鲁科版（2019）选择性必修第二册 第2章《电磁感应及其应用》检测试题（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 鲁科版（2019）选择性必修第二册 第2章《电磁感应及其应用》检测试题（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 257.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-14 08:25:30 | ||
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文档简介
《电磁感应及其应用》检测试题
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.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
2. 研究人员发现,一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能。具体而言,只要略微提高温度,这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金,从而在环绕它的线圈中产生电流,其简化模型如图所示。M为圆柱形合金材料,N为线圈,套在圆柱形合金材料上,线圈的半径大于合金材料的半径。现对M进行加热,则( )
A.N中将产生逆时针方向的电流
B.N中将产生顺时针方向的电流
C.N线圈有收缩的趋势
D.N线圈有扩张的趋势
3.如图所示,三个灯泡L1,L2,L3的电阻关系为R1A.L1逐渐变暗,L2,L3均先变亮,然后逐渐变暗
B.L1逐渐变暗,L2立即熄灭,L3先变亮,然后逐渐变暗
C.L1立即熄灭,L2,L3均逐渐变暗
D.L1,L2,L3均先变亮,然后逐渐变暗
4.将一段导线绕成图(甲)所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直于纸面向里的匀强磁场B1中。回路的圆环区域内有垂直于纸面的磁场B2,以向里为磁场B2的正方向,其磁感应强度B2随时间变化的图像如图(乙)所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间变化的图像是( )
二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5.无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场,当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时,即会产生无数小涡流,使锅体本身自行高速发热,然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是( )
A.锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的
B.恒定磁场越强,电磁炉的加热效果越好
C.锅体中的涡流是由变化的磁场产生的
D.提高磁场变化的频率,可提高电磁炉的加热效果
6. 如图所示,a,b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则( )
A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B.a,b线圈中感应电动势之比为9∶1
C.a,b线圈中感应电流之比为3∶4
D.a,b线圈中电功率之比为27∶1
7. 如图所示,有两根和水平方向成α(α<90°
)角的光滑平行的金属轨道,上端接有滑动变阻器R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B,一根质量为m、电阻不计的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm,则( )
A.如果B增大,vm将变大
B.如果α变大(仍小于90°),vm将变大
C.如果R变大,vm将变大
D.如果m变小,vm将变大
8.如图(甲)所示,静止在水平面上的等边三角形闭合金属线框,匝数n=20匝,总电阻R=2.5 Ω,边长L=0.3 m,处在两个半径均为r=0.1 m的圆形匀强磁场中,线框顶点与右侧圆心重合,线框底边与左侧圆直径重合。磁感应强度B1垂直于水平面向外,B2垂直于水平面向里,B1,B2随时间t的变化如图(乙)所示,线框一直处于静止状态,计算过程中π取3,下列说法正确的是( )
