工科物理大作业09-电磁感应与电磁场

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1、09电磁感应与电磁场一、选择题（在下列各题中，均给出了4个~5个答案，其中有的只有1个是正确答案，有的则有几个是正确答案，请把正确答案的英文字母序号填在题后的括号内）图9-11．如图9-1所示，在无限长载流直导线旁，放置一圆形导体线框，且线框平面与直导线共面。则在下列情况下线框会产生感应电动势的是：A．线框与直导线相对静止；B．线框的速度v沿纸面向上运动；C．直导线的电流，线框与直导线相对静止；D．线框绕过圆心O且垂直纸面的轴以角速度w转动；E．线框以速度v向右远离直导线运动。（C、E）[知识点]法拉第电磁感应定律，由磁通量变化判断。[分析与解答

2、]判断线框在磁场中是否有感应电动势，只要看通过它的磁通量是否发生变化即可，在A、B、D所示线圈中没有感应电动势因为磁通量不变化；在C所示线框中有感应电动势，因为直导线电流在变化，磁场B在变化，则会发生变化；而在E所示线框中也有感应电动势，因为离直导线越远，磁场越弱，减小；。图9-22．如图9-2所示，通过导体线圈的磁感线减少了，则线圈内感应电动势的方向为：A．顺时针；B．逆时针；C．；D．无法判断。（B）[知识点]的负号意义。[分析与解答]由楞次定理知，原来磁场方向向上并减弱，磁通量减少了，感应电流产生的磁场要阻碍向上的磁通量的减少，则会“减则同

3、”，即其方向会与变化的磁场相同，则由右手螺旋法则知线圈内感应电动势的方向为逆时针。图9-3(a)3．如图9-3(a)所示，将一根导线弯折成半径为R的3/4圆周abcde，置于均匀磁场B中，当导线沿aoe的分角线方向以v向右运动时，导线中产生的感应电动势为：A．；B．0；C．；D．。（D）[知识点]补偿法，动生电动势分析与计算.图9-3(b)[分析与解答]将圆弧导线abcde的a、e端用一直导线连接，形成如图9-3(b)所示的闭合回路。当回路整体以速度v向右运动时，通过回路的磁通量不变，由法拉第电磁感应定律知，回路中电动势之和为零。即又由动生电动势

4、公式分析可知直导线ea电动势为则从上分析可知，导线abcde中的电动势与直导线ea电动势大小必相等，即圆弧形导线abcde上的电动势为，负号表示其方向相反图9-44.如图9-4所示，M、N为水平面内的两根平行金属导轨，ab与cd为垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直导线，外磁场B垂直于水平面且向上，当外力使ab向右平移时，则cd的运动情况为：A．不动；B．转动；C．向左移动；D．向右移动。（D）[知识点]动生电动势与安培力。[分析与解答]由于直导线ab处于均匀磁场B中，且速度、磁场与杆的方向三者垂直，有电动势，电动势的方向就是的方向，则当ab向右

5、平移时，会在abcda闭合回路中形成方向为b→a→d→c顺时针的感应电流；又由安培定律知，直导线cd会受到向右的安培力的作用，直导线将会向右移动。5．如图9-5所示，一导体棒ab，长为L，处于均匀磁场B中，绕通过c点垂直于棒的轴在水平面内转动，已知。则导体棒中感应电动势和a、b两端点的电势大小关系为：A．，；B．，；C．，；D．，有时，有时。（A）图9-5[知识点]动生电动势判断与计算。[分析与解答]以c点为原点，建立如图所示坐标，在导体棒上任选一线元，其上的动生电动势为整个导体棒上的电动势为即感应电动势的方向为b→a，则a点电动势高于b点，即。

6、6．如图9-6(a)所示，在圆柱形区域内分布着均匀磁场B，且为正的恒量，现将ao、ob、ab、和cd5段导线置于图示位置，则下列说法正确的是：图9-6(a)A．由于a、b两点电势确定，所以ab和aob上感生电动势相同，即；B．cd导线处于的空间，故=0；C．在该区域内，变化磁场激发的涡旋电场强度，故，；D．、均垂直于Ek，故。（D）[知识点]感生电动势的概念、分析。图9-6(b)[分析与解答]在如图9-6(b)所示的变化磁场中，在空间产生感生电场，感生电场线的分布是以o为圆心的一系列同心圆，各点的感生电场方向沿着圆周的切线方向。由于oa和ob与感

7、生电场的方向正交，由电动势定义知，，，则；而ab导线处在感生电场中，且感生电场沿ab的分量不为零，则，且方向由a指向b，即。cd导线虽处在磁场以外，但该空间仍有感生电场分布，且感生电场沿cd的分量不为零，则。经计算知，圆柱形区域内涡旋电场强度为，即。且有、，式中为三角形的面积，为扇形的面积，则，但。7．在下列关于自感和位移电流的表述中，正确的是：A．自感系数的定义式为，所以，I越大，L越大；B．自感是对线圈而言的，对直导线回路不存在自感问题；C．位移电流的本质是变化的电场；D．位移电流只在平板电容器中存在，但它能激发磁场；E．位移电流是电荷的定向

8、运动产生的，也能激发磁场。（C）[知识点]自感系数L和位移电流的概念。[分析与解答]线圈的自感系数L是反映线圈电磁惯性大小的物理量，它只