第1讲 电磁感应现象与楞次定律
主要考点梳理
1、知识点
(1)电磁感应现象:如何通过磁来产生电
(2)磁通量:穿过某一面积的磁感线条数
2、重点与难点分析
(1)高中的电磁感应定律的解释和初中的联系与区别
结论:初中的切割理论没有揭示电磁感应现象的实质,因而很多问题无法解释和处理。
(2)楞次定律对比右手切割定则
初中的右手切割定则是导体切割磁感线产生感应电流时表示感应电流方向与磁感线方向,导体运动方向三者之间的一个便于记忆的方法。高中阶段可以继续延用。
注:往往判断出来的是切割导体上的电流方向。
楞次定律:感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化。
注:往往是以整个回路的电流方向作为判断对象。
难点分析
(3)楞次定律适应各种情况下产生的感应电流方向的判定,而导体切割适用的右手定则只是楞次定律的一种特殊情况。
(4)通过向回路中加入相同方向或是相反方向的磁感线,希望达到维持磁通量不变的目的,特别强调,希望维持不代表真的可以维持,但感应电流的方向表达了这种愿望。
金题精讲
题一:在磁感应强度为B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd,垂直于磁场方向放置,现使线圈以ab为轴转180°,求此过程的磁通量是否发生变化?
题二:比较线圈A和B中磁通量的大小。
题三:1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言存在着只有一个磁极的粒子——磁单极子。用超导材料制成的大线圈放在空中某位置,若有一个磁单极子(设为N型磁单极子)穿过了该超导线圈后,以下判断正确的是( )
A.线圈中将有电流存在
B.线圈中将无电流存在
C.沿粒子运动方向看过去线圈中有逆时针电流
D.沿粒子运动方向看过去线圈中先有逆时针电流,后有顺时针电流,最后电流为零
题四:如图所示,线圈abcd水平向右从导线MN左端运动到MN的右端,试分析在运动过程中,线框abcd中感应电流的变化情况为__________________________________。
题五:如图所示,要使电阻R1上有a→b的感应电流通过,则应发生在( )
A.合上K时
B.断开K时
C.K合上后,将变阻器R滑动头c向左移动
D.K合上后,将变阻器R滑动头c向右移动
题六:如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是( )
A.a→b→c→d→a
B.d→c→b→a→d
C.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→a
D.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d
第2讲 电磁感应中的力
主要考点梳理
1、知识点
磁通量的变化使闭合回路中产生了感应电流,而感应电流在磁场中必然受到安培力的作用,那么,就存在这样一条轨迹:右手切割定则(或楞次定律)判断感应电流方向左手定则判定安培力方向。
2、重点与难点分析
(1)这条轨迹并不是那么简便。
(2)很多情况我们无法判断感应电流方向,也就无从谈起左手定则了,怎么办?
金题精讲
题一:如图所示,平行导体滑轨MM’、NN’水平放置,固定在匀强磁场中。磁场的方向与水平面垂直向下。滑线AB、CD横放其上静止,形成一个闭合电路。当AB向右滑动的瞬间,电路中感应电流的方向及滑线CD受到的磁场力的方向分别为( )
A.电流方向沿ABCD;受力方向向右
B.电流方向沿ABCD;受力方向向左
C.电流方向沿ADCB;受力方向向右
D.电流方向沿ADCB; 受力方向向左
题二:如图所示,矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,若ab边受竖直向上的磁场力的作用,则可知线框的运动情况是( )
A.向左平动进入磁场 B.向右平动退出磁场
C.沿竖直方向向上平动 D.沿竖直方向向下平动
题三:如图,MN是一根固定的通电长直导线,电流方向向上,今将一金属线框abcd放在导线上,让线框的位置偏向导线的左边,两者彼此绝缘。当导线中的电流突然增大时,线框整体受力的情况为( )
A.受力向右 B.受力向左 C.受力向上 D.受力为零
题四:如图所示,有一弹性金属环,将条形磁铁插入环中或从环中拔出时,环所围面积变化情况是( )
A.插入环面积增大,拔出环面积减小
B.插入环面积减小,拔出环面积增大
C.插入或拔出,环面积都增大
D.插入或拔出,环面积都减小
题五:如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面带有负电荷,在A的正上方用丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面在水平面上且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则( )
A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大
B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小
C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小
D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大
题六:如图:一个闭合线圈悬挂在通电长螺线管的左侧,移动滑动变阻器的滑片P。滑片P的移动方向以及线圈受到的安培力的方向可能是( )
A.滑片向右移动,力的方向向左 B.滑片向左移动,力的方向向左
C.滑片向右移动,力的方向向右 D.滑片向左移动,力的方向向右
第3讲 法拉第电磁感应定律与感应电动势
主要考点梳理
1、知识点
法拉第电磁感应定律:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
切割感应电动势: (垂直切割情况,又叫动生电动势)
磁通量变化引起:
2、重点与难点分析
(1)磁通量变化的快慢,也就是磁通量的变化率决定电动势大小,而不是磁通量变化的多少,而某一时刻磁通量为零,并不代表磁通量的变化率为零。
(2)感应电动势的计算中L为切割的有效长度,而S为有效面积,即所围磁场的面积。
(3)感应电动势与闭合电路组成回路后,适应于闭合电路欧姆定律。
金题精讲
题一:如图甲所示,两个相邻的有界匀强磁场区,方向相反,且垂直纸面,磁感应强度的大小均为B,以磁场区左边界为y轴建立坐标系,磁场区在y轴方向足够长, 在x轴方向宽度均为a。矩形导线框ABCD 的CD边与y轴重合,AD边长为a。线框从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域,且线框平面始终保持与磁场垂直。以逆时针方向为电流的正方向,线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是图乙中的(以逆时针方向为电流的正方向)( )
题二:如图所示,A、B两个用相同导线制成的金属环,半径RA=2RB,两环间用电阻不计的导线连接。当均匀变化的磁场只垂直穿过A环时,a、b两点间的电压为U。若让该均匀变化的磁场只垂直穿过B环,则a、b两点间的电压为______________。
题三:如图在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,放有一边长为l的正方形闭合导线框,电阻为R。
(1)当线框从位置Ⅰ(线框平面⊥磁力线)匀速转到位置Ⅱ(线框平面∥磁力线)的过程中,若角速度为ω,则线框中的平均感生电动势E=_________。
(2)当线框由位置Ⅰ转至位置Ⅲ的过程中,通过导线横截面的感生电量q=_______。
题四:如图所示,平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动,经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是( )
题五:一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离,用ε表示每个叶片中的感应电动势,则( )
A.ε=πfl2B,且a点电势低于b点电势
B.ε=2πfl2B,且a点电势低于b点电势
C.ε=πfl2B,且a点电势高于b点电势
D.ε=2πfl2B,且a点电势高于b点电势
第4讲 回路分析与能量转换
主要考点梳理
1、知识点
回路中有了电动势,就会有感应电流,感应电流有了就会有电功率,于是电场中的功能转换就揭开序幕了。
2、重点与难点分析
(1)电路分析中感应电动势常会和路端电压弄混。
(2)功是能量转换的手段,而安培力作功又常以变力功出现,那么如何计算安培力的功,或者如何计算不是稳恒电流情况下的电功率或热量呢?
(3)两种功率的计算方法的比较:和。
金题精讲
题一:用电阻为18Ω的均匀导线弯成图中直径D=0.80m的封闭金属圆环,环上AB弧所对应的圆心角为60°,将圆环垂直于磁感线方向固定在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里。一根每米电阻为1.25 Ω的直导线PQ,沿圆环平面向左以3.0 m/s的速度匀速滑行(速度方向与PQ垂直),滑行中直导线与圆环紧密接触(忽略接触处的电阻),当它通过环上A、B位置时,求:
(1)直导线AB段产生的感应电动势,并指明该段直导线中电流的方向。
(2)此时圆环上发热损耗的电功率。
题二:一个10匝的闭合线圈总电阻为0.5Ω,线圈的面积为100cm2,垂直于线圈的匀强磁场的磁感强度B随时间变化的规律如图所示,由此可知,线圈中磁通量的变化率在0~0.2s内为_______Wb/s,在0~0.4s内线圈中产生的热量为__________J。
题三:如图所示,导体棒ab可以无摩擦地沿足够长的竖直导轨滑动,整个装置处于匀强磁场中。磁场方向垂直导轨平面向里,除电阻R外,其它电阻均不计,在导体棒ab下落的过程中,下落高度达到h时,速度达到最大值v。已知导体棒ab的质量为m,求导体R上产生的焦耳热是多少?
