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2018-2019学年度???学校8月月考卷
试卷副标题
考试范围:xxx;考试时间:100分钟;命题人:xxx
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
请点击修改第I卷的文字说明
一、单选题
1.如图中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律,以下哪些认识是正确的( )
A. 第0.6 s末线圈中的感应电动势是4 V
B. 第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的小
C. 第1 s末线圈的瞬时电动势为零
D. 第0.2 s末和0.4 s末的瞬时电动势的方向相同
【答案】A
【解析】A:由法拉第电磁感应定律知:感应电动势E=ΔΦΔt可知:0.3~0.8 s内E=ΔΦΔt=8−60.8−0.3V=4V,则0.6 s末线圈中的感应电动势大小是4 V。故A项正确。
B:图象的斜率表示电动势的大小,由图象知第0.9 s末线圈中的瞬时电动势比0.2 s末的大。故B项错误。
C:第1 s末线圈的磁感强度为零,但磁通量的变化率不为零,电动势不为零。故C项错误。
D:第0.2 s末和0.4 s末的图象斜率一正一负,瞬时电动势的方向相反。故D项错误。
2.如图所示,甲为某闭合线圈内磁通量φ随时间t变化的函数图像,乙为某特殊电阻R的伏安特性曲线。已知两图像具有相似性,即OA段为曲线,AB段为平行于横轴的直线。则下列说法正确的是
A. 甲图OA段表示线圈的感应电动势在O~ti时间内随时间推移而逐渐增大
B. 乙图AB段表示电阻R的阻值为零
C. 乙图OA段表示电阻R的阻值在0~I1 范围内随电流的增大而逐渐增大
D. 甲图AB段表示线圈的感应电动势为零
【答案】D
【解析】A项:根据法拉第电磁感应定律,则有:磁通量φ随时间t变化的函数图象的斜率表示感应电动势的大小,甲图OA段表示线圈的感应电动势在O~t1时间内随时间推移而逐渐减小.故A错误;
B项:根据R=UI可知,乙图AB段表示电阻R的阻值不断减小.故B错误;
C项:电阻R的伏安特性曲线的斜率不表示电阻的大小,但根据R=UI可知,电阻R的阻值在0~I1范围内随电流的增大而逐渐减小,故C错误;
D项:甲图AB段磁通量的变化率为零,则线圈的感应电动势为零,故D正确。
点晴:感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,磁通量φ随时间的变化图线的斜率反映感应电动势的大小.根据图象可以得到电阻的电压和电阻的电流之间的关系,图象的斜率不为电阻的大小。
3.如图所示,导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,圆形金属环B正对电磁铁A,当导线MN在导轨上向右加速滑动时,则
A. MN导线无电流,B环无感应电流
B. MN导线有向上电流,B环无感应电流
C. MN导线有向上电流,从左向右看B有顺时针方向电流
D. MN导线有向下电流,从左向右看B有逆时针方向电流
【答案】C
【解析】导线MN向右加速滑动,导线产生的感应电动势E=BLv增大,通过电磁铁A的电流增大;由右手定则判定感应电流方向为N→M;由电磁铁A产生的磁感应强度方向向左,电流增大,则穿过金属环B的磁通量增大,B中产生感应电流,由楞次定律可知,从左向右看B有顺时针方向电流;故ABD错误,C正确;故选C。
【点睛】由E=BLv判断感应电动势如何变化,判断线圈A中电流产生的磁场如何变化,最后由楞次定律分析受力方向。
4.如图甲所示,以等腰直角三角形ABC为边界的有界匀强磁场垂直于纸面向里,一个等腰直角三角形线框abc的直角边ab的长是AB长的一半,线框abc在纸面内,线框的cb边与磁场边界BC在同一直线上,现在让线框匀速地向右通过磁场区域,速度始终平行于BC边,则在线框穿过磁场的过程中,线框中产生的电流随时间变化的关系图象是(设电流沿顺时针方向为正)( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】线框进磁场的过程中,ab边切割磁感线的有效长度均匀增大,因此感应电动势均匀增大,感应电流均匀增大,ab边切割磁感线的有效长度最大值等于ab的长,根据楞次定律,感应电流沿逆时针方向;当线框完全进入磁场后,回路中磁通量变化量为零,感应电流为零;当ab边出磁场后,ac边切割磁感线的有效长度均匀减小,产生的感应电流均匀减小,且ac边切割磁感线的有效长度的最大值等于ab边的长度,根据楞次定律可知,感应电流沿顺时针方向,因此D项正确.