A.线框具有向左运动的趋势
B.t=0时刻穿过线框的磁通量为0.5 Wb
C.t=0.4 s时刻线框中感应电动势为1.5 V
D.0～0.6 s内通过线框横截面的电荷量为0.36 C
三、非选择题:共60分。
9. (4分)某同学在学习了感应电流的产生条件和楞次定律之后,自己制作了一个手电筒。如图是手电筒的简单结构示意图,左右两端是两块完全相同的条形磁铁,中间是一根绝缘直杆,由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动,线圈两端接一灯泡,晃动手电筒时线圈来回滑动,灯泡就会发光,其中O点是两磁极连线的中点,a,b两点关于O点对称。
(1)手电筒的工作原理是 ;
(2)灯泡中的电流方向是 (选填“变化”或“不变化”)的。
10.(4分)如图为“探究电磁感应现象”的实验装置。
如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下,那么合上开关后可能出现的情况有:
(1)将小线圈迅速插入大线圈时,灵敏电流计指针将 ;
(2)小线圈插入大线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左滑时,灵敏电流计指针 。
11.(5分)如图所示,固定在匀强磁场中的水平导轨的间距L1=0.5 m,金属棒ad与导轨左端bc的距离L2=0.8
m,整个闭合回路的电阻为R=0.2 Ω,匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路。ad棒通过细绳跨过定滑轮连接一个质量为m=0.04 g的物体,不计一切摩擦,现使磁感应强度从零开始以=0.2 T/s的变化率均匀增大,求经过多长时间物体刚好能离开地面(g取10 m/s2)。
12.(7分)轻质细线吊着一质量m=0.32 g、边长L=0.8 m、匝数n=10的正方形线圈,总电阻r=1 Ω。边长为的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,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)在前t0时间内线圈中产生的感应电动势大小;
(2)在前t0时间内线圈的电功率;
(3)t0的值。
13.(10分)在磁感应强度为B=0.4 T的匀强磁场中,放一个半径为r0=50 cm的圆形导轨,上面搁有通过圆形导轨中心且互相垂直的两根导体棒,一起以角速度ω=103 rad/s逆时针匀速转动。圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接,若每根导体棒的有效电阻为R0=
0.8 Ω,外接电阻R=3.9 Ω,如图所示,圆形导轨的电阻不计,求:
(1)每半根导体棒产生的感应电动势;
(2)当开关S断开和接通时两电表的示数分别是多少
14.(12分)如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上,导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板,R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。
(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v。
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电荷量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx。
15.(18分)如图所示,光滑平行金属导轨PQ,MN倾斜固定放置,导轨所在平面与水平面的夹角θ=30°,导轨底端连接有阻值为R的电阻,导轨间距为L,方向垂直于导轨平面向下的有界匀强磁场的边界ab,cd垂直于导轨,磁场的磁感应强度大小为B,边界ab,cd间距为s。将一长度为L、质量为m、阻值也为R的金属棒垂直放置在导轨上,金属棒开始的位置离ab的距离为s,现将金属棒由静止释放,金属棒沿导轨向下做加速运动,到达cd位置时金属棒的加速度刚好为零,金属棒运动过程中始终垂直于导轨并与导轨接触良好,不计导轨及其他电阻,重力加速度为g,求:
(1)金属棒从释放到到达cd位置的过程中,通过电阻R的电荷量;
(2)金属棒从ab运动到cd的时间。
参考答案
1.C 2.D 3.B