题四:如图所示,PQ、MN是两条平行金属轨道,轨道平面与水平面的夹角为θ,轨道之间连接电阻R。在空间存在方向垂直于轨道平面的匀强磁场。金属杆ab沿轨道从顶端滑到底端的过程中,重力做功W1,动能的增加量为ΔE,回路中的电流产生的热量为Q1,金属杆与轨道间摩擦产生的热量为Q2。则下列关系式中正确的是( )
A.W1+Q1=ΔE+Q2 B.W1+ΔE=Q1+Q2 C.W1-ΔE=Q1+Q2 D.W1-Q1=ΔE-Q2
题五:如图所示,宽为l、光滑的导电轨道的弧形部分处于磁场外,轨道的水平部分处于垂直轨道平面向上、磁感强度为B的匀强磁场中,质量为2m的金属杆cd静止在水平轨道上,另一质量为m的金属杆ab,从弧形轨道上h高处由静止开始下滑。设ab杆和cd杆始终与轨道垂直,且接触良好,ab杆与cd杆不会相碰,ab和cd杆的电阻均为R,轨道电阻不计。求:
(1)回路abcd内电流的最大值;
(2)在ab杆运动的整个过程中可产生的热量。
第5讲 电磁感应的应用
主要考点梳理
重点与难点分析
难点分析
只要是理论结合实际的问题,最难的还是在于理解工作原理。理想化模型也是建模思想在物理中的重要应用。剥开表面看本质,说起来容易,做起来难。
比如:发电机、电磁炉
金题精讲
题一:如图所示,左边是与汽车车轮实现同步转动的带有突出尖端铁头的齿轮部分,右边是缠绕在磁铁上的闭合螺线管,且螺线框中电流一旦为零,则刹车系统会立即察觉并采取措施松开刹车避免车轮因抱死而由滚动变为滑动,进而避免事故。
请简述其工作原理。
题二:在家庭电路中,为了安全,一般在电能表后面的电路中安装一个漏电保护器,如图所示。其原线圈是进户线的火线和零线并在一起双线绕成。当漏电保护器的e、f两端没有电压时,脱扣开关S能始终保持接通;当e、f两端一旦有电压时,脱扣开关立即断开,切断电路以起到保护作用。关于这个电路的工作原理,下列说法中正确的是( )
A.当用户的电流超过一定值时,脱扣开关会自动断开
B.当火线和零线之间电压太高时,脱扣开关会自动断开
C.当站在地面上的人触及b线时,脱扣开关会自动断开
D.当站在绝缘物上的人双手分别接触b和d线时,脱扣开关会自动断开
题三:图甲是铁路上测量列车运行速度和加速度装置的示意图,它是由一块安装在列车车头底部的强磁铁和埋设在轨道下面的一组等距分布的线圈及电流测量记录仪组成。假设磁铁磁极处的磁感应强度B与端面垂直,大小为0.005T,磁铁的宽度与线圈宽度d相同,且都很小,如图乙所示。线圈的匝数n=10,长l=0.2m,总电阻R=0.5Ω(包括引出线的电阻)。若列车在整个测试区内做匀加速直线运动,在到达图乙所示的测试起始点时,开始记录位移。图丙为记录下来的磁铁通过第一、第二两个线圈的“电流—位移”图象。求:
(1)列车通过测试区的加速度;
(2)列车下的磁铁通过第五个线圈时,线圈中电流的大小。
第6讲 自感与互感
主要考点梳理
1、知识点
(1)当一个线圈中电流变化时,在另一个线圈中产生感应电动势的现象,称为互感现象。
(2)由于导体本身电流发生变化而在其自身上产生的电磁感应现象,称为自感现象。
(3)自感现象仍属于电磁感应的范畴,是由于导体自身电流的变化而引起的电磁感应现象。
(4)了解通电自感和断电自感的区别。不要把眼光只是放在灯泡的亮和暗上。
(5)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化,当电流增大时,自感电动势与原电流方向相反,当电流减小时,自感电动势与原电流方向相同,强调的是,阻碍不是阻止,电流仍在变化。
2、重点与难点分析
(1)这几年在北京高考题和很多地方,都在选择题中频繁出现自感问题,足见其重要程度,而很多同学不是从理解本质上去分析,而是死记硬背实验结论。
(2)自感现象中的阻碍问题,常被简单粗暴地理解为对电流的阻碍,其实是对电流变化的阻碍,那么电流什么时候变,怎么变,以及怎么阻碍,这是系列问题。
金题精讲
题一:如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略,下列说法中正确的是( )
A.合上开关S接通电路时, A2 先亮,A1后亮,最后一样亮
B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮
C.断开开关S切断电路时,A2 立刻熄灭,A1过一会儿才熄灭
D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
题二:如图所示电路为演示自感现象的实验电路,实验时,先闭合开关S,稳定后设通过线圈L的电流为I1,通过小灯泡E的电流为I2,小灯泡处于正常发光状态。迅速断开开关S,可以观察到小灯泡闪亮一下后熄灭,在灯泡闪亮的短暂过程中,以下说法正确的是( )
A.线圈L中的电流I1逐渐减为零
B.线圈L两端a端电势高于b端
C.小灯泡中的电流由I1逐渐减为零,方向与I2相反
D.小灯泡中的电流由I2逐渐减为零,方向不变
题三:图中的小灯泡A、B完全相同,带铁芯的线圈L的电阻可忽略不计,则( )
A.S闭合瞬间,A灯不亮,B灯立即亮
B..S闭合瞬间,B灯不亮,A灯立即亮
C.S闭合瞬间,A、B灯都不立即亮
D.稳定后再断开S的瞬间,B灯立即熄灭,A灯亮一下后熄灭
题四:如图所示,甲、乙两图中均有一与匀强磁场垂直放置的金属框架,乙图除了多一个电阻不计、自感系数为L的线圈外,甲、乙两图中电路的其它部分都一样。如果导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动,则在相同的时间内( )
A.甲图中的外力做功多 B.乙图中的外力做功多
C.两图中的外力做功相同 D.无法判定
题五:在日光灯电路中,接有启辉器,镇流器和日光灯管,下列说法中正确的是( )
A.日光灯点燃后,镇流器和启辉器都不起作用
B.镇流器在点燃灯管时产生瞬间高电压,点燃后起降压限流作用
C.日光灯点亮后,启辉器不再起作用,可以将启辉器去掉
D.日光灯点亮后,使镇流器短路,日光灯仍能正常工作并能降低对电能的消耗
题六:某同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )
A.电源的内阻较大 B.小灯泡电阻偏大 C.线圈电阻偏大 D.线圈的自感系数较大
第7讲 交变电流
主要考点梳理
1、知识点
(1)正弦交流电的产生和规律:
(2)表征交变电流的物理量:峰值、有效值、周期和频率。
2、重点与难点分析
(1)产生与图象分析
(2)有效值的理解与计算
(3)中性面与正弦交流电的四值:瞬时值、平均值、有效值、最大值
金题精讲
题一:某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,产生的交变电流的图像如图所示,由图中信息可以判断( )
A.在 A 和 C 时刻线圈处于中性面位置
B.在 B 和 D 时刻穿过线圈的磁通量为零
C.在A~D时刻线圈转过的角度为2π
D.若从O~D时刻历时0.02s,则在1s内交变电流的方向改变100次
题二:一个电阻为r、边长为 L 的正方形线圈abcd 共 N 匝,线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′,以如图所示的角速度ω 匀速转动,外电路电阻为R。求:
(1)在图中标出此刻线圈内感应电流的方向;
(2)转动过程中感应电势的最大值有多大?
(3)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势多大?
(4)设发电机由柴油机带动,其它能量损失不计,线圈转动一周,柴油机做多少功?
(5)从图示位置开始,线圈转过60°的过程中通过 R 的电荷量是多少?
题三:下图表示一交流电的电流随时间而变化的图象。此交流电流的有效值是( )
A.5 A B.5 A C.3.5A D.3.5 A
题四:一个变化电流随时间变化的图象如图所示,它是正弦交变电i = 8sin 2πt /T 的正向部分。则该电流的有效值为_______。
第8讲 变压器与远距离送电
主要考点梳理
1、知识点
变压器及远距离送电
2、重点与难点分析
(1)变压器工作中,负载功率决定送电功率。
(2)变压器工作中,原副线圈的匝数与电压、电流和功率间的关系。
提示:
◆负载的变化只会影响原副线圈的电流,而不会影响电压。
◆原副线圈中的电流其实与匝数成正比,只是两个电流的大小与匝数成反比,不要误以为原副线圈中的电流成反比。
◆负载增多和负载变大是两个容易混的概念,这一点应该引起注意。
金题精讲
题一:关于理想变压器,下列说法正确的是( )
A.原线圈中的交变电流的频率跟副线圈中的交变电流的频率一定相同
B.原线圈中输入恒定电流时,副线圈中的电流一定是零,铁芯中的磁通量也一定是零
C.原线圈中输入恒定电流时,副线圈中的电流一定是零,铁芯中的磁通量不是零
D.原线圈中的输入电流一定大于副线圈中的输出电流
题二:理想变压器原副线圈匝数比为2:1,原线圈接 220 V交流电源,副线圈接额定功率为20 W的灯L,灯泡正常发光,当电源电压降为180 V时,灯泡实际消耗的功率与其额定功率之比为_______;此时灯泡中的电流为____A。
题三:如图所示,M 为理想变压器,电源电压不变。当变阻器的滑动头 P 向上移动时,读数发生变化的电表是_______。
A.A1 B.A2 C.V1 D. V2
题四:如图所示,理想变压器有两个副线圈,匝数分别为n1 和 n2,所接负载4R1=R2。当只闭合S1时,电流表示数为1 A,当S1和S2都闭合时,电流表示数为2 A,则n1:n2为_________。
题五:如图所示是一台理想自耦变压器,在a、b 之间接正弦交流电,A、V分别为理想交流电流表和交流电压表。若将调压端的滑动头 P 向上移动,则( )
A.电压表V的示数变大 B.变压器的输出功率变大
C.电流表A的示数变小 D.电流表A的示数变大
题六:如图所示,一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输送给用户,已知发电机的输出功率为500 KW,端电压为500 V,升压变压器B1的原副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电导线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器的损耗,求:
(1)升压变压器B1副线圈的端电压U2。
(2)输电线上损失功率P。
第9讲 传感器
主要考点梳理
1、知识点
传感器:能感知力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们转换为电学量(电压、电流)或电路的通、断的元件。
了解各类传感器工作原理及几种常见传感器的构造及应用。
2、重点与难点分析
(1)传感器有很多种类,掌握其工作原理是最重要的也是最大的难点。一旦突破,后面的问题就容易了。
(2)传感器的题大多涉及理论和现实的结合,对学生分析实际问题的能力要求较高。
金题精讲
题一:用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器A、B上,其压力的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出,现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器B在前,传感器A在后,汽车静止时传感器A、B的示数均为10N。(取g=10m/s2)
(1)若传感器A的示数为14 N,求此时汽车的加速度大小;
(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器 A 的示数为零。
题二:压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图 a 所示:将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中,电流表示数如图 b 所示。下列判断正确的是 ( )
A.从 t1 到 t2 时间内,小车做匀速直线运动
B.从 t1 到 t2 时间内,小车做匀加速直线运动
C.从 t2 到 t3时间内,小车做匀速直线运动
D.从 t2 到 t3时间内,小车做匀加速直线运动
题三:如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图,其中 A 是发光仪器,B 是传送带上物品,R1 为光敏电阻,R2 为定值电阻,此光电计数器的基本工作原理是( )
A.当有光照射 R1 时,信号处理系统获得高电压
