高二上学期物理周练十九(电磁感应)
一、选择题:
1.如图所示,线圈M和线圈N绕在同一个铁芯上,初始开关S1断开、S2闭合,已知电流计指针向左偏转表示电流从左端流入,则下列说法正确的是( )
A.闭合 S1瞬间,电流计指针将向左偏转
B.闭合 S1后,将滑动变阻器的滑片P向下移动,电流计指针向左偏转
C.若先闭合S1,再闭合S2瞬间,电流计中也会有感应电流
D.若开关S2断开,在闭合S1瞬间,线圈N两端的电势差不为零
第1题 第2题
2.如图所示,闭合线圈水平放置且固定,一条形磁铁竖直加速下落,分别经过A、B、C位置(设磁铁始终保持水平),在位置B时N极附近的磁感线正好与线圈平面平行,A、B之间和B、C之间的距离相等,且都比较小。下列说法正确的是( )
A.磁铁在位置A时线框感应电流的方向为逆时针(俯视)
B.磁铁在位置B时线框中的磁通量最大
C.磁铁在位置A时的加速度比位置C时的加速度大
D.磁铁在位置C时线框中的电功率比在位置A时的小
3.如图所示,用绝缘轻质细线将一个金属圆环悬于O点,水平虚线以下存在垂直纸面向外的匀强磁场。将金属圆环从图中所示的位置由静止释放,圆环在摆动过程中始终与磁场垂直,忽略空气阻力,则金属圆环( )
A.进入磁场的过程中产生逆时针方向的电流
B.第一次刚要进入和完全离开磁场时,速度大小相等
C.摆动幅度逐渐减小,最终停止在最低点
D.摆动幅度先逐渐减小,后保持不变
4.下列关于电磁感应现象的说法中,正确的是( )
A.铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力是由于磁铁对铜片的吸引
B.搬运电流表时将正负接线柱用导线连接可以避免指针剧烈晃动而损坏
C.机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品
D.摇动手柄使蹄形磁铁转动时,铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快
5.如图所示,石锅鱼味道鲜美,不仅保留了食物的自然味道,还含有多种微量元素和矿物质。某种铁合金复合石锅在电磁炉上也能使用。已知电磁炉只能加热含有磁性材料的锅具。下列相关说法正确的是( )
A.将该石锅换成陶瓷锅后也一定能通过电磁炉加热食物
B.电磁炉接电压合适的直流电源后也能正常加热该石锅内的食物
C.该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电磁感应现象
D.该石锅放置在电磁炉上能加热食物的原理是电流的磁效应
第5题 第6题
6.如图所示,L是自感系数很大且直流电阻为零的理想线圈,A、B是两个相同的灯泡,定值电阻的阻值小于灯泡的电阻,灯泡的电阻始终不变。下列说法正确的是( )
A.闭合开关S,灯泡A、B瞬间同时亮起
B.闭合开关S,灯泡A瞬间变亮,灯泡B逐渐变亮
C.闭合开关S稳定后,再断开开关S,灯泡A、B均瞬间熄灭
D.闭合开关S稳定后,再断开开关S,灯泡A、B均逐渐熄灭
7.如图所示,线圈自感系数为L,电容器电容为C,电源电动势为E,、和是三个相同的小灯泡。开始时,开关S处于断开状态。忽略线圈电阻和电源内阻,将开关S闭合,下列说法正确的是( )
A.闭合瞬间,和同时亮起 B.闭合后,亮起后亮度不变
C.稳定后,和亮度一样 D.稳定后,和亮度一样
8.空间中有一平行于纸面放置的正方形线框,以其对角线所在直线MN为界,左右两侧分别存在着方向垂直于纸面向里和向外的匀强磁场B1和B2,如图所示。若两者的磁感应强度大小随时间变化的规律分别为B1=k1t,B2=k2t(k1、k2后均为常量,且满足k1>k2>0)。规定顺时针方向为正方向,则线框中电流随时间变化的关系图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
9.如图甲所示,在虚线所示的区域有垂直纸面的磁场,磁场变化规律如图乙所示,面积为S的n匝金属线框处在磁场中。线框与电阻R相连,若金属框的电阻也为R,不计其他电阻。以垂直纸面向里的磁场方向为正方向,下列说法正确的是( )
A.2~4s内线框的磁通量不变 B.0~1s内a、b间的电势差为
C.第4s末的感应电动势为0 D.1.5s时线框cd边受到的安培力方向竖直向上
第9题 第10题
