1、(2012年2月天水一中檢測(cè))如圖所示,半徑為 r且水平放置的光滑絕緣的環(huán)形管道內(nèi),有一個(gè)電荷量為 e,質(zhì)量為 m 的電子。此裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系式為 B=B0+kt(k>0)。根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,均勻變化的磁場(chǎng)將產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng),該感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)電子將有沿圓環(huán)切線方向的作用力,使其得到加速。設(shè)t=0時(shí)刻電子的初速度大小為v0,方向順時(shí)針,從此開(kāi)始運(yùn)動(dòng)一周后的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,則此時(shí)電子的速度大小為 A. B. C. D. 答案:AB解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律,環(huán)形管道內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=kπr2,電子運(yùn)動(dòng)一周,感應(yīng)電場(chǎng)力對(duì)電子做功eE,由動(dòng)能定理,eE=mv2-mv02,聯(lián)立解得電子的速度大小為v=,選項(xiàng)B正確D錯(cuò)誤;電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),evB1= mv2/r,解得v=,選項(xiàng)A正確C錯(cuò)誤。 2、(2012年3月河南焦作一模)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌水平平行放置,間距為L=1m,cd間、de間、cf間分別接著阻值為R=10Ω的電阻。一阻值為R=10Ω的導(dǎo)體棒ab以速度v=4m/s勻速向左運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好;導(dǎo)軌所在平面存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。下列說(shuō)法中正確的是 A. 導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛?i>b到a B. cd兩端的電壓為1 V C. de兩端的電壓為1 V D. fe兩端的電壓為1 V 答案:BD解析:導(dǎo)體棒ab以速度v=4m/s勻速向左運(yùn)動(dòng),由右手定則可判斷出導(dǎo)體棒ab中電流的流向?yàn)橛?/span>a到b,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=2V,感應(yīng)電流I=E/2R=0.1A,cd兩端的電壓為U1=IR=1 V,選項(xiàng)B正確;由于de間沒(méi)有電流,cf間沒(méi)有電流,de兩端的電壓為零,fe兩端的電壓為1V,選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。 3、(2012年5月湖北武漢模擬)如圖所示是圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖:銅盤安裝在水平的銅軸上,它的邊緣正好在兩磁極之間,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路的總電阻為R,從左往右看,銅盤以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。則: A.由于穿過(guò)銅盤的磁通量不變,故回路中無(wú)感應(yīng)電流 B.回路中感應(yīng)電流大小不變,為 C.回路中感應(yīng)電流方向不變,為C→D→R→C D.回路中有周期性變化的感應(yīng)電流 答案:BC解析:把銅盤看作閉合回路的一部分,在穿過(guò)銅盤以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),銅盤切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中有感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;銅盤切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BL2ω,根據(jù)閉合電路歐姆定律,回路中感應(yīng)電流I=E/R=,由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)?/span>C→D→R→C,選項(xiàng)BC正確D錯(cuò)誤。 4、(2012年3月江西省六校聯(lián)考)粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框原先整個(gè)置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi),磁場(chǎng)方向垂直于線框平面,其邊界與正方形線框的邊平行,現(xiàn)使線框沿四個(gè)不同方向以相同速率v勻速平移出磁場(chǎng),如圖所示,線框移出磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程( ?。?/span> A.四種情況下ab兩端的電勢(shì)差都相同 B.