B.当有光照射 R1 时,信号处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
题四:如图是电熨斗的结构图,它装有双金属片温度传感器,其作用是控制电路的通断,常温下,下图中上下触点是____(填“接触”或“分离”),当温度升高时双金属片____(填“上层”或“下层”)膨胀比另一层大。若需要设定更高的温度,则应该调节升降螺丝向____(填“上”或“下 ”)。
题五:将一个动力传感器连接到计算机上,我们就可以测量快速变化的力。某一小球用一条不可伸长的轻绳连接,绳的另端固定在悬点上,当小球在竖直面内来回摆动时,用动力传感器测得绳子对悬点的拉力随时间变化的曲线如图所示。取重力加速度g=10m/s2,求绳子的最大偏角θ。
第10讲 图象分析
主要考点梳理
1、知识点
电磁感应的图象是最多的,几乎每次是考试必考题之一,而且也是图象分析的典型代表之一,千姿百态,而对很多同学而言真是谈图色变。
2、重点与难点分析
(1)图象与电路知识结合
(2)图象与力学知识结合
(3)图象与实际应用结合
(4)图象中已知条件的挖掘
(5)利用图象解题
金题精讲
题一:一正方形闭合导线框abcd,边长为L=0.1m,各边的电阻均为0.1Ω,bc边位于x轴上且b点与坐标原点O重合。在x轴原点O的右侧有宽度0.2m、方向垂直纸面向里的匀强磁场区域,磁场的磁感强度为1.0T,如图甲所示。当线框以4.0m/s的速度沿x轴正方向匀速运动穿过磁场区域时,图乙的的图象表示的是线框从进入磁场到穿出磁场的过程中,ab边两端电势差Uab随位置变化的情况,其中正确的是( )
题二:图乙中A、B为两个相同的环形线圈,两线圈共轴并靠近放置。A线圈中通有如图甲所示的电流I,则( )
A.在t1到t2时间内,A、B两线圈相吸引 B.在t2到t3时间内,A、B两线圈相排斥
C.t1时刻两线圈间作用力为零 D.t2时刻两线圈间吸引力最大
题三:一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中,设向里为磁感强度B的正方向,线圈中的箭头为感应电流i的正方向,如图甲所示。已知线圈中感应电流I随时间而变化的图象如图乙所示。则磁感强度B随时间而变化的图象可能是图丙中的( )
题四:图a是用电流传感器(相当于电流表,其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路,图中两个电阻的阻值均为R,L是一个自感系数足够大的自感线圈,其直流电阻值也为R。图b是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后,通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像,下列说法中正确的是( )
A.甲图是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况
B.乙图是开关S由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况
C.丙图是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况
D.丁图是开关S由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况
题五:如图甲所示,一对平行光滑导轨放置在水平面上,两导轨间距l=0.2m,电阻R=1.0Ω;有一导体杆静止地放置在导轨上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感强度B = 0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下。现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力与时间t的关系如图乙所示。求杆的质量m和加速度a。
第11讲 模块综合重难点串讲(上)
主要考点梳理
知识点
金题精讲
题一:如图甲所示,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,电流随时间变化的规律如图乙所示,P所受的重力大小为G,桌面对P的支持力大小为N,则( )
A.在t1时刻N>G B.在t2时刻N>G
C.在t3时刻N题二:现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如右图连接,在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时,电流计指针向右偏转。由此可以判断( )
A.线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转
B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央
D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向
题三:如图所示,螺线管的导线的两端与两平行金属板相接,一个带负电的通电球用丝线悬挂在两金属板间,并处于静止状态,若条形磁铁突然插入线圈时,通电球的运动情况是( )
A.向左摆动 B.向右摆动
C.保持静止 D.无法判定
题四:虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域,ab=2bc,磁场方向垂直于纸面,实线框a'b'c'd'是一正方形导线框,a'b'边与ab边平行,若将导线框匀速地拉离磁场区域,W1表示沿平行于ab的方向拉出导线框的过程中外力所做的功,W2表示以同样的速率沿平行于bc的方向拉出导线框的过程中外力所做的功,则( )
A. W1=W2 B. W2=2W1
C. W1=2W2 D. W2=4W1
题五:如图所示,直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中,ab是一段长为L,电阻为R的均匀导线,ac和bc的电阻可不计,ac长度为L/2,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,现有一段长度为L/2,电阻为R/2的均匀导体杆MN架在导线框上,开始时紧靠ac,然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑动,滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触,当MN滑过的距离为L/3时,导线ac中的电流是多大?方向如何?
题六:如图所示,置于水平面的平行金属导轨间距d = 0.5m,左端用直导线连接且垂直导轨,金属棒ab垂直导轨跨在两导轨之间,距导轨左端L=0.8m,ab与每根导轨间的最大静摩擦力f = 0.2N,金属棒ab的电阻为R=0.2Ω,其它电阻不计。整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,开始时磁场的磁感强度为B0=1.0T,以后以0.2T/s的变化率均匀增大,求从磁感强度开始变化,经多长时间金属棒ab开始运动?
第12讲 模块综合重难点串讲(下)
主要考点梳理
知识点
金题精讲
题一:一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,线圈所围面积的磁通量随时间的变化规律如图所示,则下列说法正确的是( )
A. t1时刻线圈中感应电动势最大
B. t2时刻导线ad的速度方向与磁感线垂直
C. t3时刻线圈平面与磁场垂直
D. t4、t5时刻线圈中感应电流的方向相同
题二:一台发电机产生的按正弦规律变化的感应电动势的最大值为311V,线圈在磁场中转动的角速度为100πrad/s。
(1)写出感应电动势的瞬时表达式;
(2)若该发电机与电阻组成闭合电路,电路中的总电阻为100Ω,试写出通过电阻的电流的瞬时表达式;
(3)在时的电流为多少?
题三:如图所示,A、B是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数相当大的线圈,线圈电阻与定值电阻R的阻值相同。关于这个电路的以下说法正确的是( )
A.开关S闭合瞬间,A、B两灯亮度相同
B.开关S闭合,B灯比A灯先亮
C.开关S闭合,电路达到稳定后,断开开关S时,A、B两灯同时熄灭
D.开关S闭合,电路达到稳定后,断开开关S时,B灯立即熄灭,A灯稍迟熄灭
题四:如图甲所示的空间存在一匀强磁场,其方向为垂直于纸面向里,磁场的右边界为MN,在MN右侧有一矩形金属线圈abcd,ab边与MN重合。现使线圈以ab边为轴按图示方向匀速转动,将a、b两端连到示波器的输入端,若电流从a 到b为正,则从图乙中示波器观察到的ab中电流随时间变化的规律是( )
题五:如图所示,理想变压器原线圈Ⅰ接到220V的交流电源上,副线圈Ⅱ的匝数为30,与一标有“12V 12W”的灯泡连接,灯泡正常发光。副线圈Ⅲ的输出电压为110V,电流为0.4A。求:
(1)副线圈Ⅲ的匝数;
(2)原线圈Ⅰ的匝数以及通过原线圈的电流。
题六:如图所示,有一台内阻为1.0Ω的发电机,通过匝数比为1:4的升压变压器和匝数比为4:1的降压变压器向用户供电,输电线的总电阻为4.0Ω,用户共有“220V 40W”的灯泡132盏,要保证他们都正常发光,发电机的输出功率和电动势应该为多大?输电的效率为多大?
讲义参考答案
第1讲 电磁感应现象与楞次定律
题一:变化, 题二:ΦA<ΦB 题三:AC
题四:先顺时针,再逆时针,再顺时针。 题五:AC 题六:B
第2讲 电磁感应中的力
题一:C 题二:A 题三:A 题四:B 题五:B 题六:BC
第3讲 法拉第电磁感应定律与感应电动势
题一:C 题二:U/2 题三:(1) 2 ωBl2 / π;(2) 2 Bl2 / R 题四:A 题五:A
第4讲 回路分析与能量转换
题一:(1)0.6V,从A到B ;(2)0.1W 题二:0.1,0.8
题三: 题四:C 题五:(1);(2)
第5讲 电磁感应的应用
题一:汽车车轮滚动时,车轮突出尖端铁头的齿轮部分在不断地远离和靠近磁铁,使得通过螺线管内的磁通量发生了改变,产生感应电流。当汽车抱死,车轮变为滑动时,通过螺线管内的磁通量不会发生变化,不会产生感应电流。因此可以根据感应电流的存在与否判断汽车车轮是滚动还是滑动。
题二:C 题三:(1)0.12m/s ;(2)0.22A
第6讲 自感与互感
题一:AD 题二:AC 题三:D 题四:A 题五:BC 题六:C
第7讲 交变电流
题一:D 题二:(1)图略;(2)NBL2ω ;(3)NBL2ω;(4);(5)
题三:B 题四:4A
第8讲 变压器与远距离送电
题一:AC 题二:0.81,0.18 题三:AB 题四:B 题五:C 题六:(1)2500V;(2)6000W
第9讲 传感器
题一:(1)4m/s2?(方向向右或向前);(2)10 m/s2,方向向左或向后
题二:D 题三:BD 题四:接触,上层,下 题五:60°
第10讲 图象分析
题一:B 题二:ABC 题三:BD 题四:BC 题五: m=0.1kg; a =10m/s2
第11讲 模块综合重难点串讲(上)
题一:AD 题二:B 题三:A 题四:B 题五:2BLv/(5R),a到c 题六:5s
第12讲 模块综合重难点串讲(下)
题一:BC 题二:(1);(2);(3)1.555A
题三:D 题四:D 题五:(1)275匝;(2)550匝,0.26A 题六:5424W,250V,97%
电磁感应现象与楞次定律
如图所示,一个矩形线框,面积为S,线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则此时穿过线框的磁通量Φ=______;若线框从初始位置绕OO′轴转过180°角时,该过程穿过线框的磁通量的变化量的绝对值︱△Φ︱=______。
一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右,一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置,平面abcd与竖直方向成θ角。将abcd绕ad轴转180°角,则穿过线圈平面的磁通量的变化量为( )
A.0
B.2BS
C.2BScosθ
D.2BSsinθ
如图所示,正方形线圈abcd位于纸面内,边长为L,匝数为N,过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为( )