5.关于楞次定律,下列说法正确的是( )
A. 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
B. 闭合电路的一部分导体在磁场中运动时,必受磁场阻碍作用
C. 原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场同向
D. 感应电流的磁场总是跟原磁场反向,阻碍原磁场的变化
【答案】A
【解析】A项:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故A正确;
B项:闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时,不受磁场阻碍作用,故B错误;
C项:原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时,感应电流的磁场与原磁场反向,C错误;
D项:感应电流的磁场当原磁场增强时跟原磁场反向,当原磁场减弱时跟原磁场同向,故D错误。
点晴:解决本题关键理解“楞次定律”感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,其中有三种表现形式:1、“增反减同”;2、“来拒去留”;3、“增缩减扩”。
6.如图甲所示,平行金属导轨与水平面夹角为θ,两导轨上端P、Q间接有电阻R,金属导体棒垂直导轨方向放置且始终静止不动。导轨所在空间存在垂直导轨平面方向的磁场,磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示,规定垂直导轨平面向上为B的正方向,在0~t1过程内
A. 导体棒所受安培力的方向始终沿导轨向上
B. 导体棒所受安培力的大小始终不变
C. 通过电阻R的电流方向始终为Q→P
D. 导体棒所受摩擦力的方向始终沿导轨向下
【答案】C
【解析】根据楞次定律可知回路中的电流始终是逆时针,即由Q→P,选项C正确;当磁感应强度正向减小时,导体棒所受的安培力的方向沿导轨向下,摩擦力的方向沿导轨向上;当磁感应强度反向增大时,导体棒所受的安培力的方向沿导轨向上,摩擦力的方向不确定,选项AD错误;导体棒所受的安培力F=BIL=BΔBSΔt=BkSL,磁感应强度的斜率k不变,S、L大小不变,B随时间变化,则安培力大小时刻变化,选项B错误;故选C.
点睛:此题关键是分析B-t图像的物理意义,其斜率等于磁感应强度的而变化率,决定感应电动势的大小;安培力的方向判断可用“增缩减扩”来判断.
7.法拉第在研究电磁感应现象时,将两个线圈绕在同一个铁环上,简化电路如图所示,下列关于法拉第研究过程的说法正确的是
A. 闭合开关S的瞬间,右侧线圈中不产生感应电流
B. 闭合开关S以后,右侧线圈中产生稳定的感应电流
C. 断开开关S的瞬间,右侧线圈中产生感应电流
D. 断开开关S的瞬间,右侧线圈中不产生感应电流
【答案】C
【解析】当开始S接通的瞬间,N线圈中磁通量发生变化,产生感应电流,故A错误。开关闭合稳定后,线圈N中磁通量不发生变化,不产生感应电流。故B错误。当开关S断开的瞬间,N线圈中磁通量发生变化,产生感应电流,故C正确,D错误。故选C。
8.粗细均匀的电阻丝围成的正方形闭合线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行。现使线框以相同速率沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框上a、b两点间的电势差绝对值最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】磁场中切割磁感线的边相当于电源,外电路由三个相同电阻串联形成,A、B、D中a和b两点间电势差为外电路中一个电阻两端电压为:U=E4=BLv4,图C中a、b两点间电势差为路端电压为:U=3E4=3BLv4,图D中线框上的ab两点间电势差最大;故选C。
【点睛】本题属于电磁感应与电路的结合,注意弄清电源和外电路的构造,明确a、b两点间的电势差是路端电压还是某一阻值电压.
9.如图所示,ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道,轨道间距为l,其电阻可忽略不计。ac之间连接一阻值为R的电阻。ef为一垂直于ab和cd的金属杆,它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动,其电阻可忽略。整个装置处在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度为B。当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时,杆ef所受的安培力为( )
A. BlvR B. B2l2vR C. B2lvR D. Bl2vR
【答案】B
【解析】当杆ef以速度v向右匀速运动时,产生的感应电动势为E=Blv,感应电流为I=ER,杆ef受到的安培力F=BIl,联立解得F=B2l2vR,B正确.
