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(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(共12小题,每小题5分,共60分。1~7题为单项选择题,8~12题为多项选择题)
1.如图1所示,通电直导线右边有一个矩形线框,线框平面与通电直导线共面。若使线框逐渐远离(平动)通电导线,则穿过线框的磁通量将( )
图1
A.逐渐减小
B.逐渐增大
C.保持不变
D.不能确定
解析 由通电直导线磁场分布可知,线框右移磁通量减小,故选项A正确。
答案 A
2.如图2,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若( )
图2
A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向
B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向
C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向
D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向
解析 根据楞次定律,当金属圆环上、下移动时,穿过圆环的磁通量不发生变化,故没有感应电流产生,故选项A、B错误;当金属圆环向左移动时,则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强,故根据楞次定律可以知道,产生的感应电流为顺时针方向,故选项C错误;当金属圆环向右移动时,则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强,故根据楞次定律可以知道,产生的感应电流为逆时针方向,故选项D正确。
答案 D
3.下列哪些做法可以减少涡流的产生( )
A.在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯
B.电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成
C.在电磁冶金中,把交变电流改成直流
D.一些大型用电器采用特制的安全开关[来源:学科网ZXXK]
解析 在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯,是为了增强线圈的磁通量,与涡流无关,选项A错误;在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象,要损耗能量,不用整块的硅钢铁芯,用相互绝缘的硅钢片叠合而成,其目的是为了减小涡流,选项B正确;在电磁冶金中,是利用涡流产生的热量,把交变电流改成直流则不能使用,选项C错误;一些大型用电器采用特制的安全开关是为了防止断电时由于自感产生高压,与涡流无关,选项D错误。
答案 B
4.如图3所示,两个完全相同的矩形导线框A、B在靠得很近的竖直平面内,线框的长边均处于水平位置。线框A固定且通有电流I,线框B从图示位置由静止释放,在运动到A下方的过程中( )
图3[来源:学#科#网Z#X#X#K]
A.穿过线框B的磁通量先变小后变大
B.线框B中感应电流的方向先顺时针后逆时针
C.线框B所受安培力做负功
D.线框B的机械能先减小后增大
解析 当线框B与线框A重合时,穿过线框B的磁通量最大,故穿过线框B的磁通量变化情况是先向外增加再向里增加,然后又向外增加,选项A错误;由楞次定律可知,线框B中的感应电流方向为先顺时针后逆时针再顺时针,选项B错误;线框B所受的安培力要阻碍线框B的运动,故安培力做负功,线框B的机械能一直减小,选项C正确,D错误。
答案 C
5.如图4所示,边长为L的正方形导线框质量为m,由距磁场H高处自由下落,其下边ab进入匀强磁场后,线框开始做减速运动,直到其上边cd刚刚穿出磁场时,速度减为ab边刚进入磁场时的一半,磁场的宽度也为L,则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为(已知重力加速度为g)( )
图4
A.2mgL
B.2mgL+mgH
C.2mgL+mgHmgH
D.2mgL+
解析 设线框刚进入磁场时的速度为v1,刚穿出磁场时的速度v2=①
线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L。
由题意得mgH=②mv
由能量守恒定律得
+Q③[来源:Z_xx_k.Com]mv+mg·2L=mv
由①②③得Q=2mgL+mgH。选项C正确。
答案 C
6.A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成,它们的半径之比rA∶rB=2∶1,在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直于两导线环所在的平面,如图5所示。在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中,不考虑A、B环之间的影响,下列说法正确的是( )
图5
A.两导线环内所产生的感应电动势相等
B.A环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势
C.流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶4
D.流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶1
解析 某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量,设磁场区域的面积为S,则Φ=BS,由E=,选项C、D错误。==(S1为导线的横截面积),l=2πr,所以,R=ρ=1,所以选项A正确,B错误;I=S(S为磁场区域面积),对A、B两导线环,有=
答案 A
7.如图6所示,紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的