10.如图所示,正方形金属线框下方存在宽度为的匀强磁场区域,该区域的上、下边界水平,磁感应强度的大小为。线框从距磁场上边界高度为处由静止开始自由下落。线框边进入磁场时开始减速,边穿出磁场时的速度是边进入磁场时速度的。已知线框的边长为,质量为,电阻为,重力加速度大小为,线框下落过程中边始终与磁场边界平行,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.线框边刚进入磁场时,产生的感应电流方向为
B.线框边刚进入磁场时,产生的感应电动势大小为
C.线框在穿过磁场区域的过程中最大加速度为
D.线框在穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为
11.如图所示,、为间距的足够长光滑平行金属导轨,导轨平面与水平面夹角为30°,两导轨间接的电阻。与导轨垂直的虚线上方有垂直导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度大小为。电阻不计、长为的金属杆在沿斜面向上的恒力F作用下,由静止开始沿斜面向上运动,经0.5s到达时的速度为,最终匀速运动的速度为。重力加速度,则恒力F大小及金属杆的质量m分别为( )
A., B., C., D.,
12.如图所示,平行金属直导轨由宽、窄两部分组成,固定在同一水平面内,宽、窄导轨的间距分别为、,宽导轨左端与两条相互平行且竖直固定、半径为的四分之一圆弧导轨相切。水平宽导轨间存在竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场,窄导轨间存在竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。长为、质量为、电阻为的金属棒放置在两圆弧导轨的最高点。长为、质量为、电阻为的金属棒放置在窄导轨上。宽、窄导轨均足够长,忽略导轨的电阻及所有摩擦,金属棒与导轨始终垂直且接触良好,重力加速度大小为。现将金属棒由静止释放。下列说法正确的是( )
A.棒进入磁场后,与棒组成的系统动量不守恒
B.、棒所受的安培力时刻相同
C.棒匀速运动时,棒的速度大小为
D.从棒进入磁场至其匀速运动,棒上产生的焦耳热为
二、解答题
13.如图所示,面积为的100匝线圈处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,已知磁感应强度随时间变化的规律为,,,规定磁场方向垂直于线圈平面向里为正方向,定值电阻,线圈电阻。求:
(1)回路中感应电动势的大小。
(2)回路中电流的大小和方向。
(3)、两点间的电势差。
14.如图所示,在光滑水平绝缘支持面上,匀强磁场磁感应强度,磁场足够大,方向垂直于纸面向里;一个等腰三角形线框OMN,总电阻,线框平面垂直于磁场。等腰三角形线框过O点的高,底边MN长,底边紧贴磁场左边界,在水平外力F的作用下,线框由静止匀加速沿直线向右进入磁场,加速度,当线框完全进入磁场后立刻开始匀速直线运动。求:
(1)当线框恰好完全进入磁场时,其速度大小为多少?所用时间为多少?
(2)当线框完全进入磁场后,OM间电势差等于多少?
(3)在线框进入磁场过程中,求MN边所受安培力的最大值。
15.如图所示,在一磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距L=0.4m的足够长光滑平行金属导轨MN和PQ,导轨电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.4Ω的电阻。导轨上垂直放置着金属棒ab,质量m=0.1kg,其接入电路的电阻r=0.1Ω。当金属棒在水平拉力作用下以速度v=5.0m/s向左做匀速运动时,求:
(1)ab棒所受安培力的大小和方向;
(2)N、Q间电压为多少;
(3)若某时刻撤去拉力,则从该时刻起,经足够长时间通过电阻R的电荷量q。
16.如图所示,左侧圆弧光滑导轨与右侧足够长的平行水平光滑导轨平滑连接,导轨电阻不计。金属棒和静止放在水平导轨上,、两棒均与导轨垂直。图中虚线右侧存在方向竖直向上、范围足够大的匀强磁场。绝缘棒垂直于圆弧导轨由静止释放,释放位置与水平导轨的高度差为,之后与静止在虚线处的金属棒发生弹性碰撞,金属棒进入磁场后始终未与金属棒发生碰撞。已知金属棒和绝缘棒的质量均为,金属棒质量是金属棒质量的一半,重力加速度取,求:
(1)绝缘棒与金属棒碰撞后瞬间两棒的速度大小;
(2)金属棒进入磁场后,其加速度为最大加速度的一半时的速度大小;
(3)整个过程两金属棒、上产生的总焦耳热;
(4)若磁感应强度大小,导轨间距,则整个过程通过回路横截面的电荷量。
17.近日,一段歼35战机在福建舰航母弹射起飞的视频在网络爆火,舰载机与航母弹射技术的“双向赋能”,标志着我国海军进入大航母时代。受此启发,某同学设计了一个如下图所示的电磁弹射的模型。图中,电源电动势为,内阻为,MN与PQ为水平放置的足够长的金属导轨,间距为。战斗机简化为导体棒ab,垂直放置在金属导轨上,与阻值为的定值电阻R并联在电源两端。整个导轨平面处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度。闭合开关S,导体棒ab在安培力的作用下向右加速运动,达到电磁弹射的效果。若运动过程中,导体棒ab始终与导轨垂直,导体棒接入电路部分的阻值为,不计其他电阻。
(1)求开关S闭合瞬间,流过导体棒的电流;
(2)若导体棒运动过程中受到的阻力恒定,当导体棒运动稳定时,流过电源的电流为5A,求:
Ⅰ.导体棒运动过程中受到的阻力;
Ⅱ.体棒运动的最大速度;
Ⅲ.运动过程中,导体棒可等效为一直流“电动机”,求稳定时“电动机”的效率。
物理周练十九参考答案
1、D 2、C 3、D 4、B 5、C 6、 A
7、 C 8、 B 9、 B 10、 A 11、A 12、D
13.(1) (2),沿顺时针方向 (3)
【详解】(1)根据题意可知
根据法拉第电磁感应定律,有
(2)根据楞次定律,垂直线圈平面向里的磁通量减小,感应电流磁场向里,根据安培定则,电流沿顺时针方向;根据闭合电路欧姆定律,有
(3)根据电源内部电流方向由负极流向正极,左侧相当于电源,则a为正极,电势大于b点,根据欧姆定律,则有
14.(1), (2) (3)
【详解】(1)线框由静止匀加速沿直线向右进入磁场,加速度,根据速度-位移公式有 解得 时间为
(2)当线框完全进入磁场后,线框匀速直线运动,根据右手定则可知O点电势较低,OM切割磁感线的有效长度为,可得电势差为
(3)线框进入磁场的过程中,切割磁感线的有效长度随位移变化,有
感应电动势 速度 电流 安培力
联立,代入数据得
利用数学知识可得当时,有最大值,为
15.(1),方向水平向右 (2) (3)
【详解】(1)金属棒向左做匀速运动,由右手定则可知通过金属棒的电流由b端流向a端,根据左手定则可知,ab棒所受安培力方向水平向右;.ab棒产生的电动势为 回路中感应电流大小为
ab棒所受安培力大小为
(2)N、Q之间的电压为
(3)若某时刻撤去拉力,金属棒在安培力作用下做减速运动,最终速度减为0;根据动量定理可得 又 联立解得
16.(1), (2) (3) (4)
【详解】(1)设绝缘棒滑上水平导轨时,速度为。下滑过程中绝缘棒机械能守恒,有 绝缘棒与金属棒发生弹性碰撞,由动量守恒定律,有
由机械能守恒定律,有 联立解得绝缘棒的速度大小
金属棒b的速度大小
(2)金属棒质量为,金属棒刚进磁场时的加速度最大,设其加速度为其最大加速度的一半时,金属棒速度为,棒速度为。两金属棒、组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,由动量守恒定律,有
设金属棒进入磁场后任一时刻,金属棒的速度为,金属棒的速度为,则两金属棒、组成的回路中的感应电动势 由闭合电路欧姆定律得
由安培力公式得金属棒所受安培力 联立解得
最大加速度为 加速度为最大加速度的一半时,有
所以当金属棒加速度为最大值的一半时有 联立解得
(3)最终两金属棒、以相同速度匀速运动,由动量守恒定律,有
由能量守恒定律,有
联立解得两金属棒、上最终产生的总焦耳热
(4)由动量定理,对有 即 代入数据解得
17.(1) (2)Ⅰ.;Ⅱ.;Ⅲ.
【详解】(1)导体棒接入电路部分的阻值与定值电阻相等,则回路总电阻
开关S闭合瞬间,回路的干路电流 流过导体棒的电流
(2)Ⅰ.根据闭合回路欧姆定律有
此时通过定值电阻的电流 则此时通过导体棒的电流
稳定时,导体棒所受阻力大小等于安培力,则有 解得
Ⅱ.稳定时,导体棒速度达到最大值,结合上述有 解得
Ⅲ. 运动过程中,导体棒可等效为一直流“电动机”,稳定时“电动机”效率
结合上述解得