4.A 解析:在0～时间内可以判断出圆环区域内的感应电流方向为逆时针方向,且大小不变,所以通过ab导线的电流方向为a→b,根据左手定则判断受到的安培力方向为水平向右,大小恒定;同理可以判断出在～T的时间内,在圆环区域内产生的感应电流方向为顺时针方向,通过ab导线的电流方向为b→a,所以ab边受到的安培力方向为水平向左,故A正确,B,C,D错误。
5.CD
6.BD 解析:当磁感应强度变大时,由楞次定律知,线圈中感应电流的磁场方向垂直于纸面向外,由安培定则知,线圈内产生逆时针方向的感应电流,选项A错误;由法拉第电磁感应定律E=S及Sa∶Sb=9∶1知,Ea=9Eb,选项B正确;由R=ρ知两线圈的电阻关系为Ra=3Rb,其感应电流之比为Ia∶Ib=3∶1,选项C错误;两线圈的电功率之比为Pa∶Pb=EaIa∶(EbIb)=27∶1,选项D正确。
7.BC 解析: 金属杆由静止开始下滑的过程中,金属杆就相当于一个电源,与滑动变阻器R构成一个闭合回路,金属杆的受力情况如图所示。
根据牛顿第二定律得mgsin α-=ma,所以金属杆由静止开始做加速度逐渐减小的加速运动,当a=0时达到最大速度vm,即mgsin α=
,可得vm=,故由此式知选项B,C正确。
8.CD 解析:磁感应强度B1
增加,由楞次定律和右手定则可知,线框中的电流为顺时针方向,由左手定则可知,线框所受安培力方向向右,所以线框有向右运动的趋势,A错误;由Φ=BS可知,t=0时刻,由磁场B1产生的磁通量Φ1=B1·πr2=0.03 Wb,方向向外,由磁场B2产生的磁通量Φ2=
B2·πr2=0.005 Wb,方向向里,所以穿过整个线框的磁通量Φ=Φ1-
Φ2=0.025 Wb,B错误;根据法拉第电磁感应定律,t=0.4 s时刻线框中感应电动势E=n·πr2=1.5 V,C正确;0～0.6 s内,通过线框横截面的电荷量q=n·=0.36 C,D正确。
9. 解析:(1)当晃动手电筒时,线圈来回滑动,穿过线圈的磁通量有变化,就会产生感应电流,与线圈相连的灯泡就会发光,即工作原理是电磁感应现象。
(2)线圈所在处的原磁场方向水平向左,线圈在O点时磁通量最小,在向左或向右移动时,磁通量增大,在从一端经过O点向另一端移动时,磁通量先减小后增大,产生相反方向的感应电流,所以灯泡中的电流方向发生变化。
答案:(1)电磁感应现象 (2)变化
10. 解析:(1)闭合开关,磁通量增加,指针向右偏转,将小线圈迅速插入大线圈,磁通量增加,则灵敏电流计的指针向右偏转一下。
(2)小线圈插入大线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左滑时,电阻增大,则电流减小,穿过大线圈的磁通量减小,则灵敏电流计指针向左偏转一下。
答案:(1)向右偏转一下 (2)向左偏转一下
11. 解析:物体刚要离开地面时,其受到的拉力F等于它的重力mg,而拉力F等于棒ad所受的安培力,即mg=BIL1
其中B=·t。
感应电流由变化的磁场产生,
I==·=·
所以t=(·)·=10 s。
答案:10 s
12. 解析:(1)由法拉第电磁感应定律得E=n=n××()2·=
10××()2×0.5 V=0.4 V。
(2)由欧姆定律,I==0.4 A,
电功率P=I2r=0.16 W。
(3)分析线圈受力可知,当细线松弛时有F安=nBI=mg,I=,B==2 T
由图知B=(1+0.5t0) T,解得t0=2 s。
答案:(1)0.4 V (2)0.16 W (3)2 s
13. 解析:(1)每半根导体棒产生的感应电动势为E1=Bl=Bω=
×0.4×0.52×103 V=50 V。
(2)两根导体棒一起转动时,每半根导体棒产生的感应电动势大小相同,相当于四个电动势和内阻都相同的电池并联,E总=E1=50 V,r=×
=0.1 Ω。
当开关S断开时,电流表示数为零,
电压表示数等于电源电动势,为50 V。
当开关S接通时,全电路总电阻
R′=r+R=(0.1+3.9)Ω=4 Ω。
由闭合电路欧姆定律得I== A=12.5 A,
即电流表示数为12.5 A。
此时电压表示数为闭合电路路端电压
U=IR=12.5×3.9 V=48.75 V。
答案:(1)50 V
(2)0 50 V 12.5 A 48.75 V
14. 解析:(1)设导体棒运动速度为v,通过回路电流为I,导体棒受安培力为F,对导体棒进行受力分析,可得F=BIl=Mgsin θ
又知E0=Blv,I=
联立可解得I=
v=。
(2)设平行板电容器两端电压为U,平行板电容器内部电场强度为E,通过回路电流为I,
由(1)可知I=,又知U=IRx,E=
带电粒子匀速通过平行板电容器时Eq=mg
联立可解得Rx=。
答案:(1) (2)
