《磁通量正负变化与电量问题》磁通量正负变化与电量问题 - 人教版高考物理复习物理知识点练习 - 读趣百科

《磁通量正负变化与电量问题》磁通量正负变化与电量问题

1单选题

物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电量．如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度．已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R．若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为(　　)

A
$\frac {qR}{S}$
B
$\frac {qR}{nS}$
C
$\frac {qR}{2nS}$
D
$\frac {qR}{2S}$

题目答案

C

答案解析

分析：

线圈翻转导致穿过线圈的磁通量发生变化，根据法拉第电磁感应定律E=n$\frac {△∅}{△t}$可求出感应电动势大小，再由闭合电路欧姆定律I=$\frac {E}{R}$可求出感应电流大小，根据电量的公式q=It，可列出关于电荷量的表达式，从而可测出磁感应强度．

解答：

解：由法拉第电磁感应定律：E=n$\frac {△∅}{△t}$可求出感应电动势大小，再由闭合电路欧姆定律I=$\frac {E}{R}$可求出感应电流大小，

根据电量的公式q=It，可得q=n$\frac {△∅}{R}$．

由于开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻转180°，则有△∅=2BS

所以由上公式可得：q=n$\frac {2BS}{R}$，则磁感应强度B=$\frac {qR}{2nS}$，故C正确，ABD错误；

故选：C．

点评：

考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电量表达式，同时注意磁通量虽然是标量，但注意线圈分正反面，从而导致磁通量有正负．还有磁通量与线圈匝数无关，但感应电动势与线圈匝数有关．

纠错重做

2多选题

(多选)今将条形磁铁缓慢地或迅速地全部插入一闭合线圈中，试比较在上述两过程中，不发生变化的物理量是

（　　）

A
磁通量的变化量
B
外力所做的功
C
感应电动势的平均值
D
通过线圈导线横截面的电量

题目答案

AD

答案解析

分析：

根据产生感应电流的条件分析有无感应电流产生．φ再根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的大小，由欧姆定律分析感应电流的大小．再由q=It可确定导体某横截面的电荷量等于磁通量的变化与电阻的比值．

解答：

解：A、当条形磁铁插入线圈的瞬间，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流．条形磁铁第一次缓慢插入线圈时，磁通量增加慢．条形磁铁第二次迅速插入线圈时，磁通量增加快，但磁通量变化量相同．故A正确；

B、根据法拉第电磁感应定律E=$\frac {△Φ}{△t}$第二次线圈中产生的感应电动势大，感应电流：I=$\frac {E}{R}$也大，外力做的功转化为内能：W=Q=I_Rt=$\frac {E}{R}$t=$\frac {($\frac {△Φ}{t}$)}{R}$t=$\frac {(△Φ)}{Rt}$所以外力做的功与所用的时间成反比，即速度越快，外力做的功越多．故B错误；

C、根据法拉第电磁感应定律E=$\frac {△Φ}{△t}$第二次线圈中产生的感应电动势大，故C错误；

D、根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的大小，由欧姆定律分析感应电流的大小．再由q=It可确定导体某横截面的电荷量等于磁通量的变化与电阻的比值，由于磁通量变化量相同，电阻不变，所以通过导体横截面的电荷量不变，故D正确；

故选：AD

点评：

本题考查对电磁感应现象的理解和应用能力．感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，首先前提条件电路要闭合．磁通量的变化率与感应电动势有关，感应电流的大小与感应电动势大小有关，而通过横截面的电荷量却与通过线圈的磁通量变化及电阻阻值有关．

纠错重做

3多选题

(多选)把一条形磁铁插入同一闭合线圈中，一次是迅速插入，另一次是缓慢插入，两次初、末位置均相同，则在两次插入过程中（　　）

A
磁通量变化量相同
B
磁通量变化率相同
C
通过线圈某一横截面上的电荷量相同
D
线圈中电流做功相同

题目答案

AC

答案解析

分析：

根据产生感应电流的条件分析有无感应电流产生．再根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的大小，由欧姆定律分析感应电流的大小．再由q=It可确定导体某横截面的电荷量等于磁通量的变化与电阻的比值．

解答：

解：A、B、当条形磁铁插入线圈的瞬间，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流．条形磁铁第一次迅速插入线圈时，磁通量增加快；条形磁铁第二次缓慢插入线圈时，磁通量增加慢，磁通量变化率不同，但磁通量变化量相同．故A正确，B错误；

C、根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的大小，由欧姆定律分析感应电流的大小．再由q=It可确定导体某横截面的电荷量等于磁通量的变化与电阻的比值q=$\frac {△Φ}{R}$，由于磁通量变化量相同，电阻不变，所以通过导体横截面的电荷量不变，故C正确；