10.在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用.下列叙述符合史实的是( )
A. 安培在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系
B. 奥斯特根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说
C. 法拉第在实验中观察到,在有恒定电流的静止导线附近固定闭合线圈中,会出现感应电流
D. 楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向.即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【答案】D
【解析】奥斯特发现了电流的磁效应,A错误;安培提出了分子电流假说,B错误;法拉第在实验中观察到,在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流,C错误;楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,D正确.
11.如图甲所示,两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合,放在同一水平面内,线圈B中通以如图乙所示的交变电流,设t=0时电流沿逆时针方向(图中箭头所示).对于线圈A, 在t1~t2时间内,下列说法中正确的是( )
A. 有顺时针方向的电流,且有扩张的趋势
B. 有顺时针方向的电流,且有收缩的趋势
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
【答案】D
【解析】根据增反减同原理可知,当B线圈中的电流反向增大时,A中感应电流产生的磁场方向应垂直纸面向外,即感应电流方向为逆时针,根据增缩减扩原理可知线圈A有收缩趋势,D正确.
12.许多科学家在物理学发展中做出了重要贡献,下列表述中错误的是( )
A. 楞次总结出了判断感应电流方向的楞次定律
B. 法拉第发现了电磁感应现象
C. 安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式
D. 奥斯特发现了电流的磁效应
【答案】C
【解析】楞次总结出了感应电流方向的判断方法,A正确;法拉第经过多年的研究,发现了电磁感应现象,B正确;洛伦兹提出了磁场对运动电荷的作用力公式,C错误;奥斯特在1820 年发现了电流的磁效应,D正确.
13.在水平桌面上,一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图(甲)所示,0﹣1s内磁场方向垂直线框平面向下.圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接,导轨上放置一根导体棒,导体棒的长为L、电阻为R,且与导轨接触良好,导体棒处于另一匀强磁场中,如图(乙)所示.若导体棒始终保持静止,则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是图中的(设向右的方向为静摩擦力的正方向)( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】由(甲)图可知在0-1s内磁感应强度均匀增大,产生稳恒感应电流,根据楞次定律可判断感应电流的方向为逆时针,导体棒受到的安培力的方向是水平向左,棒静止不动,摩擦力方向水平向右,为正方向,1~2s内穿过线圈的磁通量恒定,没有感应电流,故导体棒不受安培力作用,摩擦力为零;2~3s内穿过线圈的磁通量均匀减小,产生稳恒感应电流,根据楞次定律可判断感应电流的方向为顺时针,导体棒受到向右的安培力,所以摩擦力方向向左,为负, B正确.
【点睛】通过线圈的磁场1随着时间的变化,由法拉第电磁感应定律可算出产生感应电动势大小,线圈中出现感应电流,导致导体棒处于磁场中受到安培力的作用,由于棒始终处于静止,则可确定静摩擦力的方向及大小.
14.法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机,原理如图所示。铜质圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个带摇柄的转轴,边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴,用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路,其他电阻均不计。转动摇柄,使圆盘如图示方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B,圆盘半径为r,电阻的功率为P。则
A. 圆盘转动的角速度为PRBr2,流过电阻R 的电流方向为从c到d
B. 圆盘转动的角速度为PRBr2,流过电阻R 的电流方向为从d到c
C. 圆盘转动的角速度为2PRBr2,流过电阻R 的电流方向为从c到d
D. 圆盘转动的角速度为2PRBr2,流过电阻R 的电流方向为从d到c
【答案】D
【解析】将圆盘看成无数幅条组成,它们都切割磁感线,从而产生感应电动势,出现感应电流,根据右手定则圆盘上感应电流从边缘流向圆心,则流过电阻R的电流方向为从d到c;根据法拉第电磁感应定律,得圆盘产生的感应电动势E=Brv=Br⋅0+ωr2=12Br2ω,电阻消耗的电功率P=E2R=(12Br2ω)2R,解得ω=2PRBr2,D正确
【点睛】注意:一、切割磁感线相当于电源,内部电流方向是从负极到正极;由于半径上每点的切割速度不同,但是均匀增大的,故可等效切割速度为0+ωr2.
15.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是位于纸面内的直角梯形线圈,ab与dc间的距离也为l。t=0时刻,ab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→d→c→b→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 ( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】开始ab边进入磁场切割磁感线,由右手定则可知,电流方向为a→d→c→b→a,电流方向是正的,由右手定则可知,ab边离开磁场时,感应电流方向是a→b→c→d→a,电流方向是负的,因为进入磁场和穿出磁场过程中有效切割长度都在均匀增大,所以电流也均匀增大,A正确.