A. B.
C. BL2 D.NBL2
如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为Δφ1和Δφ2,则( )
A.Δφ1>Δφ2 B.Δφ1=Δφ2 C.Δφ1<Δφ2 D.不能判断
下图中能产生感应电流的是( )
A B C D
如图所示,小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导线的横截面,速度v在纸面内。关于感应电流的有无及方向的判断正确的是( )
A.甲图中有感应电流,方向向外
B.乙图中有感应电流,方向向外
C.丙图中无感应电流
D.丁图中a、b、c、d四位置上均无感应电流
如图所示,光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中,磁场方向与轨道所在平面垂直,导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动,当ab由图示位置释放,直到滑到右侧虚线位置的过程中,关于ab棒中的感应电流情况,正确的是( )
A.先有从a到b的电流,后有从b到a的电流
B.先有从b到a的电流,后有从a到b的电流
C.始终有从b到a的电流
D.始终没有电流产生
下图是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中表示正确的是( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上,A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路,B线圈与开关S,电流表G组成另一个回路。如图所示,通过多次实验,法拉第终于总结出产生感应电流的条件。关于该实验下列说法正确的是( )
A.闭合开关S的瞬间,电流表G中有a→b的感应电流
B.闭合开关S的瞬间,电流表G中有b→a的感应电流
C.闭合开关S后,在减小电阻R的过程中,电流表G中有a→b的感应电流
D.闭合开关S后,在减小电阻R的过程中,电流表G中有b→a的感应电流
如图所示,一电子以初速v沿与金属板平行的方向飞入两板间,在下列几种情况下,电子将向M板偏转的有 ( )
开关S接通稳定后
断开开关S的瞬间
接通S后,变阻器的滑动触头向右迅速滑动时
接通S后,变阻器的滑动触头向左迅速滑动时
如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合圆形金属线框,用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动。金属框从左侧某一位置静止释放,在摆动到右侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面。若你站在该实验装置的右侧,你所“看到”线框中感应电流的方向是_________。
英国物理学家保罗·狄拉克在1931年利用数学公式预言磁单极子存在。如图所示,如果有一个磁单极子(单N极)从a点开始运动穿过线圈后从b点飞过。那么( )
A.线圈中感应电流的方向是沿PMQ方向
B.线圈中感应电流的方向是沿QMP方向
C.线圈中感应电流的方向先是沿QMP方向,然后是PMQ方向
D.线圈中感应电流的方向先是沿PMQ方向,然后是QMP方向
电磁感应中的力
如图所示,导体棒MM′和NN′分别通过平行的导轨与左、右两个线圈组成闭合回路,而且MM′和NN′可在水平光滑导轨上自由滑动,导轨之间的匀强磁场方向如图所示。当MM′向左加速滑动时,左侧线圈ab中的感应电流方向为( ), NN′导体棒的运动方向为( )。
A.a到b,向左
B.b到a,向右
C.a到b,向右
D.b到a,向左
如图,矩形线圈以一定速度穿越磁场,在它从右侧进入磁场和从左侧穿出磁场的过程中( )
A.线圈中感应电流方向不同,受到的安培力方向相同
B.线圈中感应电流方向不同,受到的安培力方向不同
C.线圈中感应电流方向相同,受到的安培力方向相同
D.线圈中感应电流方向相同,受到的安培力方向不同
如图所示,矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直纸面向内。当线圈运动到图示位置时,若cd边受竖直向上的磁场力的作用,则可知线框的运动情况是( )
A.向左平动
B.向右平动
C.向上平动
D.向下平动
如图是某电磁冲击钻的原理图,若突然发现钻头M向右运动,则可能是( )
A.开关S闭合瞬间
B.开关S由闭合到断开的瞬间
C.开关S已经是闭合的,变阻器滑片P向左迅速滑动
D.开关S已经是闭合的,变阻器滑片P向右迅速滑动
如图所示,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ad且相互绝缘,当MN中电流突然增大时,线圈所受的合力( )
A.受力向右
B.受力向左
C.受力向上
D.受力为零
如图所示,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ad且相互绝缘,当MN中电流突然减小时,线圈所受的合力( )
A.受力向右
B.受力向左
C.受力向上
D.受力为零
如图所示,光滑固定导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,当一条形磁铁从高处下落接近回路时( )
A.P、Q将互相靠拢
B.P、Q将互相远离
C.磁铁的加速度仍为g
D.磁铁的加速度大于g
如图所示,两个相同的金属环套在一根很长的水平光滑杆上,将一条形磁铁从右向左插入环中(未穿出)的过程中,两环的运动情况是( )
同时向左运动,距离减小
同时向左运动,距离增大
同时向左运动,距离不变
同时向右运动,距离变小
如图所示,螺线管的导线的两端与两平行金属板相接,一个带负电的小球用丝线悬挂在两金属板间,并处于静止状态,若条形磁铁突然插入线圈时,小球的运动情况是( )
A.向左摆动 B.向右摆动
C.保持静止 D.无法判定
如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置, 是它的对称轴,通电直导线AB与平行,且AB、所在平面与线圈平面垂直.如要在线圈中形成方向为abcda的感应电流,可行的做法是( )
AB中电流I逐渐增大
AB中电流I先增大后减小
AB中电流I正对靠近线圈
线圈绕轴逆时针转动90°(俯视)
如图所示,金属环A用轻线悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧.若变阻器滑片P向左移动,则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动,并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势。
如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN,MN的左边有一闭合电路,当PQ在外力的作用下运动时,MN向右运动。则PQ所做的运动可能是( )
①向右加速运动 ②向左加速运动
③向右减速运动 ④向左减速运动
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
法拉第电磁感应定律与感应电动势
如图所示,一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域。从BC边进入磁场区开始计时,到A点离开磁场区域为止的过程中,线框内感应电流的情况(以逆时针方向为电流的正方向)是图中的( )
A B
C D
如右图所示,虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场,直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动。设线框中感应电流方向以逆时针为正,那么在下图中能正确描述线框从图中所示位置开始转动一周的过程中,线框内感应电流随时间变化情况的是( )
A B C D
如图所示,垂直纸面的正方形匀强磁场区域内,有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd,现将导体框分别朝两个方向以v0、3v0速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两次过程中( )
A.导体框中产生的感应电流的方向相同
B.导体框中产生的焦耳热相同
C.导体框ad边两端电势差相同
D.通过导体框截面的电量相同
如图所示,竖直平面内有一金属环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面,与环的最高点A铰链连接的长度为2a、电阻为0.5R的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则这时A、B两端的电压大小为( )
A.Bav B.Bav
C. D.Bav
如图所示,边长为a、电阻为R的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动,磁感应强度为B,初始时刻线框所在平面与磁感线垂直,经过t时间后转过120°角,求:
(1)线框内感应电流在t时间内的平均值;
(2)转过120°角时感应电动势的瞬时值;
(3)转过120°角的过程中,通过线框导线横截面的电荷量。
如图所示,一导线弯成闭合线圈,以速度v向左匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直平面向外。线圈总电阻为R,从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止,下列结论正确的是( )
A.感应电流一直沿逆时针方向
B.线圈受到的安培力先增大,后减小
C.感应电动势的最大值E=Brv
D.穿过线圈某个横截面的电荷量为
如图所示,xOy平面内有一半径为R的圆形区域内有磁感应强度大小为B的匀强磁场,左半圆磁场方向垂直于xOy平面向里,右半圆磁场方向垂直于xOy平面向外,一平行于y轴的长导体棒ab以速度v沿x轴正方向做匀速运动,则导体棒ab两端的感应电动势E(取a-b为电动势的正方向)与导体棒位置x的关系的图象是( )
A B
C D
如图所示,半径为a、电阻为R的圆形闭合金属环位于有理想边界的匀强磁场边沿,环平面与磁场垂直。现用水平向右的外力F将金属环从磁场中匀速拉出,作用于金属环上的拉力F与位移x的关系图象应是图中的( )
A B
C D
某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为4.5×10-5 T,一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100 m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时,海水自西向东流,流速为2 m/s。下列说法正确的是( )
A.电压表记录的电压为5mv
B.电压表记录的电压为9mv
C.河南岸的电势较高
D.河北岸的电势较高
如图所示,长为L的金属杆OA绕过O点的轴在垂直于纸面向里的匀强磁场中沿顺时针方向匀速转动,角速度为ω,磁感应强度为B,磁场范围足够大,则OA杆产生感应电动势的大小为_________,O、A两点的电势高低关系为φA______φO(填“>”或“<”)。
回路分析与能量转换
在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中,金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,PQ中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为3B,其它条件不变,所产生的感应电动势大小变为E2,则E1与E2之比及通过电阻R的感应电流方向为( )
A.1:3,a→b B.3:1,b→a C.3:1,a→b D.1:3,b→a
如图所示,PN与QM两平行金属导轨相距1 m,电阻不计,两端分别接有电阻R1和R2,且R1=6Ω,ab导体的电阻为2Ω,在导轨上可无摩擦地滑动,垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1T。现ab以恒定速度v=3m/s匀速向右移动,这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等,求:
(1)R2的阻值;
(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少?
(3)拉ab杆的水平向右的外力F为多大?
如图甲所示线圈的匝数n=100匝,横截面积S=50 cm2,线圈总电阻r=10 Ω,沿轴向有匀强磁场,设图示磁场方向为正,磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示,则在开始的0.1 s内( )
A.线圈中磁通量的变化量为0.25 Wb
B.线圈中磁通量的变化率为2.5×10?2 Wb/s
C.a、b间的电压为0
D.在a、b间接一理想电流表时,电流表的示数为0.25 A
一个闭合回路由两部分组成,如图所示,右侧是电阻为r的圆形导线,置于竖直方向均匀变化的磁场B1中;左侧是光滑的倾角为θ的平行导轨,宽度为d,其电阻不计。磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上,且只分布在左侧,一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上,分析下述判断不正确的有( )
A.圆形线圈中的磁场,可以向上均匀增强,也可以向下均匀减弱
B.导体棒ab受到的安培力大小为mgsinθ
C.回路中的感应电流为
D.圆形导线中的电热功率为
如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,一匀强磁场垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.40Ω的电阻,质量为m=0.01kg、电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑,其下滑距离与时间的关系如下表所示,导轨电阻不计,试求:
时间t(s)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
下滑距离s(m)
0
0.1
0.3
0.7
1.4
2.1
2.8
3.5
(1)当t=0.7s时,重力对金属棒ab做功的功率;
(2)金属棒ab在开始运动的0.7s内,电阻R上产生的热量;
(3)从开始运动到t=0.4s的时间内,通过金属棒ab的电量。
如图甲所示,不计电阻的平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=1 m,上端接有电阻R=3 Ω,虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab,从OO′上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落过程中始终与导轨保持良好接触,杆下落过程中的v-t图象如图乙所示(取g=10 m/s2)。求:
(1)磁感应强度B的大小。
(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中电阻R产生的热量。
如图所示,在倾角为θ=37°的斜面内,放置MN和PQ两根不等间距的光滑金属导轨,该装置放置在垂直斜面向下的匀强磁场中。导轨M、P端间接入阻值R1=30 Ω的电阻和理想电流表,N、Q端间接阻值为R2=6 Ω的电阻。质量为m=0.6 kg、长为L=1.5 m的金属棒放在导轨上以v0=5 m/s的初速度从ab处向右上滑到a′b′处的时间为t=0.5s,滑过的距离l=0.5m。ab处导轨间距Lab=0.8 m,a′b′处导轨间距La′b′=1 m。若金属棒滑动时电流表的读数始终保持不变,不计金属棒和导轨的电阻。sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求:
(1)此过程中电阻R1上产生的热量;
(2)此过程中电流表上的读数;
(3)匀强磁场的磁感应强度。
如图所示,一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角,两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法不正确的是( )
金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电量一样多
金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和等于mv02
金属杆ab上滑过程与下滑过程电磁感应而产生的内能不相等
金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热
如图所示,正方形线框abcd放在光滑绝缘的水平面上,其边长L=0.5m、质量m=0.5kg、电阻R=0.5Ω,M、N分别为线框ad、bc边的中点,图示两个虚线区域内分别有竖直向下和向上的匀强磁场,磁感应强度均为B=1T,PQ为其分界线.线框从图示位置以速度v0=2m/s匀速向右滑动,当MN与PQ重合时,线框的速度v1=1m/s,此时立刻对线框施加一沿运动方向的水平拉力,使线框匀速运动直至完全进入右侧匀强磁场区域。求:
(1)线框由图示位置运动到MN与PQ重合的过程中磁通量的变化量;
(2)线框运动过程中最大加速度的大小;
(3)线框在图示位置起直至完全进入右侧匀强磁场区域运动过程中,线框中产生的焦耳热。
如图所示,两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成53°固定放置,导轨间连接一阻值为4Ω的电阻R,导轨电阻忽略不计。在两平行虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场区域的宽度为d=0.5m。导体棒a的质量为ma=0.6kg,电阻Ra=4Ω;导体棒b的质量为mb=0.2kg,电阻Rb=12Ω;它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好。现从图中的M、N处同时将它们由静止开始释放,运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域,当b刚穿出磁场时,a正好进入磁场(g取10m/s2,sin53°=0.8,且不计a、b之间电流的相互作用)。求:
(1)在整个过程中,a、b两导体棒分别克服安培力做的功;
(2)在a穿越磁场的过程中,a、b两导体棒上产生的焦耳热之比;
(3)在穿越磁场的过程中,a、b两导体棒匀速运动的速度大小之比;
(4)M点和N点之间的距离。
电磁感应的应用
如图所示,用丝线悬挂一个闭合金属环于O点,虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场。用手将金属环拉起后放下使其自由摆动,但金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场,会有这种现象吗?
