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C.有逆时针方向的电流,且有扩张的趋势
D.有逆时针方向的电流,且有收缩的趋势
4.如图所示,螺线管与灵敏电流计相连,磁铁从螺线管的正上方由静止释放,向下穿过螺线管。
下列说法正确的是
A.电流计中的电流先由a到b,后由b到a
B.a点的电势始终低于b点的电势
C.磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量
D.磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度
5.如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示.在0~
时间内,直导线中电流向上,则在
~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是
A.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左
B.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向右
C.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右
D.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左
6.图中a~d所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像,关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是
( )
A.图a中回路产生的感应电动势恒定不变且不为零
B.图b中回路产生的感应电动势一直在变大
C.图c中回路在0~t1时间内产生的感应电动势小于在t1~t2时间内产生的感应电动势
D.图d中回路产生的感应电动势先变小再变大
7.如图,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。
现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。
设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为FT1和FT2,重力加速度大小为g,则( )
A.FT1>
mg,FT2>
mg
B.FT1<
mg,FT2<
C.FT1>
D.FT1<
8.一闭合线圈置于磁场中,若磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示,则图丙中能正确反映线圈中感应电动势E随时间t变化的图像是( )
A.A
B.B
C.C
D.D
9.如图甲所示,Ⅰ、Ⅱ两个并排放置的共轴线圈,Ⅰ中通有如图乙所示的交变电流,则下列判断错误的是( )
甲 乙
A.在t1到t2时间内,Ⅰ、Ⅱ相吸
B.在t2到t3时间内,Ⅰ、Ⅱ相斥
C.t1时刻两线圈间作用力为零
D.t2时刻两线圈间吸引力最大
10.如图所示,两个连在一起的金属圆环,小金属环的电阻是大金属环电阻的
磁场垂直穿过大金属环所在区域,当磁感应强度随时间均匀变化时,在大环内产生的感应电动势为E,则M、N两点间的电势差为( )
A.
E
B.
C.
D.E
11.如图所示,边长为L的正方形线圈与匀强磁场垂直,磁感应强度为B。
当线圈按图示方向以速度v垂直B运动时,下列判断正确的是( )
A.线圈中无电流,φa=φb=φc=φd
B.线圈中无电流,φa>
φb=φd>
φc
C.线圈中有电流,φa=φb=φc=φd
D.线圈中有电流,φa>
12.如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是( )
A.同时向左运动,间距变大
B.同时向左运动,间距变小
C.同时向右运动,间距变小
D.同时向右运动,间距变大
13.如图,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环( )
A.顺时针加速旋转
B.顺时针减速旋转
C.逆时针加速旋转
D.逆时针减速旋转
二、多选题
14.如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布。
一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速释放,在圆环从a摆向b的过程中( )
A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针
B.感应电流方向一直是逆时针
C.安培力方向始终与速度方向相反
D.安培力方向始终沿水平方向
15.如图所示,等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场,另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场,穿越过程中速度方向始终与AB边垂直,且保持AC平行于OQ。
关于线框中的感应电流,以下说法正确的是( )
A.开始进入磁场时感应电流最小
B.开始进入磁场时感应电流最大
C.开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向
D.开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向
16.如图所示是磁悬浮的原理图,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环。
将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中( )
A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;
当稳定后,感应电流消失
B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流;
当稳定后,感应电流仍存在
C.若A的N极朝上,B中感应电流的方向如图中所示
D.若A的N极朝上,B中感应电流的方向与图中所示的相反
17.如图所示,螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上,当B中通过的电流I减小时( )
A.环A有缩小的趋势
B.环A有扩张的趋势
C.螺线管B有缩短的趋势
D.螺线管B有伸长的趋势
18.如图所示,U形金属框架固定在水平面上,金属杆ab与框架间无摩擦。
整个装置处于竖直方向的磁场中。
若因磁场的变化,使杆ab向右运动,则磁感应强度( )
A.方向向下并减小
B.方向向下并增大
C.方向向上并增大
D.方向向上并减小
19.关于楞次定律,下列说法中正确的是( )
A.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相反
B.感应电流的磁场方向总是与原磁场的方向相同
C.感应电流的磁场方向取决于原磁场的方向和磁通量的变化情况
D.感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化
20.如图所示,闭合金属圆环下落过程中,穿过竖直放置的条形磁铁正中间位置时,下列说法正确的是
A.金属圆环的加速度等于g
B.穿过金属圆环的磁通量为零
C.穿过金属圆环的磁通量变化率为零
D.金属圆环沿半径方向有收缩的趋势
三、计算题
21.如图所示,电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=L,ad=h,质量为m,从某一高度自由落下,通过一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h。
线框恰好以恒定速度通过磁场,此过程中线框中产生的焦耳热是多少?