15.解析:(1)通过电阻R的电荷量q=·Δt
==
=
解得q=。
(2)设金属棒刚进磁场时的速度为v1,根据机械能守恒定律有
mg· s·sin θ=m
v1==
金属棒运动到cd位置时,由平衡条件得mgsin θ=
解得v2=
由动量定理可得(mgsin θ-BIL)Δt=mΔv
得mgt-BLq=m(v2-v1)
解得t=+-。
答案:(1)
(2)+-
一、单项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.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
2. 研究人员发现,一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能。具体而言,只要略微提高温度,这种合金会从非磁性合金变成强磁性合金,从而在环绕它的线圈中产生电流,其简化模型如图所示。M为圆柱形合金材料,N为线圈,套在圆柱形合金材料上,线圈的半径大于合金材料的半径。现对M进行加热,则( )
A.N中将产生逆时针方向的电流
B.N中将产生顺时针方向的电流
C.N线圈有收缩的趋势
D.N线圈有扩张的趋势
3.如图所示,三个灯泡L1,L2,L3的电阻关系为R1
B.L1逐渐变暗,L2立即熄灭,L3先变亮,然后逐渐变暗
C.L1立即熄灭,L2,L3均逐渐变暗
D.L1,L2,L3均先变亮,然后逐渐变暗
4.将一段导线绕成图(甲)所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的ab边置于垂直于纸面向里的匀强磁场B1中。回路的圆环区域内有垂直于纸面的磁场B2,以向里为磁场B2的正方向,其磁感应强度B2随时间变化的图像如图(乙)所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向右为F的正方向,能正确反映F随时间变化的图像是( )
二、多项选择题:本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
5.无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场,当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时,即会产生无数小涡流,使锅体本身自行高速发热,然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是( )
A.锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的
B.恒定磁场越强,电磁炉的加热效果越好
C.锅体中的涡流是由变化的磁场产生的
D.提高磁场变化的频率,可提高电磁炉的加热效果
6. 如图所示,a,b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则( )
A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B.a,b线圈中感应电动势之比为9∶1
C.a,b线圈中感应电流之比为3∶4
D.a,b线圈中电功率之比为27∶1
7. 如图所示,有两根和水平方向成α(α<90°
)角的光滑平行的金属轨道,上端接有滑动变阻器R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B,一根质量为m、电阻不计的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm,则( )
A.如果B增大,vm将变大
B.如果α变大(仍小于90°),vm将变大
C.如果R变大,vm将变大
D.如果m变小,vm将变大
8.如图(甲)所示,静止在水平面上的等边三角形闭合金属线框,匝数n=20匝,总电阻R=2.5 Ω,边长L=0.3 m,处在两个半径均为r=0.1 m的圆形匀强磁场中,线框顶点与右侧圆心重合,线框底边与左侧圆直径重合。磁感应强度B1垂直于水平面向外,B2垂直于水平面向里,B1,B2随时间t的变化如图(乙)所示,线框一直处于静止状态,计算过程中π取3,下列说法正确的是( )
A.线框具有向左运动的趋势
B.t=0时刻穿过线框的磁通量为0.5 Wb
C.t=0.4 s时刻线框中感应电动势为1.5 V
D.0～0.6 s内通过线框横截面的电荷量为0.36 C
三、非选择题:共60分。
