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特色小卷16 电磁感应的电路与图像综合问题
[时间:50分钟 满分:100分]
一、单项选择题(每小题6分,共7题,共42分)
如图甲所示,圆形导线框与电阻R串联,框内有变化的磁场,取由a经R流向b为感应电流iR的正方向,测得iR随时间t变化的图像如图乙所示,取垂直纸面向里为磁场的正方向,则描述磁感应强度B随时间t变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
如图所示,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
轻质细线吊着一质量为m=0.4 kg、边长为L=1 m、匝数n=10的正方形线圈,其总电阻为R=1 Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。则下列判断错误的是( )
A.线圈中的感应电流大小为1.0 A
B.0~6 s内线圈产生的焦耳热为1.5 J
C.t=0时轻质细线的拉力大小为3.0 N
D.0~6 s内通过导线横截面的电荷量为3.0 C
如图所示,有上、下平行放置的两个宽度均为L=0.5 m的光滑平行金属导轨,左端连接阻值分别为r1=2 Ω、r2=4 Ω的电阻,右端与竖直放置的两个半径均为R=0.1 m的半圆形金属轨道连接在一起。该装置处在竖直向上、磁感应强度B=2 T的匀强磁场中。长为L、质量m=2 kg的金属棒PQ以v0=2 m/s的速度从图示位置开始向右运动,到圆弧轨道的最高点时金属棒对轨道的压力恰好为零。金属棒与导轨接触良好,重力加速度g取10 m/s2,不计导轨及金属棒的电阻,则下列说法正确的是( )
A.金属棒从轨道飞离后,落地前棒两端的电势差小于1 V
B.金属棒从轨道飞离后,落地前棒两端的电势差大于1 V
C.棒在轨道上运动的整个过程中,流过电阻r1的电荷量为 C
D.棒在轨道上运动的整个过程中,流过电阻r1的电荷量为 C
如图所示,三条水平虚线L1、L2、L3之间有宽度均为L的两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,两区域内的磁感应强度大小相等,方向相反,正方形金属线框abcd的质量为m,边长为L,开始ab边与边界L1重合,对线框施加拉力F使其匀加速通过磁场区,以顺时针方向电流为正,下列关于感应电流i和拉力F随时间变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
如图所示,固定在水平面上的半径为r=0.1 m的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B=4 T的匀强磁场。长为l=0.2 m、单位长度电阻为R0=10 Ω的金属棒,一端与圆环接触良好,另一端固定在竖直导电转轴OO′上,随轴以角速度ω=100 rad/s匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有下图所示的电路,电阻R1和R2阻值均为1 Ω,不计其他电阻和摩擦,下列说法正确的是( )
A.棒产生的电动势为8 V
B.通过电流表的电流方向自右向左,示数为1 A
C.导体棒消耗的电功率为1 W
D.电阻R2消耗的电功率为 W
如图所示,空间存在垂直于纸面向内的匀强磁场B,现有用细软导线围成的三角形导体框ABC,其中A、B两点固定在半径为R的圆O1的直径两端,C点一直沿着圆弧做角速度为ω的匀速圆周运动,则导线框ABC上的C点从A点出发,逆时针运动一周(时间为T)过程中产生的感应电动势(取电流B到A的方向为电动势的正方向)随时间的变化图线正确的是( )
A. B.
C. D.
二、不定项选择题(每小题8分,全部选对得8分,选对但不选全得4分,有错误选项不得分,共3题,共24分)
如图所示,两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,导轨间距最窄处为一狭缝,取狭缝所在处O点为坐标原点,狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ,一电容为C的电容器与导轨左端相连,导轨上的金属棒与x轴垂直,在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动,忽略所有电阻,下列说法正确的是( )
A.通过金属棒的电流为2BCv tan θ
B.金属棒到达x0时,电容器极板上的电荷量为2BCvx0tan θ
C.金属棒运动过程中,电容器的上极板带负电
D.金属棒运动过程中,电容器储存的电场能与时间的平方成正比
如图甲所示,虚线MN是斜面上平行于斜面底端的