内容正文:
第二章《电磁感应》高分必刷巩固达标检测卷
一:单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.以下现象利用了电磁阻尼规律的是( )
A.①②④ B.②③④ C.①③④ D.①②③
【答案】D
【详解】①因条形磁场的振动,导致穿过线圈的磁通量发生变化,从而产生感应电流,感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用,能使振动的条形磁铁快速停下来,这是利用了电磁阻尼的作用,故①正确;
②强磁铁下落导致穿过铝管的磁通量变化,从而产生感应电流,感应电流对强磁铁的相对铝管的运动有阻碍作用,形成感应磁场阻碍磁铁的下落,这是利用了电磁阻尼规律,故②正确;
③当金属圆盘转动时,导致切割磁感应线,从而形成感应电流,感应电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用,能使铝盘迅速停下来,这是利用电磁阻尼规律,故③正确;
④当转动磁铁时,导致穿过线圈的磁通量变化,从而产生感应磁场,进而阻碍原来的磁通量变化,出现线圈跟着磁铁转动,这是利用了电磁驱动原理,故④错误。
故选D。
2.如图所示,是自感系数很大、电阻很小的线圈,、是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A.开关S闭合且达到稳定前,一直不亮
B.开关S闭合且达到稳定前,先亮,后亮
C.开关S闭合且达到稳定后再断开时,、同时熄灭
D.开关S闭合且达到稳定后再断开时,闪亮之后熄灭
【答案】D
【详解】A.开关S闭合就有电流流过,就会发光,故A错误;
B.开关S闭合瞬间,串联接入电路,则同时亮,故B错误;
CD.开关S闭合且达到稳定后再断开时,由于自感,线圈L中的电流只能慢慢减小,其相当于电源,与灯泡构成闭合回路放电,由于线圈电阻很小,所以原来经过线圈的电流大于经过灯泡的电流,所以开关S闭合且达到稳定后再断开时,闪亮一下后熄灭,而立即熄灭,故C错误D正确。
故选D。
3.如图所示,水平桌面上固定一长直导线a,右方有一可以移动的金属圆环b,如图所示。现给a通入图示方向的恒定电流I,并使圆环b向右逐渐远离导线a,下列说法正确的是( )
A.金属圆环b中的电流沿逆时针方向 B.金属圆环b中的电流沿顺时针方向
C.金属圆环b中没有感应电流 D.金属圆环b有缩小的趋势
【答案】B
【详解】ABC.根据安培定则可知,通电长直导线a在其右侧产生的磁感应强度垂直桌面向里,且离导线a越远磁感应强度越小,使圆环b向右逐渐远离导线a,则穿过金属圆环b的磁通量减小,根据楞次定律可知,金属圆环b中的感应电流的磁场垂直桌面向里,根据安培定则可知,金属圆环b中的电流沿顺时针方向,故AC错误,B正确;
D.根据楞次定律的广义表述可知,金属圆环b有扩大的趋势,以阻碍磁通量减小,故D错误。
故选B。
4.如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中,有长为的导体棒恰好能架在金属框架上并以的速度向右滑动,导体棒与金属框架始终垂直且接触良好。磁场方向垂直金属框架平面向外,电阻,导体棒的电阻,其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A.感应电动势的大小为
B.导体棒上的电流方向从B到A
C.电路的总电阻为
D.通过导体棒的电流是
【答案】D
【详解】A.感应电动势大小
选项A错误;
B.根据右手定则知导体棒上的电流方向从A到B,选项B错误;
C.电路的总电阻
选项C错误;
D.通过的电流
选项D正确。
故选D。
5.如图所示,水平绝缘的桌面上放置一个金属环,现有一个竖直的条形磁铁从圆环左上方沿水平方向快速移动经过正上方到达右上方,在此过程中( )
A.圆环一定向右运动
B.圆环受到的摩擦力方向不变
C.圆环对桌面的压力一直增大
D.圆环对桌面的压力先减小后增大
【答案】B
【详解】A.当磁铁向右运动时,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律可知,线圈有向下和向右的趋势,但不知道圆环受到水平面的摩擦力大小,所以金属环不一定运动,故A错误;
BCD.当磁铁向右运动靠近环时,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律可知,线圈有向下和向右的趋势,安培力合力斜向右下方;而磁铁远离线框时,线圈有向右和向上的运动趋势,同时运动趋势向右,安培力合力斜向右上方,可知环有向右运动的趋势,可能向右运动,受到的摩擦力的方向一定始终向左,方向不变,同时环对桌面的压力先增大后减小,故B正确,CD错误。
