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一、必做题
1.(2022·郑州一中高二检测)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( )
A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
解析:选C.由法拉第电磁感应定律E=n可知感应电动势的大小E与匝数n有关,与即磁通量变化的快慢成正比,所以A、B错,C正确.由楞次定律可知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化,即原磁通量增加,感应电流的磁场与原磁场方向相反.原磁通量减小,感应电流的磁场与原磁场同向,故D错误.
2. 如图所示,MN、PQ为两条平行放置的金属导轨,左端接有定值电阻R,金属棒AB斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l,金属棒与导轨间夹角为60°,以速度v水平向右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为( )
A.I= B.I=
C.I= D.I=
解析:选B.公式E=Blv适用于B、l、v三者相互垂直的状况,本题B与l,B与v是相互垂直的,但l与v不垂直,故取l垂直于v的长度lsin θ即为有效切割长度,所以E=Blvsin 60°=Blv,由欧姆定律I=得I=.故选B.
3.
如图所示,A、B两闭合线圈为同样导线绕成的,A有10匝,B有20匝,两圆线圈半径之比为2∶1.匀强磁场只分布在B线圈内.当磁场随时间均匀减弱时( )
A.A中无感应电流
B.A、B中均有恒定的感应电流
C.A、B中感应电动势之比为2∶1
D.A、B中感应电流之比为1∶2
解析:选BD.只要穿过圆线圈内的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势和感应电流,由于磁场变化状况相同,有效面积也相同,所以,每匝线圈产生的感应电动势相同,又由于两线圈的匝数和半径不同,电阻值不同,依据电阻定律,单匝线圈电阻之比为2∶1,所以,感应电流之比为1∶2.故选BD.
4.
如图所示,水平放置的平行金属导轨相距l=0.50 m,左端接一电阻R=0.20 Ω,磁感应强度B=0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面.导体棒ab垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽视不计,当ab以v=4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时,求:
(1)ab棒中感应电动势的大小;
(2)回路中感应电流的大小;
(3)ab棒中哪端电势高;
(4)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小.
解析:(1)ab棒中的感应电动势为
E=Blv=0.40×0.50×4.0 V=0.80 V.
(2)感应电流的大小为
I== A=4.0 A.
(3)ab相当于电源,依据右手定则知,a端电势高.
(4)ab棒受安培力
F安=BIl=0.40×4.0×0.50 N=0.80 N
由于ab以v=4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动,故外力F的大小也为0.80 N.
答案:(1)0.80 V (2)4.0 A (3)a端高 (4)0.80 N
二、选做题
5.
如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设在整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力,则在金属棒运动过程中( )
A.φa>φb,Uab保持不变
B.φa>φb,Uab越来越大
C.φa<φb,Uab越来越大
D.φa<φb,Uab保持不变
解析:选A.金属棒水平抛出后,在垂直于磁场方向上的速度不变,由E=Blv知,电动势也不变;由右手定则可知,a点电势高于b点电势,故选A.
6.
如图所示,导体圆环半径为a,导体棒OC可绕O点转动,C端与环接触良好且无摩擦,圆环的电阻不计,导体棒OC的电阻为r,定值电阻的阻值为R,现使OC绕O以角速度ω匀速运动,求电阻R两端的电压.
解析:OC产生的电动势为E=Bωa2,电路中电流I==,R两端电压U=IR=.
答案:
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