电磁感应综合提升.docx
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电磁感应综合提升
电磁感应综合提升
命题人:
侯守智
一、选择题
1、如图甲,圆形线圈P静止在水平桌面上,其正上方悬挂一相同的线圈Q,P和Q共轴。
Q中通有变化电流,电流随时间变化的规律如图乙所示。
P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N,则()
A.t1时刻,N>GB.t2时刻,N>G
C.t3时刻,N<GD.t4时刻,N=G
2、如图所示中,L1和L2是两个相同灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,其电阻值与R相同,在开关S接通的瞬间,下列说法正确的是()
A.接通时L1先达到最亮,断开时L1后灭
B.接通时L2先达到最亮,断开时L2后灭
C.接通时L1先达到最亮,断开时L1先灭
D.接通时L2先达到最亮,断开时L2先灭
3、如图所示,有一边长为L的正方形导线框,质量为m,由高度H处自由下落,其下边ab进入匀强磁场时,线框开始做减速运动,直到上边cd离开磁场区域,线圈刚离开磁场区域时的速度恰好为刚进入时的一半,此磁场区域的宽度也为L,则下列结论正确的是()
A.线框穿过磁场区域时做匀减速直线运动
B.线框穿过磁场区域时加速度方向先向上后向下
C.线框进磁场时的加速度大于出磁场时的加速度
D.线框穿过磁场区域的过程中发出的焦耳热为mg(2L+3H/4)
4、如图(甲)所示,单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中,线圈轴线OO1与磁场边界重合。
线圈按图示方向匀速转动。
若从图示位置开始计时,并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向,则线圈内感应电流随时间变化的图像是下图(乙)中的哪一个?
()
5、在磁感应强度为B,方向如下图所示的匀强磁场中,金属杆PQ在宽为l的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,PQ中产生的感应电动势为ε1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,所产生的感应电动势大小变为ε2,则ε1与ε2之比及通过电阻R的感应电流方向为()
(A)2:
1,b→a (B)1:
2,b→a(C)2:
1,a→b(D)1:
2,a→b
6、如图所示电路中,A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个理想电感线圈,当S闭合与断开时,A、B的亮度情况是()
A.S闭合时,A立即亮,然后逐渐熄灭
B.S闭合时,B立即亮,然后逐渐熄灭
C.S闭合足够长时间后,B发光,而A不发光
D.S闭合足够长时间后,B立即熄灭发光,而A逐渐熄灭
7、如图所示,A是长直密绕通电螺线管.小线圈B与电流表连接,并沿A的轴线Ox从O点自左向右匀速穿过螺线管A.能正确反映通过电流表中电流I随x变化规律的是()
8、如图所示,一个边长为a、电阻为R的等边三角形线框,在外力作用下,以速度v匀速穿过宽均为a的两个匀强磁场.这两个磁场的磁感应强度大小均为B方向相反.线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直.取逆时针方向的电流为正。
若从图示位置开始,线框中产生的感应电流I与沿运动方向的位移x之间的函数图象,下面四个图中正确的是()
A.B.C.D.
9、图中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l,磁场方向垂直纸面向里.abcd是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离也为l.t=0时刻,bc边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a→b→c→d→a的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I随时间t变化的图线可能是()
10、一直升飞机停在南半球的地磁极上空,该处地磁场叶片的长度为l,螺旋桨
转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋
桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示.如果忽略a到转轴中心线的距离,
用E表示每个叶片中的感应电动势,则()
A.E=πfl2B,且a点电势低于b点电势
B.E=2πfl2B,且a点电势低于b点电势
C.E=πfl2B,且a点电势高于b点电势
D.E=2πfl2B,且a点电势高于b点电势
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
二、计算题
1、如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m,导轨平面与水平面成θ=37º角,下端连接阻值为R的电阻.匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg,电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.
⑴求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小;
⑵当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小;
⑶在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小和方向.
(g=10m/s2,sin37º=0.6,cos37º=0.8)
2、图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨,间距l为0.40m,电阻不计.导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直.质量m为6.0×10-3kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触.导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1.当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑,整个电路消耗的电功率P为0.27W,重力加速度取10m/s2,试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2.
3、如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行导轨PO、MN,PQ、MN的电阻不计,间距为d=0.5m.P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中.电阻均为r=0.1Ω,质量分别为m1=300g和m2=500g的两金属棒L1、L2平行的搁在光滑导轨上,现固定棒L1,L2在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始做加速运动,试求:
(1)当电压表的读数为U=0.2V时,棒L2的加速度多大?
(2)棒L2能达到的最大速度vm.
(3)若在棒L2达到最大速度vm时撤去外力F,并同时释放棒L1,求棒L2达到稳定时的速度值.
(4)若固定棒L1,当棒L2的速度为v,且离开棒L1距离为S的同时,撤去恒力F,为保持棒L2做匀速运动,可以采用将B从原值(B0=0.2T)逐渐减小的方法,则磁感应强度B应怎样随时间变化(写出B与时间t的关系式)?
4、在图甲中,直角坐标系0xy的1、3象限内有匀强磁场,第1象限内的磁感应强度大小为2B,第3象限内的磁感应强度大小为B,磁感应强度的方向均垂直于纸面向里.现将半径为l,圆心角为900的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动,导线框回路电阻为R.
(1)求导线框中感应电流最大值.
(2)在图乙中画出导线框匀速转动一周的时间内感应电流I随时间t变化的图象.(规定与图甲中线框的位置相对应的时刻为t=0)
(3)求线框匀速转动一周产生的热量.
参考答案
1、AD2、A3、CD4、A5、D6\AC7、C8、B9、B10、AC
1、答案:
⑴4m/s2⑵10m/s⑶0.4T,垂直于导轨平面向上.
2、答案:
4.5m/s,6.0Ω
3、解:
(1)∵L1与L2串联
∴流过L2的电流为:
①(2分)
L2所受安培力为:
F′=BdI=0.2N②(2分)
∴
③(2分)
(2)当L2所受安培力F安=F时,棒有最大速度vm,此时电路中电流为Im.
则:
F安=BdIm④(1分)
⑤(1分)
F安=F⑥(1分)
由④⑤⑥得:
⑦(2分)
(3)撤去F后,棒L2做减速运动,L1做加速运动,当两棒达到共同速度v共时,L2有稳定速度,对此过程有:
⑧(2分)
∴
⑨(2分)
(4)要使L2保持匀速运动,回路中磁通量必须保持不变,设撤去恒力F时磁感应强度为B0,t时刻磁感应强度为Bt,则:
B0dS=Btd(S+vt)⑩(3分)
∴
(2分)
4、
解:
(1)线框从图甲位置开始(t=0)转过900的过程中,产生的感应电动势为:
(4分)
由闭合电路欧姆定律得,回路电流为:
(1分)
联立以上各式解得:
(2分)
同理可求得线框进出第3象限的过程中,回路电流为:
(2分)
故感应电流最大值为:
(1分)
(2)I-t图象为:
(4分)
(3)线框转一周产生的热量:
(2分)
又
(1分)
解得:
(1分)
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