第四章 第5节 电磁感应现象的两类情况
1.(多选)(2017·河南省洛阳市高二上学期期末)如图所示,一个闭合导线圈静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,而使电路中产生了感生电动势。下列说法正确的是( AC )
A.磁场变化时,会在空间激发一种电场
B.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C.使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D.从上向下看,当磁场增强时,线圈中有逆时针电场
解析:磁场变化时,会在空间激发一种电场,故A正确;因线圈处于激发的电场中,电场力使电荷定向移动,从而产生了感生电流,故B错误,C正确;假如磁场变强,则感应电流的磁场方向向下,俯视时感应电流方向为顺时针,D错误。
2.(2016·吉林一中高二下学期开学检测)如图甲,匝数n=2的金属线圈(电阻不计)围成的面积为20cm2,线圈与R=2Ω的电阻连接,置于竖直向上、均匀分布的磁场中。磁场与线圈平面垂直,磁感应强度为B;B-t关系如图乙,规定感应电流i从a经过R到b的方向为正方向,忽略线圈的自感影响。则下列i-t关系图正确的是( D )
解析:在0-2s内,E1=nS=2×20×10-4×V=6×10-6V,感应电流为:i==3×10-6A,根据楞次定律可知,电流方向为从a经过R到b,正方向的电流;在2s-5s内,E2=nS=2×20×10-4×V=4×10-6V,感应电流为:i==2×10-6A,根据楞次定律可知,电流方向为从b经过R到a,负方向的电流;故选项D正确,故选D。
3.(2017·内蒙古巴市一中高二下学期期中)如图所示,两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场,有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行,现使此线框向右匀速穿过磁场区域,运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则下列各图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律( D )
解析:进入磁场时切割磁感线,根据右手定则可知,电流方向为逆时针,当开始出磁场时,回路中磁通量减小,产生的感应电流为顺时针;不论进入磁场,还是出磁场时,由于切割的有效长度变小,导致产生感应电流大小变小,故ABC错误,D正确;故选D。
4.(多选)(2018·河北省衡水中学滁州分校高二下学期月考)如图甲所示,电阻不计且间距为L=1m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端连接阻值为R=2Ω的电阻,虚线OO′下方有垂直于导轨平面向内的匀强磁场。现将质量为m=0.3kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放,下落过程中与导轨保持良好接触且始终水平。在金属杆ab下落0.3m的过程中,其加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示。已知ab进入磁场时的速度v0=2.0m/s,取g=10m/s2。则下列说法正确的是( ACD )
A.进入磁场后,金属杆ab中电流的方向由a到b
B.匀强磁场的磁感应强度为2.0T
C.金属杆ab下落0.3m时,其速度为1.0m/s
D.金属杆ab下落0.3m的过程中,R上产生的热量为0.75J
解析:进入磁场后,根据右手定则判断可知金属杆ab中电流的方向由a到b,故A正确;由乙图知,刚进入磁场时,金属杆的加速度大小a0=10m/s2,方向竖直向上。由牛顿第二定律得:BI0L-mg=ma0,则有I0==,联立得-mg=ma0,代入得:B=T,故B错误;下落0.3m时,通过a-h图象知a=0,表明金属杆受到的重力与安培力平衡有mg=BIL,其中I==,联立得v==1m/s,故C正确;从开始到下落的过程中,由能的转化和守恒定律有mgh=Q+mv2,代入数值有Q=m(gh-v2)=0.3×(10×0.3-×12)J=0.75J,故D正确。