第九章 电磁感应

第九章电磁感应习题一、单选题1、在以下矢量场中，属保守力场的是（）A．静电场B．涡旋电场C．稳恒磁场D．变化磁场2、下列说法中正确的是（）A．闭合电路的导体做切割磁感应线的运动，电路中就一定有感应电流B．整个闭合回路从磁场中出来时，闭合电路中一定有感应电流C．穿过闭合回路的磁通量越大，越容易产生感应电流D．穿过闭合回路的磁感应线条数不变，但全部反向，在这个变化的瞬间闭合回路中有感应电流3、下列现象，属于电磁感应现象的是（）A．磁场对电流产生力的作用B．变化的磁场使闭合电路中产生电流C．电流周围产生磁场D．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化4、有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装磁铁（磁场方向向下），并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈，下列说法中不正确的是（）A．当列车运动时，通过线圈的磁通量会发生变化B．列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快C．列车运行时，线圈中会产生感应电流D．线圈中的感应电流的大小与列车速度无关5、有A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，使用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度，两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面，下面对于两管的描述中可能正确的是（）A．A管是用铜制成的，B管是用塑料制成的B．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的D．A管是用塑料制成的，B管是用胶木制成的6、关于电磁感应，下列叙述正确的是（）A．通电导体在磁场中受力，这种现象叫做电磁感应B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生电流C．电磁感应现象说明利用磁场可以产生电流D．电磁感应现象中，电能转化成机械能7、下列说法中正确的是（）A．感应电流的磁场，总是与引起感应电流的磁场方向相反B．感应电流的磁场，总是与引起感应电流的磁场方向相同C．楞次定律只能判断闭合回路中感应电流的方向D．楞次定律表明感应电流的效果总与引起感应电流的原因相对抗8、如图9-1所示，中有两条平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体，有匀强磁场垂直于导轨所在平面，方向如图，用I表示回路中的电流，下列说法中正确的是（）A．当AB不动而CD向右滑动，0I且沿顺时针方向B．当AB向左，CD向右滑动且速度大小相等时，0IC．当AB、CD都向右滑动且速度大小相等时，0ID．当AB、CD都向右滑动，且AB速度大于CD时，0I且沿逆时针方向图9-1图9-29、如图9-2所示，是测定自感系数很大的线圈L的直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测定完毕后，（）A．先断开1SB．先断开2SC．先拆除电流表D．先拆电阻R10、下列说法中正确的是（）A．通过导体的电流越大，产生的自感电动势就越大B．自感电动势总是要阻碍产生自感电动势的电流的变化C．自感电动势的大小只取决于流过导体本身电流的变化快慢D．自感电动势的方向取决于导体中电流的方向11、下列说法中正确的是（）A．按照线圈自感系数的定义式，I越小，L就越大B．自感是对线圈而言的，对一个无线圈的导线回路是不存在自感的C．位移电流只在平行板电容器中存在D．以上说法均不正确12、已知平行板电容器的电容为C，两极板间的电势差U随时间变化，其间的位移电流为（）A．tUCddB．tDddC．CUD．tCUdd二、判断题1、当一块磁体靠近闭合超导体时，超导体会产生强大电流，对磁体产生排斥作用，这种排斥力可使磁体悬浮在空中，磁悬浮列车采用了这种技术，磁体悬浮的基本原理是超导体使磁体处于失重状态。（）2、闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流。（）3、楞次定律实质上是能量守恒定律的反映。（）4、如图9-3所示，有一闭合的矩形导体框，框上M、N两点间连有一电压表，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，且框面与磁场方向垂直。当整个装置以速度v向右匀速平动时，框内磁通量不发生变化，故没有感应电流，所以M、N之间也没有电势差，电压表的示数为零。（）图9-3图9-4图9-55、如图9-4所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流突然增大时，线框整体受力向右。（）6、在图9-5中，多匝线圈L的电阻和电源内阻都忽略不计，两个电阻器的电阻均为R，开始时开关S断开，此时通过线圈L的电流强度为0I，现将开关S闭合，线圈L中有自感电动势产生。由于自感电动势有阻碍电流的作用，通过线圈L的电流强度将保持0I不变。（）7、将一磁铁插入一闭合电路线圈中，一次迅速插入，另一次缓慢插入，两次手推磁铁的力所作的功是不同的。（）8、由法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小tdd，则感应电动势与tdd的物理意义相同。（）三、填空题1、感应电动势的正负总是与磁通量的变化率tddm的正负。2、当导线棒作切割_________运动时，才会有动生电动势。3、产生动生电动势的非静电力是______________，其相应的非静电性电场强度kE___________；产生感生电动势的非静电力是______，激发感生电场的场源是_____________。4、一个作匀速直线运动的点电荷，能在周围空间产生的场有：____________。5、如图9-6所示，M、N为在同一平面内的两个同心导线环，试判断在下列情况下，它们的磁通量变化情况（选填“不变”、“变大”或“变小”）。