BIL=5×1×0.2=0.4N
由于磁场与导线方向垂直,因此导线受到的安培力方向垂直于磁场方向和导线方向所构成的平面。
这道题目考察了电磁感应的基本概念和安培力公式的应用,属于中等难度的题目。解答过程中需要理解磁场、电流、安培力等概念,以及应用这些概念解决实际问题的方法。
希望这些信息能对你有所帮助!