空间有一超导圆环,一条形磁铁平行于超导环的中心轴PQ放置,现将磁铁以速度v沿超导环的中心轴PQ,由左向右穿过超导圆环,如图所示。试分析此过程中超导圆环中感应电流的方向。
照明电路中,为了安全,一般在电能表后面电路上安装一漏电保护器,如图所示,当漏电保护器的ef两端没有电压时,脱扣开关K能始终保持接通,当ef两端有电压时,脱扣开关K立即断开,下列说法正确的是( )
连接火线的线圈匝数和连接零线的线圈匝数相等
当输入电压过低或用户电流超过一定值时,脱扣开关会自动断开,即有低压或过流保护作用
当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别触到b线和d线时(双线触电)脱扣开关会自动断开,即有触电保护作用
“脱扣开关控制器”的线圈匝数越多,触电保护越灵敏
一种测量血管中血流速度的仪器原理如图所示,在动脉血管两侧分别安装电极并加有磁场。设血管直径是2.0 mm,磁场的磁感应强度为0.080 T,电压表测出的电压为0.10 mV,求血流速度的大小。
在国庆焰火联欢晚会中,天空中出现了如图所示的雪域天路巨幅烟花画,现场观众均为我国交通运输的发展而兴高采烈。铁路运输的原理是:将能够产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢的下面,如图甲(俯视图)所示,当它经过安放在两铁轨之间的矩形线圈时,线圈会产生一个电信号传输给控制中心。已知矩形线圈的长为L1,宽为L2,匝数为n。若安装在火车首节车厢下面的磁铁产生的匀强磁场的宽度大于L2,当火车通过安放在两铁轨之间的矩形线圈时,控制中心接收到线圈两端的电压信号u随时间t变化的关系如图乙所示。
不计线圈电阻,据此计算:
(1)火车的加速度;
(2)火车在t1~t2时间内的平均速度和安装在火车首节车厢下面的磁铁产生的匀强磁场宽度。
某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置。如图所示,在轮子的边缘贴上小磁体,将小线圈靠近轮边放置,接上数据采集器和电脑(即DIS实验器材).如果小线圈的面积为S,圈数为N匝,小磁体附近的磁感应强度最大值为B,回路的总电阻为R,实验发现,轮子转过θ角,小线圈的磁感应强度由最大值变为零。因此,他说“只要测得此时感应电流的平均值I,就可以测出转轮转速的大小。”请你运用所学的知识,通过计算对该同学的结论作出评价
互感与自感
如图所示,A、B、C为三只相同的灯泡,且灯泡的额定电压均大于电源电动势,电源内阻不计,L是一个直流电阻不计、自感系数较大的线圈,先将K1、K2合上,稳定后突然断开K2。已知在此后过程中各灯均无损坏,则以下说法中正确的是( )
A.C灯亮度保持不变
B.C灯闪亮一下后逐渐恢复到原来的亮度
C.B灯亮度保持不变
D.B灯后来的功率是原来的一半
在如图所示的电路中,线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,A、B是两个相同的灯泡,下列说法中正确的是( )
A.S闭合后,A、B同时发光且亮度不变
B.S闭合后,A立即发光,然后又逐渐熄灭
C.S断开的瞬间,A、B同时熄灭
D.S断开的瞬间,A再次发光,然后又逐渐熄灭
如图所示的电路为演示自感现象的实验电路,若闭合开关S,一段时间后电流达到稳定时通过线圈L的电流为I1,通过小灯泡L2的电流为I2,小灯泡L2处于正常发光状态,则下列说法正确的是( )
开关S断开瞬间,小灯泡L2立即熄灭
开关S断开瞬间,小灯泡L1闪亮一下再熄灭
开关S刚闭合时,L2灯缓慢变亮,L1灯立即变亮
开关S刚闭合时,通过线圈L的电流由零逐渐增大到I1
图中电感线圈L的直流电阻为RL,小灯泡的电阻为R,小量程电流表G1、G2的内阻不计。当开关S闭合稳定后,电流表G1、G2的指针均偏向右侧(电流表的零刻度在表盘的中央),则当开关S断开时,下列说法中正确的是( )
G1、G2的指针都立即回到零点
G1缓慢回到零点,G2立即左偏,偏后缓慢回到零点
G1立即回到零点,G2缓慢回到零点
G2立即回到零点,G1缓慢回到零点
如图所示的电路中,三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接,电感的电阻忽略不计。开关S从闭合状态突然断开时,下列判断正确的有( )
A.a先变亮,然后逐渐变暗 B.b先变亮,然后逐渐变暗
C.c先变亮,然后逐渐变暗 D.b、c都逐渐变暗
如图所示的甲、乙两个电路,电感线圈的自感系数足够大,且直流电阻不可忽略,闭合开关S,待电路达到稳定后,灯泡均能发光。现将开关S断开,这两个电路中灯泡亮度的变化情况可能是( )
A.甲电路中灯泡将渐渐变暗
B.甲电路中灯泡将先变得更亮,然后渐渐变暗
C.乙电路中灯泡将渐渐变暗
D.乙电路中灯泡将先变得更亮,然后渐渐变暗
两平行金属导轨水平置于匀强磁场中,导轨所在平面与磁场垂直,导轨右端接两个规格相同的小灯泡及一直流电阻可以不计的自感线圈。如图所示,当金属棒ab正在直导轨上向右运动时,发现灯泡L1比灯泡L2更亮一些,试分析金属棒的运动情况。(导轨及金属棒电阻不计)
如图所示电路中,L为电感线圈,C为电容器,当开关S由断开变为闭合时,则 ( )
A灯有电流通过,方向由a到b
A灯中无电流通过,不可能变亮
B灯立即熄灭,c点电势低于d点电势
D.B灯逐渐熄灭,c点电势低于d点电势
如图甲所示是日光灯的电路图,它主要由灯管、镇流器和启动器组成,镇流器是一个带铁芯的线圈,启动器的构造如图乙所示,为了便于启动,常在启动器的两极并上一纸质电容器C,高二⑴班教室的一盏日光灯总是灯管两端亮而中间不亮,经检查,灯管是好的,电压正常,镇流器无故障,其原因可能是( )
A.启动器两脚a、b与启动器座接触不良
B.电容器C被烧断
C.电容器C被击穿而短路
D.镇流器自感系数L太大
日光灯电路主要由镇流器,启动器和灯管组成,在日光灯工作的过程中,镇流器的作用有哪些( )
启动时提供瞬时高压 B.正常工作时,能降压限流
C.没有任何作用 D.以上答案都不对
如图所示的电路中,三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1<R2<R3,电感L的电阻可忽略,D为理想二极管。电键K从闭合状态突然断开时,下列判断正确的是( )
A.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.L2立即熄灭,L1 、L3均逐渐变暗
D.L1 、L2 、L3均先变亮,然后逐渐变暗
如图所示,L是自感系数很大、电阻很小的线圈,若合上或断开开关S1和S2时,可能发生的情况是( )
A.只闭合S1的瞬间,L1灯逐渐亮起来
B.再合上S2稳定后,L2灯是暗的
C.只断开S1的瞬间,L1灯立即熄灭,L2灯亮一下再熄灭
D.只断开S1瞬间,L2和L1灯过一会儿才熄灭
交变电流
如图甲所示,一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动,从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化,在t=时刻( )
A.线圈中的电流最大
B.穿过线圈的磁通量为零
C.线圈所受的安培力为零
D.穿过线圈磁通量的变化率最大
如图所示,矩形线框置于竖直向下的磁场中,通过导线与灵敏电流表相连,线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动,图中线框平面处于竖直面内。下述说法正确的是( )
A.因为线框中产生的是交变电流,所以电流表示数始终为零
B.线框通过图中位置瞬间,穿过线框的磁通量最大
C.线框通过图中位置瞬间,通过电流表的电流瞬时值为零
D.若使线框转动的角速度增大一倍,那么通过电流表电流的有效值也增大一倍
如图所示,N=50匝的矩形线圈abcd,ab边长l1=20 cm,ad边长l2=25 cm,放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中,外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3 000 r/min的转速匀速转动,线圈电阻r=1 Ω,外电路电阻R=9 Ω,t=0时,线圈平面与磁感线平行,ab边正转出纸外、cd边转入纸里。
(1)在图中标出t=0时感应电流的方向;
(2)写出感应电动势的瞬时值表达式;
(3)线圈转一圈外力做多少功?
(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量是多少?
一正弦式电流的电压随时间变化的规律如图所示。由图可知( )
A.该交变电流的电压瞬时值的表达式为u=100sin 25t(V)
B.该交变电流的频率为4Hz
C.该交变电流的电压的有效值为100V
D.若将该交流电压加在阻值为R=100 Ω的电阻两端,则电阻消耗的功率是50W
某一交流电的电压波形如图所示,求这一交流电的电压有效值U。
一个边长为6cm的正方形金属线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,电阻为0.36 Ω。磁感应强度B随时间t的变化关系如图所示,则线框中感应电流的有效值为( )
A.×10-5 A B.×10-5 A C.×10-5 A D.×10-5 A
如图所示为一交变电流的图象,则该交变电流的有效值为多大?