①圖中流過(guò)線框的電量與v的大小無(wú)關(guān) C.②圖中線框的電功率與v的大小成正比 D.③圖中磁場(chǎng)力對(duì)線框做的功與成正比 答案:B解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律E=△Ф/△t,閉合電路歐姆定律I=E/R, 5、(2012年4月上海崇明縣二模)如圖所示,虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),三個(gè)電阻的阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶3,電路中導(dǎo)線的電阻不計(jì).當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開(kāi)時(shí),閉合回路中感應(yīng)電流為;當(dāng)S2、S3閉合,S1斷開(kāi)時(shí),閉合回路中感應(yīng)電流為5I;當(dāng)S1、S3閉合,S2斷開(kāi)時(shí),閉合回路中感應(yīng)電流為 (A)0 (B)I (C)I (D)I 答案:D解析:設(shè)虛線框內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為k,上面回路中磁場(chǎng)面積為S,下面回路中磁場(chǎng)面積nS,電阻R1=R。當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開(kāi)時(shí),閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=kS,感應(yīng)電流為=kS/3R;當(dāng)S2、S3閉合,S1斷開(kāi)時(shí),閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2=nkS,閉合回路中感應(yīng)電流為5I= nkS/5R;當(dāng)S1、S3閉合,S2斷開(kāi)時(shí),閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E3=(n+1)kS,閉合回路中感應(yīng)電流為I’=(n+1)kS/4R,聯(lián)立解得I’=7I,選項(xiàng)D正確。 6、(2012年5月山西省三模)如圖所示,正方形線框的邊長(zhǎng)為L,電容器的電容量為C。正方形線框的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)磁場(chǎng)以k的變化率均勻增強(qiáng)時(shí),則 A.電壓表沒(méi)有讀數(shù) B.電壓表的讀數(shù)為kL2/2 C.a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)的電勢(shì) D.電容器的電量為CkL2/2 答案:AD 解析:磁場(chǎng)以k的變化率均勻增強(qiáng),產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。得電容器的電量為Q=CkL2/2,選項(xiàng)D正確。 7、(2012朝陽(yáng)二模)如圖甲所示,電路的左側(cè)是一個(gè)電容為C的電容器,電路的右側(cè)是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體,環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S。在環(huán)形導(dǎo)體中有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則在0一t0時(shí)間內(nèi)電容器 ( ) A.上極板帶正電,所帶電荷量為 B.上極板帶正電,所帶電荷量為 C.上極板帶負(fù)電,所帶電荷量為 D.上極板帶負(fù)電,所帶電荷量為 答案:A 8、(2012年5月海淀二模)某學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)驗(yàn)證法拉第電磁感應(yīng)定律的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。在大線圈Ⅰ中放置一個(gè)小線圈Ⅱ,大線圈Ⅰ與多功能電源連接。多功能電源輸入到大線圈Ⅰ的電流i1的周期為T,且按圖乙所示的規(guī)律變化,電流i1將在大線圈Ⅰ的內(nèi)部產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與線圈中電流i的關(guān)系為B=ki1(其中k為常數(shù))。小線圈Ⅱ與電流傳感器連接,并可通過(guò)計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)后繪制出小線圈Ⅱ中感應(yīng)電流i2隨時(shí)間t變化的圖象。若僅將多功能電源輸出電流變化的頻率適當(dāng)增大,則圖丙所示各圖象中可能正確反映i2-t圖象變化的是(圖丙中分別以實(shí)線和虛線表示調(diào)整前、后的i2-t圖象) ( )答案:D 解析:輸入到大線圈Ⅰ的電流i1均勻變化,在小線圈Ⅱ在產(chǎn)生的感應(yīng)電流恒定不變。若僅將多功能電源輸出電流變化的頻率適當(dāng)增大,周期減小,產(chǎn)生的感應(yīng)電流周期相應(yīng)減小,能正確反映i2-t圖象變化的是D。 9、(2012云南名校聯(lián)考)如圖,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,將一水平放置的金屬棒水平拋出,在整個(gè)過(guò)程中不計(jì)空氣阻力,則金屬棒在空中飛行過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小 A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.