16.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~T2时间内,直导线中电流向上,则在T2~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. 感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左
D. 感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右
【答案】D
【解析】在T2~T时间内,直线电流方向向下,根据安培定则,知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生顺时针方向的感应电流。根据左手定则,知金属框左边受到的安培力方向水平向右,右边受到的安培力水平向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属框所受安培力的合力水平向右,D正确.
17.在物理学史上,奥斯特首先发现电流周围存在磁场。随后,物理学家提出“磁生电”的闪光思想。很多科学家为证实这种思想进行了十多年的艰苦研究。首先成功发现“磁生电”的物理学家是( )
A. 洛伦兹 B. 库伦 C. 法拉第 D. 纽曼
【答案】C
【解析】奥斯特实验,把通电直导线放在水平方向静止的小磁针上,小磁针发生偏转,说明受到磁力作用,实验表明电流周围存在磁场.法拉第在奥斯特的启发下,研究了磁场与电流的关系,最终通过十年的努力终于发现了电磁感应现象:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中会产生电流.故选C。
点晴:物理学史一直是考试中的热点,了解相关的物理学史可以使我们了解科学家的贡献,激发我们学习物理的兴趣。
18.如下图所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导线框,当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时,线框ab的运动情况是( )
A. 保持静止不动
B. 逆时针转动
C. 顺时针转动
D. 发生转动,但电源极性不明,无法确定转动的方向
【答案】C
【解析】无论电源的极性如何,在两电磁铁中间区域产生一水平方向的磁场。当滑片自左向右滑动时,滑动变阻器接入电路电阻丝的长度增大,电路中电流减小,两电磁铁之间的磁场减弱,即穿过线框ab的磁通量减小,虽然不知线框ab的感应电流方向,但由楞次定律:感应电流的效果将反抗引起感应电流的原因;可直接判定线框ab应顺时针转动(即向穿过线框磁通量增加的位置—竖直位置转动)。故C项正确。
点睛:楞次定律:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律还可表述为:感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。
19.如图所示,在同一平面内有A、B两闭合金属圆环,圆环A通有顺时针方向的电流。若圆环A中的电流突然增大,关于圆环B,下列说法中正确的是
A. 将产生逆时针的感应电流,有扩张的趋势
B. 将产生顺时针的感应电流,有收缩的趋势
C. 将产生顺时针的感应电流,有扩张的趋势
D. 将产生逆时针的感应电流,有收缩的趋势
【答案】A
【解析】当线圈A中通有突然增大的顺时针方向的电流时,知穿过线圈B的磁通量垂直向里,且增大,根据楞次定律,线圈B产生逆时针方向的电流,由于穿过线圈B的磁通量增大,根据楞次定律的另一种表述,线圈B有扩张的趋势,阻碍磁通量的增加。故B正确,ACD错误。故选B。
【点睛】当线圈A中通有不断增大的顺时针方向的电流时,周围的磁场发生变化,即通过线圈B的磁通量发生变化,根据楞次定律结合右手螺旋定则判断出B线圈中感应电流的方向.根据楞次定律的另一种表述,引起的机械效果阻碍磁通量的变化,确定线圈B有扩张还是收缩趋势.