在相同的时间内,某正弦式交变电流通过一阻值为100Ω的电阻产生的热量,与一电流为3A的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等,则( )
A.此交变电流的有效值为3A,最大值为3A
B.此交变电流的有效值为3A,最大值为6A
C.电阻两端的交流电压的有效值为300V,最大值为300V
D.电阻两端的交流电压的有效值为300V,最大值为600V
变压器与远距离送电
下列关于变压器的说法正确的是( )
升压变压器在升高电压的同时,也提高了交变电压的频率
若输入电压相同,则输出电压随输入电压频率的增大而增大
降压变压器的副线圈导线比原线圈导线粗
变压器输出的电功率由输入的电功率决定
关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是( )
通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等
穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
中国已投产运行的1000 kV特高压输电是目前世界上电压最高的输电工程。假设甲、乙两地原来用500kV的超高压输电,输电线上损耗的电功率为P。在保持输送电功率和输电线电阻都不变的条件下,现改用1000 kV特高压输电,若不考虑其他因素的影响,则输电线上损耗的电功率将变为( )
A. B. C.2P D.4P
如图所示,一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1,原线圈两端接入一正弦交流电源;副线圈电路中R为负载电阻,交流电压表和交流电流表都是理想电表。下列结论正确的是( )
A.若电压表读数为6V,则输入电压的最大值为24V
B.若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,则电流表的读数减小到原来的一半
C.若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,则输入功率也增加到原来的2倍
D.若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增加到原来的2倍,则输出功率增加到原来的8倍
如图所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3,输电线的等效电阻为R,原线圈接有一个理想的电流表,交流电源的电压大小不变。开始时开关S接通,当S断开时,以下说法正确的是( )
A.原线圈两端P、Q间的输入电压减小
B.等效电阻R上消耗的功率变大
C.原线圈中电流表示数变大
D.灯泡L1和L2变亮
如图所示的交流电路中,理想变压器原线圈输入电压为U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想电表。当滑动变阻器R的滑动头向下移动时( )
灯L变亮
各个电表读数均变大
因为U1不变,所以P1不变
P1变大,且始终有P1=P2
如图所示,接于理想变压器中的四个规格相同的灯泡都正常发光,那么,理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为( )
A.1∶1∶1 B.3∶2∶1 C.6∶2∶1 D.2∶2∶1
如图所示,两种情况下变压器灯泡L2、L3的功率均为P,且L1、L2、L3为相同的灯泡,匝数比为,则图(a)中L1的功率和图(b)中L1的功率分别为( )
A.P、P B.9P、 C.、9P D.、9P
(a) (b)
如图所示,自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源,其电压有效值UAB=100V,R0=40Ω。当滑动片处于线圈中点位置时,C、D两端电压的有效值UCD为________V,通过电阻R0的电流有效值为________A。
如图所示的电路中,有一自耦变压器,左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上;右侧串联灯泡L和滑动变阻器R,R上并联一只理想电压表V2。下列说法中正确的是( )
A.若F不动,滑片P向下滑动时,V1示数变大,V2示数变小
B.若F不动,滑片P向下滑动时,灯泡消耗的功率变小
C.若P不动,滑片F向下移动时,V1、V2的示数均变小
D.若P不动,滑片F向下移动时,灯泡消耗的功率变大
图为某小型水电站的电能输送示意图,A为升压变压器,其输入功率为P1,输出功率为P2,输出电压为U2;B为降压变压器,其输入功率为P3,输入电压为U3。A、B均为理想变压器,输电线的总电阻为r,则下列关系式正确的是( )
A.P1>P2 B.P2=P3 C.U2>U3 D.U2=U3
随着社会经济的发展,人们对能源的需求也日益扩大,节能变得越来越重要。某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电,用户通过降压变压器用电,若发电厂输出电压为U1,输电导线总电阻为R,在某一时段用户需求的电功率为P0,用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下,下列说法正确的是( )
A.输电线上损耗的功率为
B.输电线上损耗的功率为
C.若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电
D.采用更高的电压输电会降低输电的效率
传感器
如图所示的装置可以测量飞行器在竖直方向上做匀加速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱子的上、下壁上各安装一个可以测力的传感器,分别连接两个劲度系数相同(可拉伸可压缩)的轻弹簧的一端,弹簧的另一端都固定在一个滑块上,滑块套在光滑竖直杆上。现将该装置固定在一飞行器上,传感器P在上,传感器Q在下。飞行器在地面静止时,传感器P、Q显示的弹力大小均为10 N,求:
滑块的质量(地面处的g=10 m/s2)
若飞行器在地面附近沿竖直方向向上加速运动时,传感器P显示的弹力大小为20 N,此时飞行器的加速度为多大?
如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上运动时的加速度。该装置是在矩形箱子的前后壁上各安装了一个压力传感器A和B,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量m=2.0 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动;两弹簧的另一端分别压在A、B上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。当弹簧作用在传感器上的力为压力时,示数为正;当弹簧作用在传感器上的力为拉力时,示数为负。现将装置沿运动方向固定在汽车上。汽车静止时,A、B的示数均为10 N(取g=10 m/s2)。
当汽车以什么样的加速度运动时,传感器B的示数为零?
若传感器B的示数为-5 N,车的加速度大小和方向如何?
压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,某位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。在小车向右做直线运动的过程中,电流表的示数如图乙所示,下列判断正确的是( )
小车先做加速运动,后做匀速直线运动
小车先做加速度增大的加速运动,后做匀加速直线运动
小车先做加速度减小的加速运动,后做匀加速直线运动
小车先做加速度增大的加速运动,后做匀速直线运动
压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图(a)所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。小车原来向右做匀速直线运动的过程中某时刻开始计时,电流表示数如图(b)所示,下列判断正确的是( )
从0到t1时间内,小车做匀速直线运动
从t1到t2时间内,小车做匀加速直线运动
从t2到t3时间内,小车做匀减速直线运动
从t3之后,小车做匀速直线运动
如图所示是以光敏电阻自动计数器的一部分电路示意图,其中R1为光敏电阻,电流表为值班室的显示器,a、b之间接信号处理系统。当照射到光敏电阻R1处的光消失时,显示器的电流I及ab端的电压u的变化情况是( )
A.I变大,u变大 B.I变小,u变小 C.I变小,u变大 D.I变大,u变小
酒精测试仪的工作原理如图1所示,其中P是半导体型酒精气体传感器,该传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比,R0为定值电阻。如图2所示,关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图象正确的是( )
图1
A B C D
图2
如图是电熨斗的结构图,下列说法正确的是( )
双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属
常温下,上下接触点接触;温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分离
需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断
如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个控温开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103℃)时,会自动断开,S2是一个自动控温开关,当温度低于70℃时,会自动闭合;温度高于80℃时,会自动断开。红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯, R1、R2为定值电阻,R3为加热电阻丝,两灯电阻不计。分析电饭煲的工作原理。
利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。实验时,把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处,然后让小球自由下落。用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示。根据图线所提供的信息,以下判断正确的是( )
A.t2时刻小球所处位置是运动中最高点
B.t1~t2期间小球速度先增大后减小
C.t3时刻小球动能最小
D.t2与t5时刻小球速度大小不同
利用传感器和计算机可以测量快速变化的力的瞬时值。图中是用此方法获得的弹性绳中拉力F随时间t变化的图线。实验时把小球系在绳的一端,然后将球举高到绳子的悬点O处,再释放小球,让其自由下落,从小球下落开始计时,根据此图线所提供的信息,以下判断正确的是( )
A.t2时刻小球的速度最大
B.t1-t2时间内小球速度先增大后减小
C.t3时刻小球的速度最小
D.t1和t3时刻小球的速度方向相同
图象分析
如图所示,在坐标系xOy中,有边长为L的正方形金属线框abcd,其一条对角线ac和y轴重合,顶点a位于坐标原点O处.在y轴右侧的Ⅰ象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合,下边界与x轴重合,右边界与y轴平行.t=0时刻,线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域.取a→b→c→d→a为感应电流的正方向,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流i、ab间的电势差Uab随时间t变化的图线应是下图中的( )
A. B. C. D.
如图1甲所示,线圈A、B紧靠在一起,当给线圈A通以如图1乙所示的电流(规定电流由a进入为正方向)时,则电压表的示数变化情况(规定电流由c进入电压表为正方向)应为图2中的( )
图1
A B C D
图2
如图所示,原来静止的圆形环线圈通有逆时针方向的电流I,在其直径AB上靠近B点放置一根垂直于线圈平面的固定不动的长直导线,并通以电流I,方向垂直纸面向外,此时环形线圈的运动情况是( )
A.向左平动 B.仍然静止 C.向右平动 D.以AB为轴转动
如图所示,M是通电螺线管,通以如图所示的交流电。N为环形铝圈,与螺线管共轴放置,图中表示电流i的箭头所指方向为正,那么在t1~t2时间内,铝圈受到向_______的力。(填左、右)
一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里,如图1甲所示,磁感应强度B随t的变化规律如图1乙所示.以I表示线圈中的感应电流,以图1甲中线圈上箭头所示方向的电流为正,则如图2所示的I-t图中正确的是( )
甲 乙
图1
A B
C D
图2
如图所示,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是位于纸面内的梯形线圈,ad与bc间的距离也为l,t=0时刻,bc边与磁场区域边界重合。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→b→c→d→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变化的图线可能是下图中的( )
A B
C D
如图1所示,L是直流电阻为零、自感系数很大的线圈,A和B是两个相同的小灯泡,某时刻闭合开关S,通过A、B两灯泡中的电流IA、IB随时间t变化的图象如图2所示,正确的是( )
图1
A B C D
图2
如图所示,用电流传感器研究自感现象。电源内阻不可忽略,线圈的自感系数较大,其直流电阻小于电阻R的阻值。t=0时刻闭合开关S,电路稳定后,t1时刻断开S,电流传感器连接计算机分别描绘了整个过程线圈中的电流IL和电阻中的电流IR随时间t变化的图象。下列图象中可能正确的是( )