故选B。
6.如图所示是磁电式电表的结构示意图。磁电式电表由固定的蹄形磁铁(图中只画出了一部分)、极靴、圆柱形铁芯、绕在铝框上的铜质线圈、下端带有平衡锤的指针等组成。指针与铝框固定在一起,可绕转轴转动。则( )
A.铝框转动时框内没有感应电流
B.圆柱形铁芯使得极靴间形成匀强磁场
C.平衡锤的作用是使指针整体的重心在转轴上
D.用电表测量时线圈左右两侧所受安培力方向相同
【答案】C
【详解】ABD.蹄形磁铁和圆柱形铁芯之间的磁场是辐向均匀分布的,并不是匀强磁场,但是距离转轴中心距离相同的地方,磁感应强度大小相同,而铝框左右两边关于转轴对称,铝框在转动中左右两边切割磁感线从而产生感应电流,又在磁场作用下产生安培力,而由
可知,铝框左右两边产生的安培力的大小相同,而由于铝框在转动过程中,所在平面始终和辐向磁场平行,根据左手定则可知,左右两边所受安培力方向始终相反,故ABD错误;
C.平衡锤的作用是减弱指针的倾斜趋势,使指针整体的重心在转轴上,故C正确。
故选C。
7.如图甲所示的足够长的光滑斜面与水平面成,边界上方的区域内存在垂直斜面方向的磁场,磁感应强度变化规律如图乙所示,时刻磁场方向垂直斜面向上,时间内,单匝正方形闭合金属框在外力作用下静止在斜面上,边与边界的距离为。时刻撤去外力,金属框沿斜面下滑,此后磁感应强度保持不变。已知金属框质量为,边长为,每条边电阻均为,边始终与边界平行,边刚到达边界时的速度大小为,为重力加速度。下列说法正确的是( )
A.边刚出边界时,、两点间的电势差为
B.金属框过边界过程的加速度大小一定先减小后不变
C.从时刻到金属框刚好完全离开磁场的过程中,边产生的焦耳热大于
D.从撤去外力到金属框刚好完全离开磁场经历的时间为
【答案】C
【详解】A.CD边刚出磁场时,AB边切割磁感线相当于电源,CD边运动到EF的过程中由动能定理得
解得
所以C、D两点间的电势差为,A错误;
B.CD边运动到EF时的速度
AB边刚到达边界EF时的速度大小为,可知线框一定先做减速运动,由可知安培力一定先减小,根据
可知,加速度一定先减小,如果在AB边出磁场前安培力减小到等于mgsin30°,之后线框匀速下滑出磁场,则加速度先减小后不变;如果在AB边出磁场时安培力仍大于mgsin30°,则加速度一直减小,B错误;
C.从t=0时刻到AB边刚好运动到边界EF的过程中,AB边产生的焦耳热分为两部分,第一部分为金属框静止时,
根据法拉第电磁感应定律可得
联立解得
第二部分为金属框运动过程中AB边产生的热量,金属框从CD边刚过边界EF,运动至AB边刚到达边界EF,整个金属框产生的热量为4Q2,令AB边刚到边界EF时的速度大小为v2,根据能量守恒定律得
解得
AB边产生的焦耳热,C正确;
D.从撤去外力到金属框刚好完全离开磁场时经历的时间分为两段,第一段为CD边到达边界EF用时t1,此过程为匀加速直线运动,根据牛顿第二定律 ,运动学公式 ,解得
第二段为CD边刚经过边界EF到AB边到达边界EF用时t2,设沿斜面向下为正方向,根据动量定理,其中 ,解得
总时间为 ,D错误;
故选C。
二:多项选择题:每小题最少有两个选项符合提议,少选且正确的3分,本地共3题,每题6分,共18分
8.如图甲所示,导体框架abcd放置于水平面内,ab平行于cd,导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好,整个装置放置于垂直框架平面的磁场中(磁场未画出),磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,导体棒始终保持静止。规定竖直向上为磁场正方向,由M到N经过导体棒的感应电流为正方向,导体棒受到水平向右的安培力为正方向,下列图像中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【详解】AB.从上往下看,第1s内,磁场垂直纸面向里且磁感应强度降低,根据楞次定律产生顺时针的电流,故电流为负;第2s内,磁场垂直纸面向外且磁感应强度升高,根据楞次定律产生顺时针的电流,故电流为负;第3s内,磁场垂直纸面向外且磁感应强度降低,根据楞次定律产生逆时针的电流,故电流为正;第4s内,磁场垂直纸面向里且磁感应强度升高,根据楞次定律产生逆时针的电流,故电流为正,又因
图像斜率恒定,所以电动势恒定,所以电流恒定,A正确,B错误;
