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微练72 电磁感应中的电路和图像问题
1.C 金属棒产生的感应电动势为E=BLv=0.2×0.3×5 V=0.3 V,故A错误;电路的总电阻为R=1 Ω+=3 Ω,通过金属棒的感应电流为I= A=0.1 A,故B错误;电容器两端的电压为U=E-Ir=0.3 V-0.1×1 V=0.2 V,故C正确;电容器所带电荷量为Q=CU=0.3×10-6×0.2 C=6×10-8 C,故D错误。
2.B 金属棒运动中产生的感应电动势始终等于电容器两端的电压,设金属棒在极短时间Δt内的速度变化量为Δv,则ΔU=BLΔv=BLaΔt,回路中的电流I==CBLa,对金属棒有F-BIL=ma,联立可得a=,恒力F不变,a为一定值,则金属棒做匀加速直线运动,D错误;金属棒的速度v=at,为过原点的倾斜直线,A错误;金属棒运动的位移x=at2,为抛物线的一部分,C错误;流过金属棒的电荷量q=It=CBLat,为过原点的倾斜直线,B正确。
3.AD 由右手定则判断出OA中电流方向由O→A,可知通过电阻R1的电流方向为P→R1→O,故A正确;OA杆产生的感应电动势为E=,将OA杆当成电源,外部电路R1与R2并联,则A、O两点间的电势差为U=,故B错误;通过OA杆的电流为I=,转过角度所用时间为t=,通过OA杆的电荷量为q=It=,故C错误;转过角度的过程中,外力做的功为W=EIt=,故D正确。
4.ACD 导体棒进入磁场前,根据楞次定律判断,回路中的电流为逆时针方向,1 s后磁场变为匀强磁场,导体棒刚好进入磁场切割磁感线,根据右手定则可知,回路中的电流为顺时针方向,故A正确;导体棒进入磁场前,闭合回路中有磁场通过的有效面积不变,磁感应强度均匀变大,由法拉第电磁感应定律,回路中的电动势为E=×(0.4cos 45°)2V=0.04 V,故B错误;导体棒切割磁感线的最大感应电动势为E′=BLv=0.2 V,则电流强度最大值为I==0.2 A,导体棒在运动过程中受到的最大安培力为F=BIL=0.04 N,故C正确;导体棒进入磁场到bd的时间为Δt==0.2 s,导体棒通过三角形abd区域时电流I随时间t的关系为I==t-1,(1.0 s ≤ t ≤1.2 s),可知导体棒通过三角形abd区域时电流I随时间t均匀增大,故D正确。
5.D 由楞次定律可得,电容器上板带正电,下板带负电。对颗粒由平衡条件可知,颗粒带负电,故A错误;由法拉第电磁感应定律可得U=E=NS1,由平衡可知mg=qE=q,联立解得m=,故B错误;t1~t2时间内,螺线管中产生恒定的电动势,则电路中无电流,则a、b两点电势相等,故C错误;电容器的电容为C=,两板间的电势差为U=E=NS1,联立得电容器极板带电量大小为Q=CU=,故D正确。
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微练72 电磁感应中的电路和图像问题
1.如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为0.2 T、方向垂直纸面向里,金属棒AB的长度为0.3 m,与足够长导轨间距相同且接触良好,电容器的电容为0.3 μF,金属棒的电阻为1 Ω,电路两侧的电阻均为4 Ω,电路中其余电阻不计,当金属棒以5 m/s的速度匀速向左运动时,下列说法正确的是( )
A.金属棒产生的感应电动势为0.2 V
B.通过金属棒的感应电流为0.2 A
C.电容器两端的电压为0.2 V
D.电容器所带电荷量为4×10-8 C
2.如图所示,两根平行长导轨水平固定,左端接一电容C(初始时不带电),光滑金属棒垂直导轨放置,金属棒和导轨的电阻不计,导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场。t=0时刻,金属棒在水平恒力F的作用下由静止开始运动,运动中金属棒与导轨始终垂直且接触良好,则金属棒运动中的速度v、流过金属棒的电荷量q、金属棒运动的位移x、加速度a随时间t的变化关系可能正确的是( )
3.(多选)如图,PAQ为一段固定于水平面上的光滑圆弧导轨,圆弧的圆心为O,半径为L。空间存在垂直于导轨平面向下,磁感应强度大小为B的匀强磁场。电阻为R的金属杆OA与导轨接触良好,图中电阻R1=R2=R,其余电阻不计。现使OA杆在外力作用下以恒定角速度ω绕圆心O顺时针转动,在其转过的过程中,下列说法正确的是( )
A.通过电阻R1的电流方向为P→R1→O
B.A、O两点间的电势差为
C.通过OA杆的电荷量为
D.外力做的功为
4.(多选)如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4 m。导轨右端接有阻值R=1 Ω的电阻,导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好。导体棒及导轨的电阻均不计,导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,bd连线与导轨垂直,长度也为L。从0时刻开始,磁感应强度B的大小随时间t变化规律如图(b)所示;同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1 s后刚好进入磁场。若使棒在导轨上始终以速度v=1 m/s做直线运动,则( )
(a) (b)
A.导体棒进入磁场前后,回路中的电流方向相反
B.导体棒进入磁场前,回路中的电动势为0.08 V
C.导体棒在运动过程中受到的最大安培力为0.04 N
D.导体棒通过三角形abd区域时电流I随时间t均匀增大
5.由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如图(a)所示。其中,螺线管匝数为N,横截面积为S1;电容器两极板间距为d,极板面积为S2,板间介质为空气(可视为真空,相对介电常数为1)。螺线管位于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B随时间t变化的B-t图像如图(b)所示。一带电量为q的颗粒在t1~t2时间内悬停在电容器中,重力加速度大小为g,静电力常量为k,电容器电容为C=。则( )
(a) (b)
A.颗粒带正电
B.颗粒质量为
C.t1~t2时间内,a点电势高于b点电势
D.电容器极板带电量大小为
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