A. B.
C. D.
如图甲所示,水平面上固定一个间距L=1 m的光滑平行金属导轨,整个导轨处在竖直方向的磁感应强度B=1 T的匀强磁场中,导轨一端接阻值R=9 Ω的电阻。导轨上质量m=1 kg、电阻r=1 Ω、长度也为1 m的导体棒在外力的作用下从t=0时开始沿平行导轨方向运动,其速度随时间的变化规律是v=2,不计导轨电阻。求:
(1)t=4 s时导体棒受到的安培力的大小;
(2)请在图乙的坐标图中画出电流二次方与时间的关系(I2-t)图象,并通过该图象计算出4 s时间内电阻R上产生的热量。
甲 乙
在质量为M=1 kg的小车上竖直固定着一个质量m=0.2 kg、高h=0.05 m、总电阻R=100 Ω、n=100匝的矩形线圈,且小车与线圈的水平长度l相同。现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动,速度为v1=10 m/s,随后穿过与线圈平面垂直的磁感应强度B=1.0 T的水平有界匀强磁场,方向垂直纸面向里,如图甲所示。已知小车运动(包括线圈)的速度v随车的位移x变化的v-x图象如图乙所示。求:
(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d;
(2)当小车的位移x=10 cm时,线圈中的电流大小I以及此时小车的加速度a;
(3)线圈和小车通过磁场的过程中线圈电阻产生的热量Q。
甲 乙
模块综合重难点串讲(上)
如图甲所示,长直导线与闭合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~时间内,长直导线中电流向上,则线框中感应电流的方向与所受安培力情况是( )
A.0~T时间内,线框中感应电流方向为顺时针方向
B.0~T时间内,线框中感应电流方向为先顺时针方向后逆时针方向
C.0~T时间内,线框受安培力的合力向左
D.0~时间内,线框受安培力的合力向右,~T时间内,线框受安培力的合力向左
如右图所示,水平桌面上放有一个闭合铝环,在铝环轴线上方有一个条形磁铁。当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,下列判断正确的是( )
铝环有收缩趋势,对桌面压力减小
铝环有收缩趋势,对桌面压力增大
铝环有扩张趋势,对桌面压力减小
铝环有扩张趋势,对桌面压力增大
现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接。在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向左滑动时,电流计指针向右偏转。以下操作也可以使电流计指针向右偏转的是( )A.断开开关的瞬间
B.闭合开关的瞬间
C.在开关闭合的情况下,向上移动线圈A的过程中
D.在开关闭合的情况下,滑动变阻器的滑动端P向右滑动的过程中
现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图连接。下列说法中正确的是( )
电键闭合后,线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
线圈A插入线圈B中后,电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
电键闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度
电键闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转
两块水平放置的金属板间的距离为d,用导线与一个n匝线圈相连,线圈电阻为r,线圈中有竖直方向的磁场,电阻R与金属板连接,其余电阻均不计。如图所示,两板间有一个质量为m、电荷量为q的带正电的油滴恰好处于静止状态,则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是( )
A.磁感应强度B竖直向上且正在增强,
B.磁感应强度B竖直向下且正在增强,
C.磁感应强度B竖直向上且正在减弱,
D.磁感应强度B竖直向下且正在减弱,
如图所示,螺线管导线的两端与两平行金属板相连接,一个带正电的小球用绝缘丝线悬挂于两金属板间并处于静止状态。现将条形磁铁的N极突然插入螺线管,小球将发生偏转,若第一次插入的速度为v1,小球的最大偏角为θ1;第二次插入的速度为v2,小球的最大偏角为θ2,已知条形磁铁两次从同一位置插入相同的深度且v1>v2.则下列关于小球的偏转方向和偏转角大小关系说法正确的是( )
A.偏向B板,θ1>θ2 B.偏向B板,θ1<θ2
C.偏向A板,θ1<θ2 D.偏向A板,θ1>θ2
两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨的电阻可忽略不计。斜面处在以匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。质量为m、电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度。如图所示,在这过程中 ( )
A.作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B.作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和
C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零
D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热
如图所示,矩形单匝导线框abcd竖直放置,其下方有一磁感应强度为B的有界匀强磁场区域,该区域的上边界PP′水平,并与线框的ab边平行,磁场方向与线框平面垂直。已知线框ab边长为L1,ad边长为L2,线框质量为m,总电阻为R.现无初速地释放线框,在下落过程中线框所在平面始终与磁场垂直,且线框的ab边始终与PP′平行。重力加速度为g.若线框恰好匀速进入磁场,求:
(1)dc边刚进入磁场时,线框受安培力的大小F;
(2)dc边刚进入磁场时,线框速度的大小υ;
(3)在线框从开始下落到ab边刚进入磁场的过程中,重力做的功W.
如图所示,两根足够长的直金属导轨、平行放置。两导轨间距为,、 两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆放在两导轨上,并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦。
(1)由向方向看到的装置如图1,在图2中画出杆下滑过程中某时刻的受力示意图;
(2)在加速下滑时,当杆的速度大小为时,求此时杆中的电流及其加速度的大小;
(3)求在下滑过程中,杆可以达到的速度最大值。
线框abcd,各边长L,其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝,其余三边均为电阻可忽
略的铜线.磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,现有一与ab段所用材料、粗
细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上,如图所示,以恒定速度v从ad滑向bc,
当PQ滑过L的距离时,通时aP段电阻丝的电流是多大?方向如何?
如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在同一水平面上,两导轨间距,电阻,导轨上停放一质量m=0.1kg、电阻的金属杆,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图(b)所示。
(1)试分析说明金属杆的运动情况;
(2)求第2s末外力F的瞬时功率。
如图所示,正方形导线框abcd的质量为m、边长为l,导线框的总电阻为R。导线框从垂直纸面向里的水平有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落,下落过程中,导线框始终在与磁场垂直的竖直平面内,cd边保持水平。磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,磁场上、下两个界面水平距离为l。已知cd边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动。重力加速度为g。
(1)求cd边刚进入磁场时导线框的速度大小。
(2)请证明:导线框的cd边在磁场中运动的任意瞬间,导线框克服安培力做功的功率等于导线框消耗的电功率。
(3)求从导线框cd边刚进入磁场到ab边刚离开磁场的过程中,导线框克服安培力所做的功。
模块综合重难点串讲(下)
一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图1所示,则下列说法中正确的是( )
A.t=0时刻线圈平面在中性面位置
B.t=0.01 s时刻Φ的变化率达最大
C.0.02 s时刻感应电动势达到最大
D.该线圈相应的感应电动势图象如图2所示
一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动,线圈中的感应电流i随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.交变电流的有效值为10 A
B.t=0.01 s时,穿过线圈的磁通量为零
C.t=0.02 s时,穿过线圈磁通量变化率最大
D.t=0.03s时,线圈平面与磁感线平行,交流电改变方向
如图所示,匀强磁场B=0.1T,一个矩形线圈匝数N=100,边长ab=20 cm,bc=50 cm,以角速度ω=100π rad/s绕OO′ 轴转动。线圈电阻r=1 Ω,将该线圈与一个阻值R=9 Ω的电阻相连,当线圈经过中性面时开始计时,
(1)线圈产生感应电动势的最大值;
(2)线圈产生的瞬时电动势表达式;
(3)若在电阻两端接一个理想电压表,电压表的示数为多少?
一台发电机产生正弦式电流,如果e=400sin314t(V),那么电动势的峰值是______V,线圈匀速转动的角速度是______rad/s.如果这个发电机的外电路只有电阻元件,总电阻为20 Ω,写出电流瞬时值的表达式为______.
如图所示,E为电池,L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈,D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡,S是控制电路的开关。对于这个电路,下列说法不正确的是( )
A.刚闭合开关S的瞬间,通过D1、D2的电流大小相等
B.刚闭合开关S的瞬间,通过D1、D2的电流大小不相等
C.闭合开关S待电路达到稳定后,D1熄灭,D2比原来更亮
D.闭合开关S待电路达到稳定,再将S断开的瞬间,D2立即熄灭,D1闪亮一下再熄灭
如图所示,电路中A和B是两个完全相同的小灯泡,L是一个自感系数很大、直流电阻为零的电感线圈,C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时,对A、B的发光情况判断正确的是( )
A.S闭合时,A立即亮,然后逐渐熄灭
B.S闭合时,B立即亮,然后逐渐熄灭
C.S闭合足够长时间后,B发光而A不发光
D.S闭合足够长时间后再断开,B立即熄灭而A逐渐熄灭
如右图所示,虚线上方空间有垂直线框平面的匀强磁场,直角扇形导线框绕垂直于线框平面的轴O以角速度ω匀速转动。设线框中感应电流方向以逆时针为正,那么下图中能正确描述线框从图1所示位置开始转动一周的过程中产生的感应电流随时间变化情况的是( )
A B C D
如图甲所示,在坐标系xOy中,有边长为L的正方形金属线框abcd,其对角线ac和y轴重合,顶点a位于坐标原点O处。在y轴右侧的第I象限内有一等腰直角三角形区域,直角边边长为L,底边的左端位于坐标原点O处,内有垂直纸面向里的匀强磁场。t=0时刻,线圈从图示位置沿cb方向,匀速穿过磁场区域。取a→b→c→d→a为感应电流的正方向,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流i、ab间的电势差Uab.随时间t变化的图线应是乙图中的( )
A. B. C. D.
乙
某变压器原、副线圈匝数比为55∶9,原线圈所接电源电压按图所示规律变化,副线圈接有负载。下列判断正确的是( )
A.输出电压的最大值为36 V
B.原、副线圈中电流之比为55∶9
C.变压器输入、输出功率之比为55∶9
D.交流电源有效值为220 V,频率为50 Hz
如图所示,一理想变压器的原线圈接在电压为220 V的正弦交流电源上,两副线圈匝数分别为n2=16匝、n3=144匝,通过理想二极管、单刀双掷开关与一只“36 V,18 W”的灯泡相连(灯泡电阻不变),当开关接1时,灯泡正常发光,求:
(1)原线圈的匝数n1;
(2)当开关接2时,灯泡两端电压的有效值。
某发电站需要向远距离用户供电,输电线路如图所示,若发电机输出电压U1=220 V,输出功率P1=40 kW,输电线总电阻R=2 Ω,要求输电线损失功率为输电功率的2%,同时还要保证用户获得220 V电压,求:
(1)输电线路上的电流大小及输电线路上的电压损失各多大?
(2)供电线路理想升压变压器及降压变压器的匝数比各多大?
(3)这条输电线路能保证用户多少盏“220 V 40 W”的灯泡正常发光?
某发电站的输出功率为104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向80 km远处供电。已知输电导线的电阻率为ρ=2.4×10-8Ω·m,导线横截面积为1.5×10-4 m2,输电线路损失的功率为输出功率的4%,求:
(1)升压变压器的输出电压;
(2)输电线路上的电压损失。
课后练习参考答案
电磁感应现象与楞次定律
BS;2 BS
详解:如图,闭合线圈abcd在匀强磁场中与磁场方向垂直,则穿过线圈的磁通量Φ1=BS,当线圈从图示转过180°时,磁通量为? BS,磁通量的变化量大小等于初末位置磁通量之差。故答案为BS;2 BS.