保持不變 D.無(wú)法判斷。 答案:C解析:金屬棒在空中飛行過(guò)程中水平速度不變,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小保持不變,選項(xiàng)C正確。 10、(2012年2月武漢調(diào)研)如圖所示,在空間存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一水平放置的長(zhǎng)度為L的金屬桿ab與圓弧形金屬導(dǎo)軌P、Q緊密接觸,P、Q之間接有電容為C的電容器。若ab桿繞a點(diǎn)以角速度沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.電容器與a相連的極板帶正電 B.電容器與b相連的極板帶正電 C.電容器的帶電量是 D.電容器的帶電量是 答案:AD解析:若ab桿繞a點(diǎn)以角速度沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BL2ω/2.由C=Q/E解得電容器的帶電量是Q=,選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。右手定則可判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向b指向a, 電容器與a相連的極板帶正電,選項(xiàng)正確B錯(cuò)誤。11、(2012商丘聯(lián)考)如圖所示,將一根絕緣硬金屬導(dǎo)線彎曲成一個(gè)完整的正弦曲線形狀,它通過(guò)兩個(gè)小金屬環(huán)a、b與長(zhǎng)直金屬桿導(dǎo)通,在外力F作用下,正弦形金屬線可以在桿上無(wú)摩擦滑動(dòng)。桿的電阻不計(jì),導(dǎo)線電阻為R,ab間距離為2L,導(dǎo)線組成的正弦圖形項(xiàng)部或底部到桿距離都是L/2。在導(dǎo)線和桿平面內(nèi)有一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)的寬度為2L,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B. 現(xiàn)在外力F作用下導(dǎo)線沿桿以恒定的速度v向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)線和桿組成的平面始終與磁場(chǎng)垂直。t=0時(shí)刻導(dǎo)線從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),直到全部穿過(guò)磁場(chǎng),外力F所做功為 A. B. C. 解析:導(dǎo)線從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),直到全部穿過(guò)磁場(chǎng),金屬導(dǎo)線組成的閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為正弦交變電流,電動(dòng)勢(shì)最大值為BLv/2,有效值為E=BLv/2,周期T=2L/v。導(dǎo)線從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),直到全部穿過(guò)磁場(chǎng),時(shí)間為2T=4L/v。外力F所做功等于產(chǎn)生的電能,為W=`2T=.選項(xiàng)B正確。 答案:B 12、(2012南京一模)一種早期發(fā)電機(jī)原理示意圖如圖所示,該發(fā)電機(jī)由固定的圓形線圈和一對(duì)用鐵芯連接的圓柱形磁鐵構(gòu)成,兩磁極相對(duì)于線圈平面對(duì)稱,線圈圓心為點(diǎn)。在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,當(dāng)磁極與點(diǎn)在同一條直線上時(shí),穿過(guò)線圈的( ) A.磁通量最大,磁通量變化率最大 B.磁通量最大,磁通量變化率最小 C.磁通量最小,磁通量變化率最大 D.磁通量最小,磁通量變化率最小 答案:B解析:在磁極繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,當(dāng)磁極與點(diǎn)在同一條直線上時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量最大,磁通量變化率最小,選項(xiàng)B正確。 13、(2012昌平二模)(18分)輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.64kg、邊長(zhǎng)為L=0.8m、匝數(shù)n=10的正方形線圈abcd,線圈總電阻為R=1Ω。邊長(zhǎng)為L/2正方形磁場(chǎng)區(qū)域?qū)ΨQ分布在線圈下邊的兩側(cè),如圖(甲)所示。磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化如圖(乙)所示,從t=0開(kāi)始經(jīng)t0時(shí)間細(xì)線開(kāi)始松馳,取g=10m/s2。求: ⑴ 在0~4s內(nèi),穿過(guò)線圈abcd磁通量的變化及線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E; ⑵ 在前4s時(shí)間內(nèi)線圈abcd的電功率; ⑶ 求t0的值。 解析:⑴ 解得:△Ф=0.16Wb 由法拉第電磁感應(yīng)定律得: 解得:E =0.4V ⑵ , 代入數(shù)據(jù)得:P=0.16W ⑶ 分析線圈受力可知,當(dāng)細(xì)線松弛時(shí)有: 解得=4T 由圖像知:B=1+0.5t,解得:t0=6s。 