(1)给M环通电，且电流逐渐增强，则N环磁通量将___________；(2)给N环通电，且电流逐渐减弱，则M环磁通量将___________；(3)给M环通以恒定电流，并将N环面积变大，则N环磁通量将_________；(4)给N环通以恒定电流，并将M环面积变大，则M环磁通量将_________。图9-6图9-7图9-86、有一闭合圆线圈放在变化的磁场中，线圈平面与磁感线垂直，要使线圈有扩张趋势，应使磁场________________（选填“增强”或“减弱”）。7、在匀强磁场B中，有一长为L的导体杆AC绕竖直轴AO以匀速转动，如图9-7所示。已知AC与AO的夹角为，则AC中的感应电动势为______________；方向______________________。8、如图9-8所示，设一圆线圈处于载有变化电流的长直螺线管的中部，圆线圈的半径为0r、电阻为R。螺线管的截面积为S，若圆线圈回路中有一稳定的感应电流i，则长直螺线管内磁场随时间的变化率为tBdd____________（忽略圆线圈感应电流i产生的磁场）。9、一个矩形线圈与通有相同大小电流的平行直导线在同一平面，而且处在两导线的中央，如图9-9所示。(1)若两电流同向时，穿过线圈的磁通量是否为零______；若两电流同向且随时间均匀增大时，线圈中有无感应电流_______。(2)若两电流反向时，穿过线圈的磁通量是否为零______；若两电流反向且随时间均匀增大时，线圈中有无感应电流_______。图9-9图9-10图9-1110、用绝缘导线绕一圆环，环内有一用同样材料导线折成的内接正方形线框，如图9-10所示，把它们放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，当匀强磁场均匀减弱时，圆环中与正方形线框中感应电流大小之比为___________。11、如图9-11所示电路中，L为自感系数较大的线圈，开关接通时，L上电流为1A，电阻1R上的电流为0.5A。当开关S突然断开时，1R上的电流由________A开始减小，方向向_____________（填“左”或“右”）。12、实验室中一般可获得的强磁场约为2.0T，强电场约为6101V/m，则相应的磁场能量密度mw______________，电场能量密度ew____________。由此可知_________场更有利于储存能量。四、简答题1、在法拉第电磁感应定律tddi中，负号的意义是什么？你是如何根据负号来确定感应电动势方向的？2、当我们把条形磁铁沿铜质圆环的轴线插入铜环中时，铜环中有感应电流和感应电场吗？如用塑料圆环替代铜质圆环，环中仍有感应电流和感应电场吗？3、互感电动势与哪些因素有关？要在两个线圈间获得较大的互感，应该用什么办法？4、两个相距不太远的平面圆线圈，怎样放置可使其互感系数近似为零（设其中一线圈的轴线恰通过另一线圈的圆心）。5、什么是位移电流？什么是全电流？位移电流与传导电流有什么异同？6、变化电场所产生的磁场，是否也一定随时间发生变化？变化磁场所产生的电场，是否也一定随时间发生变化？五、计算题1、一铁心上绕有线圈100匝，已知铁心中磁通量与时间的关系为)Wb(100sin100.85t，求在2100.1t秒时，线圈中的感应电动势。2、如图9-12所示，用一根硬导线弯成半径为r的一个半圆。使这根半圆形导线在磁感强度为B的匀强磁场中以频率f绕轴线ab旋转，整个电路的电阻为R，求感应电流的表达式和最大值。图9-12图9-133、有两根相距为d的无限长平行直导线，它们通以大小相等流向相反的电流，且电流均以tIdd的变化率增长。若有一边长为d的正方形线圈与两导线处于同一平面内，如图9-13所示，求线圈中的感应电动势。4、如图9-14所示，在一“无限长”直载流导线的近旁放置一个矩形导体线框。该线框在垂直于导线方向上以匀速率v向右移动。求在图示位置处线框中的感应电动势的大小和方向。图9-14图9-155、在半径为R的圆柱形体积内，充满磁感应强度为B的均匀磁场。有一长为L的金属棒放在磁场中，如图9-15所示，设磁场在增强，并且tBdd为已知常量，求棒中的感生电动势，并指出哪端电势高。图9-16图9-176、AB和BC两段导线，其长均为10cm，在B处相接成30°角。若使导线在均匀磁场中以速度v=1.5m/s运动，方向如图9-16所示，磁场方向垂直于纸面向内，磁感应强度B=2.5×10-2T，问A、C两端之间的电势差为多少？哪一端电势高？7、一金属细棒OA长为l=0.4m，与竖直轴OZ的夹角为30°角，放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向如图9-17所示。细棒以每秒50转的角速度绕OZ轴转动（与OZ轴的夹角不变），试求O、A两端间的电势差。8、一个电阻为R，自感系数为L的线圈，将它接在一个电动势为)(t的交变电源上，线圈的自感电动势tILddL，求流过线圈的电流。9、半径为2.0cm的螺线管，长30.0cm，上面均匀密绕1200匝线圈，线圈内为空气。试求：(1)这螺线管中自感系数；(2)如果在螺线管中电流以3.0×102A/s的速率改变，在线圈中产生的自感电动势多大？10、一根很长的同轴电缆，由半径为a和b的两圆筒组成，电流由圆筒流向负截，经外圆筒返回电源。求长度为l的一段电缆的自感系数。11、一圆环形线圈a由50匝细线绕成，截面积为4cm2，放在另一个匝数等于100匝，半径为20cm的圆环形线圈b的中心，两线圈同轴。试求：(1)两线圈的互感系数；(2)当线圈a中的电流以50A/s的变化率减少时，线圈b内磁通量的变化率；(3)线圈b的感生电动势。12、两个平面线圈，圆心重合地放在一起，但轴线正交。二者的自感系数分别为L1和L2，以L表示二者相连结时的等效自感，试求：(1)(1)两线圈串联时的等效自感L；(2)(2)两线圈并联时的等效自感L；13、真空中两只长直螺线管1和2长度相等，均属单层密绕，且匝数相同，两管直径之比412DD1。当两者都通过相同电流时，求所贮存的磁能比21mmWW。14、把一个L=3H的线圈和一个电阻R=10Ω的电阻器串联后，突然接到电动势ε=3.0V的电源池两端，组成RL电路，电池内阻不计。在电路接通时间为1个时间常数（30.0RL秒）时，试求：(1)电池供给能量的功率为多少？(2)电阻器上产生焦耳热的功率为多少？(3)当电流达到稳定值后，磁场中储藏的能量是多少？15、设导体中存在电场，电场强度为tEcosm，导体的