(不考虑空气阻力)
22.轻质细线吊着一质量为m=0.64
kg、边长为l=0.8
m、匝数n=10
的正方形线圈ABCD,线圈总电阻为R=1
Ω。
边长为
正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,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如图乙所示,从t=0开始经t0时间细线开始松弛,g取10
m/s2。
求:
(1)在0~4
s内,穿过线圈ABCD磁通量的变化ΔΦ及线圈中产生的感应电动势E。
(2)在前4
s时间内线圈ABCD的电功率。
(3)t0的值。
参考答案
1.【答案】B【解析】变阻器滑片P向左移动,电阻变小,电流变大,据楞次定律,感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反,故相互排斥,则金属环A将向左运动,因磁通量增大,金属环A有收缩趋势,故B正确,ACD错误。
2.【答案】A
3.【答案】D【解析】线圈B中的电流产生磁场,当B中的电流反向增加时,根据安培定则线圈中的磁场的方向向里,随电流的增加而增加,所以根据楞次定律A中感应电流的磁场故向外,电流的方向沿着逆时针方向.由于磁场的强度随电流的增加而增加,所以线圈A有收缩趋势,故D正确,ABC错误。
4.【答案】D【解析】本题考查了楞次定律等内容,意在考查考生的理解能力。
磁铁从螺线管的正上方由静止释放,线圈中的磁通量增大,根据楞次定律,可判断出电流计中的电流先由b到a,磁铁由螺线管中离开,则电流计中的电流后由a到b,选项AB错误;
磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量和磁铁的动能,选项C错误;
磁铁刚离开螺线管时,受到吸引力,故合力产生的加速度小于重力加速度,选项D正确。
综上本题选D。
5.【答案】C【解析】本题考查了楞次定律的知识点,意在考查考生的应用能力。
在
~T时间内,直导线中的电流方向向下增大,穿过线框的磁通量垂直纸面向外增加,由楞次定律知感应电流方向为顺时针,线框所受安培力的合力由左手定则可知向右,所以C正确。
6.【答案】D【解析】在φ-t图像中,曲线的斜率表示
与电动势成正比,D正确.
7.【答案】A【解析】金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中,由楞次定律的“来拒去留”的规律可知,金属圆环在磁铁上端时受力向上,在磁铁下端时受力也向上,则金属圆环对磁铁的作用力始终向下,对磁铁受力分析可知FT1>
mg,A项正确。
8.【答案】D【解析】由E=
·
S可知,因磁感应强度B随时间变化的变化率
是分段恒定的,因此电动势E随时间变化的规律也是分段恒定的,故D正确。
9.【答案】D【解析】这是一道交变电流与楞次定律相结合的题目,t1到t2时间内,Ⅰ中电流减小,Ⅰ中的磁场穿过Ⅱ并且减小,因此Ⅱ中产生与Ⅰ同向的磁场,故Ⅰ、Ⅱ相吸,A选项正确,同理B选项正确。
t1时刻Ⅰ中电流最大,但变化率为零,Ⅱ中无感应电流,故两线圈的作用力为零,故C选项正确。
t2时刻Ⅰ中电流为零,但此时电流的变化率最大,Ⅱ中的感应电流最大,但相互作用力为零,故D选项错误。
10.【答案】B【解析】根据闭合电路欧姆定律,此时,大金属环相当于电源,小金属环相当于外电路。
所以UMN=
E=
E。
11.【答案】B【解析】线圈在运动过程中,穿过线圈的磁通量不变,所以在线圈中不会产生感应电流,C、D错。
但导体两端有电势差,根据右手定则,可知B正确,A错误。