CD.第1s内,根据左手定则,安培力方向向右;第2s内,根据左手定则,安培力方向向左;第3s内,根据左手定则,安培力方向向右;第4s内,根据左手定则,安培力方向向左,又因
所以电流恒定,磁感应强度的变化引起安培力大小的变化,C错误,D正确。
故选AD。
9.如图所示,一个半径为l的金属圆盘在匀强磁场B中以角速度匀速转动(从左向右观察为顺时针方向)。这样构成一个法拉第圆盘发电机。假设其电动势为,等效内阻为r。下列说法正确的是( )
A.圆盘发电机产生的是直流电 B.法拉第圆盘发电机的电动势为
C.流过电阻R的电流方向为C→R→D D.电源的输出功率为
【答案】AD
【详解】B.根据法拉第电磁感应定律可得,法拉第圆盘发电机的电动势为,故B错误;
A.圆盘以角速度匀速转动,圆盘半径不变,故圆盘发电机产生的是直流电,A正确;
C.根据右手定则可知,流过电阻R的电流方向为D→R→C,故C错误;
D.电源的输出功率为,故D正确。
故选AD。
10.如图甲所示,用绝缘细绳将边长为L、总电阻为R的n匝正方形闭合导线框吊在天花板下,线框上下两边水平,在线框的中间位置以下区域分布有与线框平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.0~2t0时间内,线圈中的电流方向为逆时针
B.0~3t0时间内,绳子的拉力都小于线框的重力
C.2t0~3t0时间内,穿过线圈的磁通量变化量大小为
D.2t0~3t0时间内,流过线圈某横截面的电荷量为
【答案】ACD
【详解】A.0~2t0时间内,线框中向里的磁通量增大,根据楞次定律,线圈中的电流方向为逆时针,故A正确;
B.0~2t0时间内,线框受到的安培力向上,绳子的拉力小于线框的重力,2t0~3t0时间内,线框中向里的磁通量减小,线圈中的电流方向为顺时针,线框受到的安培力向下,绳子的拉力大于线框的重力,故B错误;
C.2t0~3t0时间内,穿过线圈的磁通量变化量为,故C正确;
D.2t0~3t0时间内,流过线圈某横截面的电荷量为
线框内的感应电动势为
联立解得,故D正确。
故选ACD。
三:实验题:本题共2小题,第一小题小题6分,第二小题10分,共16分。
11.在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,请回答下列问题。
(1)为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系,可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡,含有直流电源,他应选用多用电表的 (选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”)挡,对灵敏电流表进行测试,由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时,指针向右摆动。
(2)实验中,该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时,发现电流表的指针向右偏转,请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性 。
(3)另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。在给出的实物图中,已用实线作为导线连接了部分实验电路。
①请用实线作为导线从箭头1和2处开始完成其余部分电路的连接 ;
②将L1插入L2后,下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是 。
A.闭合开关,稳定后拔出软铁棒
B.闭合开关,稳定后使变阻器滑片P右移
C.闭合开关,稳定后使变阻器滑片P左移
D.闭合开关,稳定后断开开关
【答案】(1)欧姆(2)(3) C
【详解】(1)欧姆表内部含有直流电源,所以应选用多用电表的欧姆挡,对灵敏电流表进行测试。
(2)电流表的指针向右偏转,说明电流从正接线柱流入电流表,感应电流的磁场方向向下,根据楞次定律可知,原磁场方向向上,故插入的磁铁下端为S极,如图所示
(3)[1]将线圈L2与电流计串联形成回路,将电源、开关、滑动变阻器、线圈L1串联形成另一个回路,实物图如图所示