14、由于受地球信風(fēng)帶和盛行西風(fēng)帶的影響,海洋中一部分海水做定向流動(dòng),稱為風(fēng)海流,風(fēng)海流中蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源。因?yàn)楹K泻写罅康膸щ婋x子,這些離子隨風(fēng)海流做定向運(yùn)動(dòng),如果有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)能使海流中的正、負(fù)離子發(fā)生偏轉(zhuǎn),便可用來(lái)發(fā)電。 圖22為一利用風(fēng)海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖,用絕緣材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道,在管道的上、下兩個(gè)內(nèi)表面裝有兩塊金屬板M、N,金屬板長(zhǎng)為a,寬為b,兩板間的距離為d。將管道沿風(fēng)海流方向固定在風(fēng)海流中,在金屬板之間加一水平勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向由南向北,用導(dǎo)線將M、N外側(cè)連接電阻為R的航標(biāo)燈(圖中未畫(huà)出)。工作時(shí),海水從東向西流過(guò)管道,在兩金屬板之間形成電勢(shì)差,可以對(duì)航標(biāo)燈供電。設(shè)管道內(nèi)海水的流速處處相同,且速率恒為v,海水的電阻率為ρ,海水所受摩擦阻力與流速成正比,比例系數(shù)為k。 (1)求磁流體發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)E的大小,并判斷M、N兩板哪個(gè)板電勢(shì)較高; (2)由于管道內(nèi)海水中有電流通過(guò),磁場(chǎng)對(duì)管道內(nèi)海水有力的作用,求此力的大小和方向; (3)求在t時(shí)間內(nèi)磁流體發(fā)電機(jī)消耗的總機(jī)械能。 ,在t時(shí)間內(nèi)磁流體發(fā)電機(jī)消耗的總機(jī)械能(k+)v2t。 15、(2012年3月福州質(zhì)檢)如圖所示,固定在水平桌面上平行光滑金屬導(dǎo)軌cd、eg之間的距離為L,d、e兩點(diǎn)接一個(gè)阻值為R的定值電阻,整個(gè)裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(磁場(chǎng)范圍足夠大)。有一垂直放在導(dǎo)軌上的金屬桿ab。其質(zhì)量為m、電阻值為r。在平行導(dǎo)軌的水平拉力F的作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),F隨時(shí)間變化規(guī)律為F=F0+kt。其中F0和k為已知的常量。經(jīng)過(guò)t0時(shí)間撤去拉力F,軌道電阻不計(jì)。求: (1)t0時(shí)金屬桿速度的大小v0; (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B; (3)t0之后金屬桿ab運(yùn)動(dòng)速度大小v隨位移大小x變化滿足:v=v0-x,試求撤去拉力F到金屬桿靜止時(shí)通過(guò)電阻R的電荷量q。 解:(1)金屬桿的加速度大小為,時(shí)刻速度大小為,電流為,則 (2)由⑤得 ⑧(2分) 把⑥代入得 ⑨(2分) (3)金屬桿從撤去拉力F到靜止時(shí)通過(guò)的距離滿足 點(diǎn)評(píng):此題考查法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、安培力、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、及其相關(guān)知識(shí)。 16、(2012年3月江蘇省蘇北四星級(jí)高中聯(lián)考)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的光滑平行金屬導(dǎo)軌相距為L=1m,導(dǎo)軌平面與水平面成=30°角,上端連接的電阻.質(zhì)量為m=0.2kg、阻值的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,距離導(dǎo)軌最上端d=4m,整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)的方向垂直導(dǎo)軌平面向上. ⑴若磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,將金屬棒釋放,求金屬棒勻速下滑時(shí)電阻R兩端的電壓; ⑵若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與時(shí)間成正比,在外力作用下ab棒保持靜止,當(dāng)t=2s時(shí)外力恰好為零.求ab棒的熱功率; ⑶若磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律是,在平行于導(dǎo)軌平面的外力F作用下ab棒保持靜止,求此外力F的大小范圍. 解題思路:由平衡條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律及其相關(guān)知識(shí)列方程解答。 解:(1)金屬棒勻速下滑時(shí), (2分) (1分) (1分) 解得: (1分) |
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