12.【答案】B【解析】当条形磁铁向左运动靠近两环时,根据“来拒去留”,两环都向左运动,又由于两环中的感应电流方向相同,有相互吸引的磁场力,因而两环间的距离要减小。
13.【答案】B【解析】b环中产生顺时针方向的感应电流,说明B感方向向里。
b环有收缩趋势(使磁通量变大),说明原磁场引起b环的磁通量减小,则a环一定是减速旋转,且B原与B感方向相同,则a环顺时针转动,B正确。
14.【答案】AD【解析】圆环从位置a运动到磁场分界线前,磁通量向里增大,感应电流方向为逆时针;
跨越分界线过程中,磁通量由向里最大变为向外最大,感应电流方向为顺时针;
再摆到b的过程中,磁通量向外减小,感应电流方向为逆时针,所以A正确;
由于圆环所在处的磁场,上下对称,所受安培力竖直方向平衡,因此总的安培力沿水平方向,故D正确。
15.【答案】BD
16.【答案】BD【解析】在线圈B放入磁场的过程中,穿过线圈的磁通量从无到有,即磁通量发生了变化,产生感应电流。
由于B线圈是用高温超导材料制成的,电阻为零,故稳定后感应电流仍存在,选项B正确。
线圈B受到的安培力向上而悬浮,若A的N极朝上,则B下端是N极,由安培定则判定B中感应电流方向与图中所示的相反,故选项D正确。
17.【答案】AD【解析】当螺线管B中通过的电流减小时,穿过圆环A的磁通量减小,产生感应电流,由楞次定律可以判断出环A有缩小的趋势,故A正确;
另外,螺线管螺线间的引力减小,故螺线管有伸长的趋势,故D正确。
18.【答案】AD【解析】因磁场变化,发生电磁感应现象,杆ab中有感应电流产生,而使杆ab受到磁场力的作用,并向右运动。
而杆ab向右运动,使得回路中磁通量有增加的趋势,说明原磁场的磁通量必定减弱,即磁感应强度正在减小,杆ab的运动与磁感应强度方向向上、向下无关。
19.【答案】CD【解析】不能简单地认为感应电流的磁场方向和原磁场方向是相同还是相反,而要看原磁场是如何变化的,如果原磁场增加,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反;
如果原磁场减小,感应电流产生的磁场方向和原磁场方向相同,即感应电流产生的磁场总是阻碍磁通量的变化。
20.【答案】AC【解析】条形磁铁的正中间部分的磁场方向平行于磁铁的轴线,当线圈经过这一位置时,不切割磁感线,即感应电流为零,不受安培力,所以加速度为g,此位置磁通量的变化率为零,所以A、C正确,B、D错误.
21.【答案】解法一:
以线框为研究对象。
线框穿过磁场(设线框的速度为v)的时间t=
线框穿过磁场时线框中产生的感应电流I=
由平衡条件可知,线框在穿过磁场时所受的安培力F=BIL=mg
由焦耳定律,线框中产生的热量Q=I2Rt
由以上四式解得Q=2mgh。
解法二:
根据能量转化与守恒定律,线框以恒定速率通过磁场的过程中,重力与线框所受安培力平衡。
因此这一过程实质是重力势能转化为内能的过程。
所以此过程中线框产生的焦耳热为2mgh。
22.
(1)【答案】在0~4
s内,穿过线圈ABCD磁通量的变化量为ΔΦ=ΔBS=(B2-B1)·
(
)2=2×
×
0.42
Wb=0.16
Wb。
由法拉第电磁感应定律E=n
得,线圈中产生的感应电动势为E=0.4
V。
(2)【答案】由闭合电路欧姆定律得I=
线圈ABCD的电功率为P=I2R,
代入数据得P=0.16
W。
(3)【答案】分析线圈受力可知,当细线松弛时由共点力平衡可得FA=nBt0I
=mg,Bt0=
=4
T,
由题图乙可得B=1+0.5t,当Bt0=4
T,解得t0=6
s。
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