[2]AD.根据题意,闭合开关时,穿过线圈L2的磁通量增大,产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,而拔出软铁棒、断开开关S,穿过线圈L2的磁通量均减小,产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,故AD错误;
BC.当使滑动变阻器滑片P左移,电流增大,穿过线圈L2的磁通量增大,产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,故B错误,C正确。
故选C。
12.甲、乙、丙三位同学利用如图所示电磁感应实验装置进行的实验。
(1)如图1所示,甲同学“探究感应电流方向”的实验,将线圈A插入线圈B中,闭合开关S瞬间,发现电流计指针右偏,则下列甲同学操作中同样能使指针向右偏转的有______(填字母)。
A.开关闭合后将铁芯放入A线圈中
B.开关闭合后将滑动变阻器的滑片向左滑动
C.开关闭合后将滑动变阻器的滑片向右滑动
D.开关闭合后将A线圈迅速从B线圈中拔出
(2)甲同学通过实验得出结论:感应电流的磁场总是在
(3)如图2所示,乙同学对课本演示实验装置改进后制作了“楞次定律演示仪”。演示仪由反向并联的红、黄两只发光二极管(简称LED)、一定匝数的螺线管以及强力条形磁铁组成。正确连接好实验电路后。将条形磁铁从图示位置向下移动一小段距离,出现的现象是______(填字母)。
A.红灯短暂发光、黄灯不发光
B.红灯、黄灯均不发光
C.红灯不发光、黄灯短暂发光
D.两灯交替短暂发光
(4)如图3所示,丙同学利用光敏电阻制作了电磁感应演示实验装置。图中R为光敏电阻(光照强度变大,电阻变小),轻质金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴(A线圈平面与螺线管线圈平面平行),并位于螺线管右侧。当光照增强时,从右向左看,金属环A出现的现象是______(填字母)。
A.金属环A中电流方向顺时针,将向左运动
B.金属环A中电流方向顺时针,将向右运动
C.金属环A中电流方向逆时针,将向左运动
D.金属环A中电流方向逆时针,将向右运动
【答案】(1)AC (2)阻碍原磁场的变化(3)C (4)B
【详解】(1)由题意可知,将线圈A插入线圈B中,闭合开关,通过线圈B的磁通量增大,电流计指针向右偏转。
A.开关闭合后将铁芯放入A线圈中,通过线圈B的磁通量增大,电流计指针向右偏转,故A正确;
B.开关闭合后将滑动变阻器的滑片向左滑动,滑动变阻器接入电路阻值变大,线圈A电流减小,通过线圈B的磁通量减小,电流计指针向左偏转,故B错误;
C.开关闭合后将滑动变阻器的滑片向右滑动,滑动变阻器接入电路阻值变小,线圈A电流增大,通过线圈B的磁通量增大,电流计指针向右偏转,故C正确;
D.开关闭合后将A线圈迅速从B线圈中拔出,通过线圈B的磁通量减小,电流计指针向左偏转,故D错误。
故选AC。
(2)甲同学通过实验得出结论:感应电流的磁场总是在阻碍原磁场的变化。
(3)将条形磁铁向下移动一小段距离,穿过螺线管的向下的磁通量增加,根据楞次定律和安培定则可知,感应电流从螺线管最下方的导线中向右流出,根据二极管具有单向导电性可知,红灯不发光、黄灯短暂发光。
故选C。
(4)当光照增强时,热敏电阻的阻值减小,回路电流增大,螺线管产生的磁场增大,穿过金属环A的向右的磁通量增大,根据楞次定律可知,从右向左看,金属环A中电流方向顺时针,螺线管电流方向为逆时针,由于反向电流相互排斥,可知金属环将向右运动。
故选B。
四:解答题:本题共3小题,第一小题小题10分,第二小题12分,第三小题16分,共38分。
13.如图所示,光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度。两导轨间距为,导轨足够长。金属棒和的质量分别为、,电阻分别为、。棒静止于导轨水平部分,现将棒从高处自静止沿弧形导轨下滑,通过点进入导轨的水平部分,已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好,两棒始终不相碰。重力加速度。求:
(1)棒刚进入磁场时,棒的加速度大小;
(2)从棒进入磁场到棒匀速运动的过程中,流过棒的电荷量;
(3)从棒进入磁场到棒匀速运动的过程中,棒中产生的焦耳热。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)棒沿弧形轨道下滑过程中,根据机械能守恒
棒进入磁场瞬间感应电动势
根据闭合电路欧姆定律
对棒有
根据牛顿第二定律
解得
(2)对、,由动量守恒定律得
对棒,应用动量定理有
有
解得