9. (4分)某同学在学习了感应电流的产生条件和楞次定律之后,自己制作了一个手电筒。如图是手电筒的简单结构示意图,左右两端是两块完全相同的条形磁铁,中间是一根绝缘直杆,由绝缘细铜丝绕制的多匝环形线圈只可在直杆上自由滑动,线圈两端接一灯泡,晃动手电筒时线圈来回滑动,灯泡就会发光,其中O点是两磁极连线的中点,a,b两点关于O点对称。
(1)手电筒的工作原理是 ;
(2)灯泡中的电流方向是 (选填“变化”或“不变化”)的。
10.(4分)如图为“探究电磁感应现象”的实验装置。
如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转一下,那么合上开关后可能出现的情况有:
(1)将小线圈迅速插入大线圈时,灵敏电流计指针将 ;
(2)小线圈插入大线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左滑时,灵敏电流计指针 。
11.(5分)如图所示,固定在匀强磁场中的水平导轨的间距L1=0.5 m,金属棒ad与导轨左端bc的距离L2=0.8
m,整个闭合回路的电阻为R=0.2 Ω,匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路。ad棒通过细绳跨过定滑轮连接一个质量为m=0.04 g的物体,不计一切摩擦,现使磁感应强度从零开始以=0.2 T/s的变化率均匀增大,求经过多长时间物体刚好能离开地面(g取10 m/s2)。
12.(7分)轻质细线吊着一质量m=0.32 g、边长L=0.8 m、匝数n=10的正方形线圈,总电阻r=1 Ω。边长为的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,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)在前t0时间内线圈中产生的感应电动势大小;
(2)在前t0时间内线圈的电功率;
(3)t0的值。
13.(10分)在磁感应强度为B=0.4 T的匀强磁场中,放一个半径为r0=50 cm的圆形导轨,上面搁有通过圆形导轨中心且互相垂直的两根导体棒,一起以角速度ω=103 rad/s逆时针匀速转动。圆导轨边缘和两棒中央通过电刷与外电路连接,若每根导体棒的有效电阻为R0=
0.8 Ω,外接电阻R=3.9 Ω,如图所示,圆形导轨的电阻不计,求:
(1)每半根导体棒产生的感应电动势;
(2)当开关S断开和接通时两电表的示数分别是多少
14.(12分)如图所示,质量为M的导体棒ab,垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上,导轨平面与水平面的夹角为θ,并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,左侧是水平放置、间距为d的平行金属板,R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值,不计其他电阻。
(1)调节Rx=R,释放导体棒,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v。
(2)改变Rx,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电荷量为+q的微粒水平射入金属板间,若它能匀速通过,求此时的Rx。
15.(18分)如图所示,光滑平行金属导轨PQ,MN倾斜固定放置,导轨所在平面与水平面的夹角θ=30°,导轨底端连接有阻值为R的电阻,导轨间距为L,方向垂直于导轨平面向下的有界匀强磁场的边界ab,cd垂直于导轨,磁场的磁感应强度大小为B,边界ab,cd间距为s。将一长度为L、质量为m、阻值也为R的金属棒垂直放置在导轨上,金属棒开始的位置离ab的距离为s,现将金属棒由静止释放,金属棒沿导轨向下做加速运动,到达cd位置时金属棒的加速度刚好为零,金属棒运动过程中始终垂直于导轨并与导轨接触良好,不计导轨及其他电阻,重力加速度为g,求:
(1)金属棒从释放到到达cd位置的过程中,通过电阻R的电荷量;
(2)金属棒从ab运动到cd的时间。
参考答案
1.C 2.D 3.B
4.A 解析:在0～时间内可以判断出圆环区域内的感应电流方向为逆时针方向,且大小不变,所以通过ab导线的电流方向为a→b,根据左手定则判断受到的安培力方向为水平向右,大小恒定;同理可以判断出在～T的时间内,在圆环区域内产生的感应电流方向为顺时针方向,通过ab导线的电流方向为b→a,所以ab边受到的安培力方向为水平向左,故A正确,B,C,D错误。
5.CD