D、根据法拉第电磁感应定律第一次线圈中产生的感应电动势大，电流做的功等于W=qE，由于q相同，故第一次电流做功多．故D错误．

故选：AC．

点评：

本题考查对电磁感应现象的理解和应用能力．感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，首先前提条件电路要闭合．磁通量的变化率与感应电动势有关，感应电流的大小与感应电动势大小有关，而通过横截面的电荷量却与通过线圈的磁通量变化及电阻阻值有关．

纠错重做

4多选题

(多选)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框，原先整个置于有界匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框沿四个不同方向匀速平移出磁场，如图所示，线框移出磁场的整个过程（　　）

A
四种情况下流过ab边的电流的方向都相同
B
①图中流过线框的电量与v的大小无关
C
②图中线框的电功率与v的大小成正比
D
③图中磁场力对线框做的功与v_成正比

题目答案

AB

答案解析

分析：

根据楞次定律判断感应电流方向．用焦耳定律研究热量．根据法拉弟电磁感应定律研究电量．

解答：

解：A、四种情况磁通量均减小，根据楞次定律判断出感应电流方向均为顺时针方向．故A正确．

B、由感应电量q=$\frac {△Φ}{R}$，△Φ相同，则电量相同，与v的大小无关，B正确；

C、线框的电功率等于热功率P=$\frac {E}{R}$=$\frac {B_L_V}{R}$，与v_成正比，C错误；

D、磁场力对线框做的功等于电阻丝产生的焦耳热，W=Q=$\frac {E}{R}$t=$\frac {(BLV)}{R}$×$\frac {L}{V}$=$\frac {B_L_V}{R}$可见，W与v成正比，D错误．

故选AB

点评：

本题的方法是用相同的量表示焦耳热和功率．用经验公式感应电量q=n$\frac {△Φ}{R}$，分析磁通量变化大小来确定．这是常用的方法．

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5多选题

(多选)面积为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图所示的磁场中，图甲中是磁感应强度为B_0的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕OO′轴匀速转动，图乙中磁场变化规律为B=B_0cos$\frac {2πt}{T}$，从图示位置开始计时，则(　　)

A
两线圈的磁通量变化规律相同
B
两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同
C
经相同的时间t(t＞T)，两线圈产生的热量不同
D
从此时刻起，经$\frac {T}{4}$时间，流过两线圈横截面的电荷量相同

题目答案

AD

答案解析

分析：

先求出甲线圈的角速度，再根据φ=BScosωt求出其磁通量的表达式，根据φ=BS求出乙线圈磁通量的表达式，进行比较即可解题．

解答：

解：由于甲线圈在磁场中以周期T绕OO′轴作匀速转动，

所以其角速度为ω=$\frac {2π}{T}$，其磁通量为：φ=BScosωt=B_0Scos$\frac {2π}{T}$t，

乙线圈的磁通量为：φ=BS=B_0Scos$\frac {2π}{T}$ t，

所以两线圈在面积相同的情况下两者的磁通量的变化规律相同，那么两者实际产生的交流电是相同的，

因此两线圈中感应电动势达到最大值的时刻、两线圈中产生的交流电流的有效值、及任意时间内流过线圈截面的电量都是相同的，故A正确，B错误，

C、因它们的有效值相同，当经相同的时间t(t＞T)，两线圈产生的热量相同，故C错误．

D、由上分析可知，根据q=$\frac {△φ}{R}$，可知，当经$\frac {T}{4}$时间，两线圈横截面的电荷量相同，故D正确；

故选：AD．

点评：

解决本题的关键是能求出两线圈的磁通量的瞬时表达式，再根据表达式求解，难度适中．

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6填空题

如图所示，以边长为50cm的正方形导线框，放置在B=0.40T的匀强磁场中．已知磁场方向与水平方向成37°角，线框电阻为0.10Ω，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电量q=C．

填空题答案仅供参考

题目答案

1.4

答案解析

分析：

根据法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律与电阻定律，并由电量表达式，即可求解；

解答：

解：线框在转动过程中产生的平均感应电动势E=$\frac {△∅}{△t}$

在线框中产生的平均感应电流I=$\frac {E}{R}$

转动过程中通过导线某横截面的电荷量q=I△t

联立，解得：q=$\frac {△∅}{R}$

从线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中，△∅=BSsin37°+BScos37°=1.4×0.4×0.5_=0.14Wb；

所以通过导线横截面积的电量q=$\frac {0.14}{0.1}$=1.4C．

故答案为：1.4C．

点评：

考查法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律，及其电阻定律的应用，掌握电量与安培力的表达式，注意平均感应电动势与瞬时感应电动势的区别，并掌握这两种电动势的求法．

纠错重做