(3)、棒在水平面内运动过程,由能量守恒定律
根据焦耳定律可知
解得
14.如图所示,两平行且间距为L的倾斜光滑金属导轨与水平面成37°角,导轨上端接电容为C的电容器(不会被击穿),下端通过小段绝缘光滑圆弧(长度忽略不计)与足够长且间距也为L的水平光滑平行金属导轨平滑连接,水平导轨右端与阻值为R的定值电阻连接。两平行金属导轨均处于与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小均为B。质量为m、电阻不计的金属棒P从倾斜金属导轨上距水平面高度为h处由静止释放,通过绝缘圆弧后与静止在水平金属导轨左端绝缘位置的金属棒Q发生弹性碰撞,金属棒Q的质量也为m,接入电路的电阻为R。金属棒P、Q运动过程中始终与金属导轨垂直,导轨电阻忽略不计,重力加速度为g,,。求:
(1)金属棒P沿倾斜金属导轨下滑时通过金属棒的电流大小;
(2)导轨右端定值电阻R产生的总热量;
(3)金属棒Q在水平金属导轨上向右运动的位移大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)金属棒P下滑过程,根据牛顿第二定律可得
又
联立可得
(2)金属棒P下滑过程做匀加速直线运动,加速度由以上表达式可得
根据运动学公式可得
解得金属棒P到达底端的速度大小为
P与Q发生弹性碰撞,且P与Q质量相等,由动量守恒和机械能守恒可得
解得
,
碰后P金属棒静止在绝缘位置,Q金属棒在安培力的作用下减速,直至停下,根据能量守恒定律,碰后回路产生的总热量为
右端定值电阻R产生的热量为
联立解得
(3)对金属棒Q,根据动量定理可得
又
联立解得
15.如图所示,有一倾角θ=足够长的平行金属导轨,导轨上端连接阻值R=2Ω的电阻,理想电压表接在电阻两端,一个质量m=0.1kg的金属杆ab垂直跨接在导轨上.在两导轨间存在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。t=0时刻,ab杆在沿斜面向下的拉力F作用下由静止开始沿导轨向下运动,t=1.5s时杆的速度v=4m/s,整个过程中电压表的示数U随时间的变化如图乙所示。导轨、金属杆的电阻不计,已知ab杆和导轨间的动摩擦因数µ=,g=10m/s2。求:
(1)第1.5s末ab杆受到的安培力的大小、ab杆受到沿斜面的拉力F的大小;
(2)第1s内ab杆克服摩擦力所做的功为多大?
(3)若3s末撤去拉力F,ab杆再经过1s停止运动,求撤去拉力F后,ab杆沿斜面下滑的位移。
【答案】(1)2N,2.25N;(2)1.5J;(3)
【详解】(1)由图乙可知,时U=4V,由得
由欧姆定律得
安培力
由图乙可知,过程中,ab杆匀速下滑,由受力分析得
解得
(2)由图乙可知,过程中,ab杆做初速度为0的匀加速直线运动,则有
解得
又
则第1s内ab杆克服摩擦力做的功
(3)由图乙可知,t=3s时,由,解得
的过程中ab杆做减速直线运动,根据动量定理有
即
解得
2
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第二章《电磁感应》高分必刷巩固达标检测卷
一:单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.以下现象利用了电磁阻尼规律的是( )
A.①②④ B.②③④ C.①③④ D.①②③
2.如图所示,是自感系数很大、电阻很小的线圈,、是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A.开关S闭合且达到稳定前,一直不亮
B.开关S闭合且达到稳定前,先亮,后亮
C.开关S闭合且达到稳定后再断开时,、同时熄灭
D.开关S闭合且达到稳定后再断开时,闪亮之后熄灭
3.如图所示,水平桌面上固定一长直导线a,右方有一可以移动的金属圆环b,如图所示。现给a通入图示方向的恒定电流I,并使圆环b向右逐渐远离导线a,下列说法正确的是( )
A.金属圆环b中的电流沿逆时针方向 B.金属圆环b中的电流沿顺时针方向
C.金属圆环b中没有感应电流 D.金属圆环b有缩小的趋势
4.如图所示,在磁感应强度大小为的匀强磁场中,有长为的导体棒恰好能架在金属框架上并以的速度向右滑动,导体棒与金属框架始终垂直且接触良好。磁场方向垂直金属框架平面向外,电阻,导体棒的电阻,其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A.感应电动势的大小为 B.导体棒上的电流方向从B到A
C.电路的总电阻为 D.通过导体棒的电流是