6.BD 解析:当磁感应强度变大时,由楞次定律知,线圈中感应电流的磁场方向垂直于纸面向外,由安培定则知,线圈内产生逆时针方向的感应电流,选项A错误;由法拉第电磁感应定律E=S及Sa∶Sb=9∶1知,Ea=9Eb,选项B正确;由R=ρ知两线圈的电阻关系为Ra=3Rb,其感应电流之比为Ia∶Ib=3∶1,选项C错误;两线圈的电功率之比为Pa∶Pb=EaIa∶(EbIb)=27∶1,选项D正确。
7.BC 解析: 金属杆由静止开始下滑的过程中,金属杆就相当于一个电源,与滑动变阻器R构成一个闭合回路,金属杆的受力情况如图所示。
根据牛顿第二定律得mgsin α-=ma,所以金属杆由静止开始做加速度逐渐减小的加速运动,当a=0时达到最大速度vm,即mgsin α=
,可得vm=,故由此式知选项B,C正确。
8.CD 解析:磁感应强度B1
增加,由楞次定律和右手定则可知,线框中的电流为顺时针方向,由左手定则可知,线框所受安培力方向向右,所以线框有向右运动的趋势,A错误;由Φ=BS可知,t=0时刻,由磁场B1产生的磁通量Φ1=B1·πr2=0.03 Wb,方向向外,由磁场B2产生的磁通量Φ2=
B2·πr2=0.005 Wb,方向向里,所以穿过整个线框的磁通量Φ=Φ1-
Φ2=0.025 Wb,B错误;根据法拉第电磁感应定律,t=0.4 s时刻线框中感应电动势E=n·πr2=1.5 V,C正确;0～0.6 s内,通过线框横截面的电荷量q=n·=0.36 C,D正确。
9. 解析:(1)当晃动手电筒时,线圈来回滑动,穿过线圈的磁通量有变化,就会产生感应电流,与线圈相连的灯泡就会发光,即工作原理是电磁感应现象。
(2)线圈所在处的原磁场方向水平向左,线圈在O点时磁通量最小,在向左或向右移动时,磁通量增大,在从一端经过O点向另一端移动时,磁通量先减小后增大,产生相反方向的感应电流,所以灯泡中的电流方向发生变化。
答案:(1)电磁感应现象 (2)变化
10. 解析:(1)闭合开关,磁通量增加,指针向右偏转,将小线圈迅速插入大线圈,磁通量增加,则灵敏电流计的指针向右偏转一下。
(2)小线圈插入大线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左滑时,电阻增大,则电流减小,穿过大线圈的磁通量减小,则灵敏电流计指针向左偏转一下。
答案:(1)向右偏转一下 (2)向左偏转一下
11. 解析:物体刚要离开地面时,其受到的拉力F等于它的重力mg,而拉力F等于棒ad所受的安培力,即mg=BIL1
其中B=·t。
感应电流由变化的磁场产生,
I==·=·
所以t=(·)·=10 s。
答案:10 s
12. 解析:(1)由法拉第电磁感应定律得E=n=n××()2·=
10××()2×0.5 V=0.4 V。
(2)由欧姆定律,I==0.4 A,
电功率P=I2r=0.16 W。
(3)分析线圈受力可知,当细线松弛时有F安=nBI=mg,I=,B==2 T
由图知B=(1+0.5t0) T,解得t0=2 s。
答案:(1)0.4 V (2)0.16 W (3)2 s
13. 解析:(1)每半根导体棒产生的感应电动势为E1=Bl=Bω=
×0.4×0.52×103 V=50 V。
(2)两根导体棒一起转动时,每半根导体棒产生的感应电动势大小相同,相当于四个电动势和内阻都相同的电池并联,E总=E1=50 V,r=×
=0.1 Ω。
当开关S断开时,电流表示数为零,
电压表示数等于电源电动势,为50 V。
当开关S接通时,全电路总电阻
R′=r+R=(0.1+3.9)Ω=4 Ω。
由闭合电路欧姆定律得I== A=12.5 A,
即电流表示数为12.5 A。
此时电压表示数为闭合电路路端电压
U=IR=12.5×3.9 V=48.75 V。
答案:(1)50 V
(2)0 50 V 12.5 A 48.75 V
14. 解析:(1)设导体棒运动速度为v,通过回路电流为I,导体棒受安培力为F,对导体棒进行受力分析,可得F=BIl=Mgsin θ
又知E0=Blv,I=
联立可解得I=
v=。
(2)设平行板电容器两端电压为U,平行板电容器内部电场强度为E,通过回路电流为I,
由(1)可知I=,又知U=IRx,E=
带电粒子匀速通过平行板电容器时Eq=mg
联立可解得Rx=。
答案:(1) (2)
15.解析:(1)通过电阻R的电荷量q=·Δt
==
=
解得q=。
(2)设金属棒刚进磁场时的速度为v1,根据机械能守恒定律有
mg· s·sin θ=m
v1==
金属棒运动到cd位置时,由平衡条件得mgsin θ=
解得v2=
由动量定理可得(mgsin θ-BIL)Δt=mΔv
得mgt-BLq=m(v2-v1)
解得t=+-。
答案:(1)
(2)+-