20.如图所示的电路中,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是自感系数很大的电感,其直流电阻与定值电阻R阻值相等,D是理想二极管.下列判断中正确的是
A. 闭合电键S的瞬间,灯泡A和C同时亮
B. 闭合电键S的瞬间,只有灯泡C亮
C. 闭合电键S后,灯泡A、B、C一样亮
D. 断开电键S的瞬间,灯泡B、C均要闪亮一下再熄灭
【答案】B
【解析】AB:闭合电键S,线圈L的电流要增大,线圈中产生自感电动势阻碍电流的增大,闭合电键S的瞬间,通过线圈L的电流为零,灯泡A不亮;理想二极管具有单向导电性,灯泡B不亮;灯泡C与电阻相连,闭合电键S的瞬间灯泡C立即发光。故A项错误,B项正确。
C:闭合电键S后,灯泡B不亮;稳定时,线圈中不产生感应电动势,L的直流电阻与定值电阻R阻值相等,则稳定后A、C一样亮。故C项错误。
D:断开电键S的瞬间,C中原来的电流要立即减至零;线圈中电流要减小,线圈产生自感电动势阻碍电流的减小,线圈中电流不会立即消失,这个自感电流通过B、C形成回路,B、C中电流比线圈中小;稳定时灯泡B不亮,A、C一样亮;则断开电键S灯B要闪亮一下熄灭,灯C先变暗再熄灭。故D项错误。
点睛:线圈中电流增大时,线圈中产生与原电流反向的自感电动势阻碍电流的增大,线圈中电流逐渐增大;线圈中电流减小时,线圈中产生与原电流同向的自感电动势阻碍电流的减小,线圈中电流逐渐减小。
21.如图所示,一金属小球用一根绝缘细线挂在固定点O处,将小球从匀强磁场区域外静止释放,磁感线的方向垂直纸面向里,空气阻力不计.则( )
A. 小球的运动过程中,摆角会越来越小,直到摆角小到某一值后不再减小
B. 小球的运动到最低点时速度最大,产生的感应电流最大
C. 小球在摆动过程中机械能守恒
D. 小球开始的摆动后,最终将停止在竖直线OO′
【答案】A
【解析】由于从左侧摆到右侧的过程中,线框中磁通量发生变化,因而产生感应电流,由于电阻的存在,线框中将产生焦耳热,根据能量守恒知线框的机械能将不守恒,故在左侧线框的高度将高于起始时右侧的高度,所以摆角会越来越小,当完全在磁场中来回摆动时,则没有感应电流,圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动,故C正确,D错误;金属环进入磁场后,由于没有磁通量的变化,因而圆环中没有感应电流,不受磁场力作用,只在重力作用下,离平衡位置越近,则速度越大,故C错误。当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化,会产生电流。环进入和离开磁场区域,磁通量分别是增大和减小,故产生感应电流,从而将机械能转化为电能;故机械能不再守恒;故D错误;故选A。
22.如图所示,直导线与铝环位于同一平面内固定不动,要使铝环内产生如图所示方向的感应电流中,则直导线中电流方向及电流大小变化情况可能是( )
A. 电流方向为M到N,电流不变
B. 电流方向为N到M,电流不变
C. 电流方向为M到N,电流逐渐增大
D. 电流方向为N到M,电流逐渐增大
【答案】D
【解析】AB、导线MN中的电流必须是变化的,才可以在圆环中产生变化的磁场,导致磁通量变,产生感应电流,故AB错误;
CD、圆环中产生逆时针的电流,则感应磁场方向是向外,要产生这样的感应磁场,则原磁场向外减小,或者向里增加,在根据右手定则知电流方向为N到M,电流逐渐增大或者电流方向为M到N,电流逐渐减小,故C错误;D正确;
故选D
点睛:因直导线电流的变化,导致通过线圈的磁通量发生变化时,线圈中将会产生感应电流.根据楞次定律判断感应电流的方向.
23.如图所示,将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间,铝框可以绕竖直轴线OO'自由转动。转动磁铁,会发现静止的铝框也会发生转动。下列说法正确的是( )
A. 铝框与磁极转动方向相反
B. 铝框始终与磁极转动的一样快
C. 铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的
D. 铝框是因为受到安培力而转动的
【答案】D
【解析】
AB、根据楞次定律可知,为阻碍磁通量增加,则导致铝框与磁铁转动方向相同,但快慢不一,故 AB错误;
CD、转动磁铁时,导致铝框的磁通量增加,从而产生感应电流,出现安培力,导致铝框转动,所以铝框是因为受到安培力而转动的,故C错误,D正确;
故选D。