5.如图所示,水平绝缘的桌面上放置一个金属环,现有一个竖直的条形磁铁从圆环左上方沿水平方向快速移动经过正上方到达右上方,在此过程中( )
A.圆环一定向右运动 B.圆环受到的摩擦力方向不变
C.圆环对桌面的压力一直增大 D.圆环对桌面的压力先减小后增大
6.如图所示是磁电式电表的结构示意图。磁电式电表由固定的蹄形磁铁(图中只画出了一部分)、极靴、圆柱形铁芯、绕在铝框上的铜质线圈、下端带有平衡锤的指针等组成。指针与铝框固定在一起,可绕转轴转动。则( )
A.铝框转动时框内没有感应电流
B.圆柱形铁芯使得极靴间形成匀强磁场
C.平衡锤的作用是使指针整体的重心在转轴上
D.用电表测量时线圈左右两侧所受安培力方向相同
7.如图甲所示的足够长的光滑斜面与水平面成,边界上方的区域内存在垂直斜面方向的磁场,磁感应强度变化规律如图乙所示,时刻磁场方向垂直斜面向上,时间内,单匝正方形闭合金属框在外力作用下静止在斜面上,边与边界的距离为。时刻撤去外力,金属框沿斜面下滑,此后磁感应强度保持不变。已知金属框质量为,边长为,每条边电阻均为,边始终与边界平行,边刚到达边界时的速度大小为,为重力加速度。下列说法正确的是( )
A.边刚出边界时,、两点间的电势差为
B.金属框过边界过程的加速度大小一定先减小后不变
C.从时刻到金属框刚好完全离开磁场的过程中,边产生的焦耳热大于
D.从撤去外力到金属框刚好完全离开磁场经历的时间为
二:多项选择题:每小题最少有两个选项符合提议,少选且正确的3分,本地共3题,每题6分,共18分
8.如图甲所示,导体框架abcd放置于水平面内,ab平行于cd,导体棒MN与两导轨垂直并与导轨接触良好,整个装置放置于垂直框架平面的磁场中(磁场未画出),磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示,导体棒始终保持静止。规定竖直向上为磁场正方向,由M到N经过导体棒的感应电流为正方向,导体棒受到水平向右的安培力为正方向,下列图像中可能正确的是( )
A.B.C.D.
9.如图所示,一个半径为l的金属圆盘在匀强磁场B中以角速度匀速转动(从左向右观察为顺时针方向)。这样构成一个法拉第圆盘发电机。假设其电动势为,等效内阻为r。下列说法正确的是( )
A.圆盘发电机产生的是直流电 B.法拉第圆盘发电机的电动势为
C.流过电阻R的电流方向为C→R→D D.电源的输出功率为
10.如图甲所示,用绝缘细绳将边长为L、总电阻为R的n匝正方形闭合导线框吊在天花板下,线框上下两边水平,在线框的中间位置以下区域分布有与线框平面垂直的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示,则下列说法中正确的是( )
A.0~2t0时间内,线圈中的电流方向为逆时针
B.0~3t0时间内,绳子的拉力都小于线框的重力
C.2t0~3t0时间内,穿过线圈的磁通量变化量大小为
D.2t0~3t0时间内,流过线圈某横截面的电荷量为
三:实验题:本题共2小题,第一小题小题6分,第二小题10分,共16分。
11.在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,请回答下列问题。
(1)为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系,可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡,含有直流电源,他应选用多用电表的 (选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”)挡,对灵敏电流表进行测试,由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时,指针向右摆动。
(2)实验中,该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时,发现电流表的指针向右偏转,请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性 。
(3)另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。在给出的实物图中,已用实线作为导线连接了部分实验电路。
①请用实线作为导线从箭头1和2处开始完成其余部分电路的连接 ;
②将L1插入L2后,下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是 。