24.如题8图所示,一等腰直角三角形中存在垂直于纸面向里的匀强磁场,三角形腰长为2L,一个边长为L的导线框ABCD自右向左匀速通过该区域,则回路中A、C两点电势差UAC随时间变化的关系图象应为
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】线框进入过程中O-L段磁通量增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针,故A点电势低于C点电势,切割有效长度增大,故电动势大小增大;全部进入后磁通量不再变化,故AC段电势差为零;
L-2L段,磁通量增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针,故A点电势低于C点电势,切割有效长度减小,故电动势大小减小;
当AB边离开磁场时,磁通量减小,由楞次定律可知电流为顺时针,故A点电势高于C点,切割长度不变,故电动势大小不变,故正确图象为B,ACD错误。
25.如图所示,有界匀强磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度为B.电阻为R、半径为L、圆心角为45°的扇形闭合导线框,绕垂直于纸面的O轴以角速度ω匀速转动(O轴位于磁场边界).下列说法正确的是
A. 因为线框的半径一直在切割磁感线,所以线框中一直有感应电流
B. 因为线框一直顺时针转动,所以感应电流的方向不变
C. 只有线框进入磁场和穿出磁场的两个过程才有感应电流,电流大小为BωL22R
D. 只有线框进入磁场和穿出磁场的两个过程才有感应电流,电流大小为BωL2R
【答案】C
【解析】A项:当线框全部进入磁场后,线框全部在磁场中运动时,穿过线框的磁通量不变,所以没有感就电流,故A错误;
B项:线框进磁场时,穿过线框的磁通量增大,根据“楞次定律”可知,线框中产生逆时针感应电流,当线框出磁场过程中,穿过线框的磁通量减小,根据“楞次定律”可知,线框中产生顺时针感应电流,故B错误;
C、D项:由于只有线框进入磁场和穿出磁场的两个过程,穿过线框的磁通量才会变化,即有电流产生,线框进入磁场和穿出磁场的两个过程中,线框的一半径切割磁感线,产生的电动势为E=BLv=BLωL2=BL2ω2,产生的感应电流为I=ER=BL2ω2R,故C正确,D错误。
点晴:解决本题关键理解产生感应电流的条件:1、闭合回路,2、穿过闭合回路的磁通量发生变化。
26.如图所示,要在线圈Q中产生图示方向的电流,可采用的方法有
A. 闭合电键K后,把Q靠近P
B. 闭合电键K后,把R的滑片右移
C. 无需闭合电键K,只要把Q靠近P即可
D. 闭合电键K后,把P中的铁芯从左边抽出
【答案】A
【解析】A项:闭合电键K,Q线圈中磁通量增加,根据楞次定律可知,感应磁场方向水平向左,故可以产生如图所示的电流,闭合电键K后,把Q靠近P,Q线圈中磁通量增加,根据楞次定律可知,感应磁场方向水平向左,故可以产生如图所示的电流,A正确;
B项:闭合电键K后,把R的滑片右移,P中电流减小,Q线圈中磁通量减少,根据楞次定律可知,感应磁场方向水平向右,故可以产生跟如图所示的电流方向相反的电流,B错误;
C项:不闭合电电键K,P中无电流,也就不会产生磁场,Q线圈中无磁通量,也就没有磁通量变化,Q中就无电流,故C错误;
D项:闭合电键K后,把P中的铁心从左边抽出,P中磁场减弱,Q线圈中磁通量减少,根据楞次定律可知,感应磁场方向水平向右,故可以产生跟如图所示的电流方向相反的电流,D错误。
27.如图(a)所示,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中通有变化的电流,电流变化的规律如图(b)所示,则下列说法正确的是
A. t1、t5时刻P线圈对桌面的压力小于P自身的重力
B. t3、t5时刻线圈P中产生的感应电流方向相反
C. t3时刻线圈P有收缩的趋势L2
D. t2、t6时刻P线圈的发热功率为0
【答案】D
【解析】t1、t5时刻电流增大,其磁场增大,则穿过P的磁通量变大,由楞次定律可知P将阻碍磁通量的变大,则P有向下运动的趋势,即它们有相互排斥的作用,线圈对桌面的压力大于P自身的重力,故A错误;t3、t5时刻,通过Q线圈的电流前者减小,后者增大,但它们的电流方向相反,根据楞次定律,则t3、t5时刻线圈P中产生的感应电流方向相同,故B错误;t3时刻电流减小,线圈P产生感应电流,要阻碍磁通量减小,则P有扩张的趋势,故C错误;t2、t6时刻, 穿过线圈P的磁通量变大,变化率为零,感应电流为零,所以P线圈的发热功率为零,故D正确,ABC错误。
二、多选题
28.如图所示,面积为0.2m2的500匝线圈A处在磁场中,t=0时刻,磁场方向垂直于线圈平面向里。磁感应强度随时间变化的规律是B=(6-0.2t)T,已知电路中的R1=4Ω,R2=6Ω,电容C=30μF,线圈A的电阻不计。则
A. 闭合S一段时间后,通过R2的电流为4×10-2 A,方向由b至a
B. 闭合S一段时间后,通过R2的电流为2A,方向由a至b
C. 闭合S一段时间后,断开S,S断开后通过R2的电荷量为2.4×10-4 C
D. 闭合S一段时间后,断开S,S断开后通过R2的电荷量为3.6×10-4 C
【答案】BD
【解析】A、B项:因B=6-0.2t,则有:ΔBΔt=0.2Ts,A线圈内产生的感应电动势:E=nΔϕΔt=20V
S闭合后,电路中电流为:I=ER1+R2=2A,磁场减弱,磁通量减小,根据楞次定律,感应电流的磁场也向内,根据安培定则,感应电流顺时针,故通过R2的电流方向由a向b,故B正确,A错误;
C、D项:断开S后,通过R2的电流为:Q=CU2=CIR2=30×10-6×2×6=3.6×10-4C;故C错误,D正确。
点晴:根据法拉第电磁感应定律求出线圈产生的感应电动势,根据闭合电路欧姆定律求出电流强度的大小,根据楞次定律判断出感应电流的方向;断开S,电容器放电,所带的电量全部通过R2,闭合时,根据Q=CU求出R2所带的电量。
29.两间距为L=1m的平行直导轨与水平面间的夹角为θ=37°,导轨处在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小B=2T的匀强磁场中.金属棒P垂直地放在导轨上,且通过质量不计的绝缘细绳跨过如图所示的定滑轮悬吊一重物,将重物由静止释放,经过一段时间,将另一根完全相同的金属棒Q垂直放在导轨上,重物立即向下做匀速直线运动,金属棒Q恰好处于静止状态.已知两金属棒的质量均为m=1kg,假设重物始终没有落在水平面上,且金属棒与导轨接触良好,一切摩擦均可忽略,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.下列说法正确的是( )
A. 重物的质量为1.2kg
B. 金属棒Q未放上时,重物和金属棒P组成的系统机械能不守恒
C. 金属棒Q放上后,电路中产生的焦耳热等于重物重力势能的减少量
D. 金属棒Q放上后,电路中电流的大小为3A
【答案】AD
【解析】金属棒Q放上后,对金属棒Q由平衡条件可知,安培力大小F=mgsinθ,对金属棒P由平衡条件可知,细绳的拉力大小为T=F+mgsinθ=2mgsinθ,对重物由平衡条件可知T=Mg,所以M=2msinθ=1.2kg,A正确;金属棒Q放上之前,对重物和金属棒P组成的系统,只有重力和系统内的弹力(细绳的拉力)做功,因此重物和金属棒P组成的系统机械能守恒,B错误;金属棒Q放上后,根据能量守恒定律可知,重物重力势能的减少量等于电路中产生的焦耳热与金属棒P重力势能的增加量之和,C错误;对金属棒Q,安培力大小F=mgsinθ=BIL,所以有I=mgsinθBL=3A,D正确.
30.某同学在老师指导下利用如图甲装置做实验,在固定支架上悬挂一蹄形磁铁,悬挂轴与一手柄固定连接,旋转手柄可连带磁铁一起绕轴线OO′旋转,蹄形磁铁两磁极间有一可绕轴线OO′自由旋转的矩形线框abcd(cd与轴线OO′重合).手柄带着磁铁以8rad/s的角速度匀速旋转,某时刻蹄形磁铁与线框平面正好重合,如图乙所示,此时线框旋转的角速度为6rad/s,已知线框边ab=5cm,ad=2cm,线框所在处磁场可视为匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.4T,线框匝数为200匝,电阻为1.6Ω,则下列说法正确的是( )
A. 若手柄逆时针旋转(俯视),线框将顺时针旋转
B. 若手柄逆时针旋转(俯视),在图乙时刻线框中电流的方向为abcda
C. 在图乙时刻线框中电流的热功率为0.016W
D. 在图乙时刻线框bc边受到的安培力大小为8×10-4N
【答案】BC
【解析】若手柄逆时针旋转(俯视),根据楞次定律,知安培力将阻碍线框与磁场间的相对运动,线框所受的安培力使线框也逆时针旋转,A错误;题图乙中手柄逆时针旋转(俯视),由右手定则判断知,此时线框中电流的方向为abcda,B正确;题图乙时刻线框中感应电动势E=NBab(v1-v2),又ab边所在处磁场的线速度大小v1=ω1ad=0.16m/s,ab边的线速度大小v2=ω2ad=0.12m/s,可得E=0.16 V,感应电流I=ER=0.1A,电流的热功率P=I2R=0.016W,C正确;在题图乙时刻线框bc边不受安培力作用,D错误.