A.闭合开关,稳定后拔出软铁棒
B.闭合开关,稳定后使变阻器滑片P右移
C.闭合开关,稳定后使变阻器滑片P左移
D.闭合开关,稳定后断开开关
12.甲、乙、丙三位同学利用如图所示电磁感应实验装置进行的实验。
(1)如图1所示,甲同学“探究感应电流方向”的实验,将线圈A插入线圈B中,闭合开关S瞬间,发现电流计指针右偏,则下列甲同学操作中同样能使指针向右偏转的有______(填字母)。
A.开关闭合后将铁芯放入A线圈中
B.开关闭合后将滑动变阻器的滑片向左滑动
C.开关闭合后将滑动变阻器的滑片向右滑动
D.开关闭合后将A线圈迅速从B线圈中拔出
(2)甲同学通过实验得出结论:感应电流的磁场总是在
(3)如图2所示,乙同学对课本演示实验装置改进后制作了“楞次定律演示仪”。演示仪由反向并联的红、黄两只发光二极管(简称LED)、一定匝数的螺线管以及强力条形磁铁组成。正确连接好实验电路后。将条形磁铁从图示位置向下移动一小段距离,出现的现象是______(填字母)。
A.红灯短暂发光、黄灯不发光 B.红灯、黄灯均不发光
C.红灯不发光、黄灯短暂发光 D.两灯交替短暂发光
(4)如图3所示,丙同学利用光敏电阻制作了电磁感应演示实验装置。图中R为光敏电阻(光照强度变大,电阻变小),轻质金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴(A线圈平面与螺线管线圈平面平行),并位于螺线管右侧。当光照增强时,从右向左看,金属环A出现的现象是______(填字母)。
A.金属环A中电流方向顺时针,将向左运动 B.金属环A中电流方向顺时针,将向右运动
C.金属环A中电流方向逆时针,将向左运动 D.金属环A中电流方向逆时针,将向右运动
四:解答题:本题共3小题,第一小题小题10分,第二小题12分,第三小题16分,共38分。
13.如图所示,光滑平行金属导轨的水平部分处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度。两导轨间距为,导轨足够长。金属棒和的质量分别为、,电阻分别为、。棒静止于导轨水平部分,现将棒从高处自静止沿弧形导轨下滑,通过点进入导轨的水平部分,已知两棒在运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好,两棒始终不相碰。重力加速度。求:
(1)棒刚进入磁场时,棒的加速度大小;
(2)从棒进入磁场到棒匀速运动的过程中,流过棒的电荷量;
(3)从棒进入磁场到棒匀速运动的过程中,棒中产生的焦耳热。
14.如图所示,两平行且间距为L的倾斜光滑金属导轨与水平面成37°角,导轨上端接电容为C的电容器(不会被击穿),下端通过小段绝缘光滑圆弧(长度忽略不计)与足够长且间距也为L的水平光滑平行金属导轨平滑连接,水平导轨右端与阻值为R的定值电阻连接。两平行金属导轨均处于与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小均为B。质量为m、电阻不计的金属棒P从倾斜金属导轨上距水平面高度为h处由静止释放,通过绝缘圆弧后与静止在水平金属导轨左端绝缘位置的金属棒Q发生弹性碰撞,金属棒Q的质量也为m,接入电路的电阻为R。金属棒P、Q运动过程中始终与金属导轨垂直,导轨电阻忽略不计,重力加速度为g,,。求:
(1)金属棒P沿倾斜金属导轨下滑时通过金属棒的电流大小;
(2)导轨右端定值电阻R产生的总热量;
(3)金属棒Q在水平金属导轨上向右运动的位移大小。
15.如图所示,有一倾角θ=足够长的平行金属导轨,导轨上端连接阻值R=2Ω的电阻,理想电压表接在电阻两端,一个质量m=0.1kg的金属杆ab垂直跨接在导轨上.在两导轨间存在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场。t=0时刻,ab杆在沿斜面向下的拉力F作用下由静止开始沿导轨向下运动,t=1.5s时杆的速度v=4m/s,整个过程中电压表的示数U随时间的变化如图乙所示。导轨、金属杆的电阻不计,已知ab杆和导轨间的动摩擦因数µ=,g=10m/s2。求:
(1)第1.5s末ab杆受到的安培力的大小、ab杆受到沿斜面的拉力F的大小;
(2)第1s内ab杆克服摩擦力所做的功为多大?
(3)若3s末撤去拉力F,ab杆再经过1s停止运动,求撤去拉力F后,ab杆沿斜面下滑的位移。
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