31.飞机在航母上弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动的原理如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈附近的金属环会被弹射出去。现在固定线圈左侧的同一位置,先后放有两个分别用铜和铝制成的闭合金属环,已知两环的横截面积相等,形状、大小相同,且电阻率ρ铜 < ρ铝。合上开关S的瞬间
A. 从左侧看环中感应电流沿顺时针方向
B. 铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力
C. 若将铜环放置在线圈右方,环将向左运动
D. 电池正负极调换后,金属环不能向左弹射
【答案】AB
【解析】线圈中电流为右侧流入,磁场方向为向左,在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知,感应电流由左侧看为顺时针;故A正确;由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大;故铜环受到的安培力要大于铝环,故B正确;若环放在线圈右方,根据“来拒去留”可得,环将向右运动;故C错误;电池正负极调换后,金属环受力向左,故仍将向左弹出;故D错误;
32.如图所示,在垂直纸面向里的磁感应强度为B的有界矩形匀强磁场区域内,有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd,线框平面垂直于磁感线.线框以恒定的速度v沿垂直磁场边界向左运动,运动中线框dc边始终与磁场右边界平行,线框边长ad=l,cd=2l,线框导线的总电阻为R,则线框离开磁场的过程中,下列说法正确的是( )
A. 线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量为2Bl2R
B. 线框离开磁场的过程中产生的热量为4B2l3vR
C. 线框离开磁场过程中cd两点间的电势差2Blv3
D. 线框从图示位置至完全离开磁场的过程中,回路中始终有顺时针方向的感应电流
【答案】AB
【解析】A.电荷量q=It,根据法拉第电磁感应定律E=n ΔϕΔt,根据欧姆定律I=ER,联立可得q=ER·Δt=ΔϕRΔtΔt=2Bl2R,故A正确;
B.根据法拉第电磁感应定律,在离开过程中产生的感应电动势E=2Blv,所以感应电流:I=ER,线框中的电流产生的热量:Q=I2·R·lv =4B2l3vR,故B正确;
C.线框cd间的电压为:U=I·23R=4Blv3,故C错误;
D.根据楞次定律可知,只有离开磁场过程中,回路中才有顺时针方向的感应电流,在磁场中没有离开时,穿过线圈的磁通量不变,则没有感应电流,故D错误.
故选:AB
33.如图所示,水平放置的等腰梯形金属线框ABCD处于竖直向下的匀强磁场区域,磁场右边界平行于框的上下底边、垂直于框的对称轴OO′.让框沿对称轴OO′向右运动(未到磁场边界).则下列说法正确的是( )
A. 加速运动时框中有沿顺时针方向的电流
B. 匀速运动时框中无电流,AB间有电势差,φA>φB
C. 无论匀速或加速运动时框中都无电流,因为电势差UAB=UDC
D. 当CD边出了磁场边界(AB边还未出),要让AB边的电功率恒定,线框要减速运动
【答案】BD
【解析】A.线框在磁场中加速运动时,没有磁通量的变化,所以没有感应电流,故A错误;
B.但AB间有电势差,用右手定则可知φA>φB,故B正确;
C.根据感应电动势E=NLv,UAB>UDC,AD和BC段也有有效切割,故C错误;
D.CD段出去后,有效切割长度变长,要电流不变,只有减小速度,故D正确.
故选:BD
34.如图所示,两根平行光滑金属导轨的间距为d=lm,导轨平面与水平面成θ=30°角,其底端接有阻值为R=2Ω的电阻,整个装置处在垂直斜啣向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场中。一质量为m=1kg(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触。现杆在沿导轨平面向上、垂直于杆的恒力F=10N作用下从静止开始沿导轨向上运动,当运动距离为L=6m时速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。导体杆的电阻为r=2Ω,导轨电阻不计(取g=10m/s2)。在此过程中
A. 杆的速度最大值为5m/s
B. 流过电阻R的电荷量为6C
C. 导体杆两端电压的最大值为10V
D. 安培力对导体杆的冲量大小为6N·s
【答
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