C
详解:本题考查的是对磁通量的理解,开始穿过线圈的磁通量为Φ1= ? BScosθ,最后穿过线圈的磁通量是Φ2= BScosθ ,变化量为△Φ=Φ2 ?Φ1?2BScosθ,C正确。
A
详解:根据磁通量的定义,穿过线圈的磁通量就是穿过线圈的磁感线的条数。,A正确。
C
详解:通电直导线周围的磁感线,离导线越近越密集,离导线越远越稀疏,也就是说离导线越近磁感应强度越强,越远磁感应强度越弱,即:B1>B2,由Φ1= B1S,Φ2= B2S,Δφ1=Φ1-Φ2,Δφ2 =Φ1+Φ2,所以C正确。
B
详解:根据产生感应电流的条件:A中,电路没闭合,无感应电流产生;B中,面积增大,穿过闭合电路的磁通量增大,有感应电流产生;C中,穿过线圈的磁感线相互抵消,Φ恒为零,无感应电流产生;D中,磁通量不发生变化,无感应电流产生。答案选B。
C
详解:甲图中导线切割磁感线,根据右手定则,可知电流方向向里,A错;乙、丙图中导线不切割磁感线,无感应电流,B错误,C正确;丁图中导线在b、d位置切割磁感线,有感应电流,在a、c位置速度方向与磁感线方向平行,不切割磁感线,无感应电流,D错误。答案选择C。
D
详解:ab与被其分割开的每个圆环构成的回路,在ab棒运动过程中,磁通量都保持不变,无感应电流产生。故答案选D。
B
详解:根据楞次定律可确定感应电流的方向:当磁铁向下运动时,穿过闭合线圈的磁通量增加,由“增反减同”可知,则感应磁场与原磁场方向相反。再根据安培定则,可判定感应电流的方向:当磁铁N极向下运动时,感应电流的方向沿线圈盘旋而上;当磁铁S极向下运动时,感应电流的方向沿线圈盘旋而下。由此可知①错误,③正确。当磁铁向上运动时,穿过闭合线圈的磁通量减少,由“增反减同”可知,则感应磁场与原磁场方向相同。再根据安培定则,可判定感应电流的方向:当磁铁N极朝上且向上运动时,感应电流的方向沿线圈盘旋而上;当磁铁S极朝上且向上运动时,感应电流的方向沿线圈盘旋而下。由此可知②错误,④正确。因此B选项正确。
C
详解:在滑片不动的情况下,左线圈A中通过的是恒定电流,产生的磁场是恒定的,所以线圈B中不产生感应电流,所以选项AB错误;在滑片移动减小电阻的过程中,线圈A中通过的是逐渐增大的电流,即线圈B处于逐渐增强的磁场中,由安培定则和楞次定律可判断得知,电流表中的电流从a→b,故选项D错误、C正确。
D
详解:开关S接通稳定后,穿过上面线圈的磁通量不变,上面线圈不会产生感应电动势,电子不偏转,A选项错误;断开开关S瞬间,穿过上面线圈的磁通量减少,由楞次定律可知在上面线圈中感应出上负下正的电动势,电子向N板偏转,B选项错误;接通开关S后,滑动变阻器触头向右迅速滑动时,电阻变大,电流减小,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律知在上面线圈中感应出上负下正的电动势,电子向N板偏转,C选项错误;接通开关S后,滑动变阻器触头向左迅速滑动时,电阻减小,电流增大,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律知在上面线圈中感应出上正下负的电动势,电子向M板偏转,D选项正确。
逆时针
详解:金属线框从左侧释放到竖直位置,穿过线框的×磁场减少(从上往下看),穿过线圈的磁通量减小,根据楞次定律,线圈产生的磁场阻碍其变化,线圈产生的磁场为·,其电流方向为逆时针;金属线框从竖直位置运动到右侧的过程中,穿过线框另一面的×磁场增加(从上往下看),穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律,线圈产生的磁场阻碍其变化,线圈产生的磁场为·,其电流方向为逆时针。
B
详解:本题将磁单极子(单N极)理解为其磁感线都是向外的,当磁单极子从a点运动到线圈位置时,穿过线圈的·磁场增加(从上往下看),穿过线圈的磁通量增加,根据楞次定律,线圈产生的磁场阻碍其变化,线圈产生的磁场为×,其电流方向为QMP;当磁单极子从线圈位置运动到b点时,穿过线圈的×磁场减少,穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律,线圈产生的磁场阻碍其变化,线圈产生的磁场为×,其电流方向为QMP,可知选项B正确。
电磁感应中的力
D
详解:由右手定则可知,当MM′向左加速滑动时,左侧线圈ab中的感应电流由b到a,MM′产生的感应电动势增大,回路中感应电流随之增大;则线圈ab产生的磁场增强,穿过cd的磁通量增加,由安培定则可知ab产生的磁场方向向左,根据楞次定律判断可知cd中感应电流方向从c到d,NN′中的电流方向从N到N′,则由左手定则判断可得NN′导体棒的运动方向向左,故答案为D。
A
详解:线圈从右侧进入磁场和从左侧穿出磁场的过程中,磁通量一个是增加一个是减少,所以根据楞次定律可知,产生的感应电流方向不同,由于运动速度相同,所以产生的感应电动势相等,E=BLv,故产生的感应电流大小相等,安培力F=BIL,所以大小相等,且安培力方向相同,故A正确。故选A。
B
详解:根据题意,cd边受到的磁场力的方向与cd边垂直且向上,根据楞次定律可知,通过线圈的磁通量在减小,线圈应向右平动,选B。
AC
详解:当开关突然闭合时,左线圈上有了电流,产生磁场,而对于右线圈来说,磁通量增加,由楞次定律可知,为了阻碍磁通量的增加,钻头M向右运动远离左边线圈,故A项正确;当开关由闭合到断开瞬间,穿过右线圈的磁通量要减少,为了阻碍磁通量的减少,钻头M要向左运动靠近左边线圈,故B项错误;开关闭合时,当变阻器滑片P突然向左滑动时,回路的电阻减小,回路电流增大,产生的磁场增强,穿过右线圈的磁通量增大,为了阻碍磁通量的增加,钻头M向右运动远离左边线圈,故C项正确;当变阻器滑片P突然向右滑动时,回路的电阻增大,回路电流减小,产生的磁场减弱,穿过右线圈的磁通量减少,为了阻碍磁通量的减少,钻头M向左运动靠近左边线圈,故D项错误。
B
详解:金属线框abcd放在导线MN上,导体中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框abcd左右两侧磁场方向相反,线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量,磁通量存在抵消的情况。若MN中电流突然增大时,“?”磁场增加,因此线框abcd产生的磁场为“×”,线框abcd的电流方向为顺时针,根据左手定则可得,左边受到的安培力为水平向左,右边安培力也水平向左,故安培力的合力向左。选B。
A
详解:电流减小时,通过线圈的磁通量减小,根据楞次定律,线框向右运动,阻碍磁通量的减小。因此选A。
A
详解:设磁铁下端为N极,如右图所示,根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向,根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向,可见,P、Q将相互靠拢.由于回路所受安培力的合力向下,由牛顿第三定律知,磁铁将受到向上的反作用力,从而加速度小于g.当磁铁下端为S极时,根据类似的分析可得到相同的结论。所以,本题应选A。
A
详解: 当磁铁靠近时,导致两圆环的磁通量变大,从而由楞次定律可得两圆环产生感应电流,且方向相同,又处于磁场中,则受到的安培力作用,使它们远离磁铁,即向左移动。由于两圆环的电流方向相同,当磁场靠近时,右边线圈磁场大,加速度大,向左幅度大,因此选A。
A
详解:当条形磁铁插入线圈中时,线圈中向左的磁场增强,由楞次定律可判定金属板左端电势高,故带负电的小球将向左摆动,选项A正确。
D
详解:由于通电直导线AB与平行,且AB、所在平面与线圈平面垂直。AB中电流如何变化,或AB中电流I正对靠近线圈或远离线圈,线圈中磁通量均为零,不能在线圈中产生感应电流,选项ABC错误;线圈绕轴逆时针转动900(俯视),由楞次定律可知,在线圈中形成方向为abcda的感应电流,选项D正确。
左,收缩
详解:本题考查楞次定律的理解及应用。滑片P向左移动时,电阻减小,电流增大,穿过金属环A的磁通量增加,根据楞次定律,金属环将向左运动,并有收缩趋势。
D
详解:MN向右运动,说明MN受到向右的安培力,因为ab在MN处的磁场垂直纸面向里MN中的感应电流由M→NL1中感应电流的磁场方向向上;若L2中磁场方向向上减弱PQ中电流为Q→P且减小向右减速运动;若L2中磁场方向向下增强PQ中电流为P→Q且增大向左加速运动。
法拉第电磁感应定律与感应电动势
A
详解:BC边刚进入磁场时,产生的感应电动势最大,由右手定则可判定电流方向为逆时针方向,是正值,随线框进入磁场,有效长度l逐渐减小,由E=Blv得电动势均匀减小,即电流均匀减小;当线框刚出磁场时,切割磁感线的有效长度l最大,故电流最大,且为顺时针方向,是负值;此后电流均匀减小,故只有A图象符合要求。
A
详解:线框进入磁场过程中,等效为一条半径在切割磁感线,产生恒定的电流,由楞次定律,电流为逆时针方向;完全进入磁场后通过线框内的磁通量没有变化,线框中无感应电流,而出磁场的过程与进入磁场相似,只是电流方向相反。
AD
详解:由楞次定律可知导体框中产生的感应电流方向相同,A正确;设正方形导体框abcd每条边的电阻为R,则其总电阻为4R。由电磁感应定律可得,导体框分别朝两个方向出磁场的速度不一样,因此导体框中产生的焦耳热不同,故B错误;两种情况下电源的电动势不相同,导体框ad边两端电势差不同,C错误;由知与速度无关,D正确。
A
详解:摆到竖直位置时,AB切割磁感线的瞬时感应电动势E=B·2a·(v)=Bav。
由闭合电路欧姆定律得,UAB==Bav,故选A。
(1) (2) (3)
详解:(1)初始时刻Φ1=Ba2,t时刻Φ2=-Ba2,故ΔΦ=|Φ2-Φ1|=Ba2,所以==,==
(2)因t时间内转过120°,故周期为3t,则线框转动的角速度ω=,t时刻CD边的线速度为v=a·ω=,速度方向与磁场夹角为θ=60°,所以E=Bavsin θ=。
(3)因为ΔΦ=,q=,所以q=。
B
详解:在闭合线圈进入磁场的过程中,通过闭合线圈的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方向一直为顺时针方向,A错误。导体切割磁感线的有效长度先变大后变小,感应电流先变大后变小,安培力也先变大后变小,B正确。导体切割磁感线的有效长度最大值为2r,感应电动势最大为E=2Brv,C错误。穿过线圈某个横截面的电荷量为Q==,D错误。
A
详解:在0-R过程中,有效的切割长度为L=2,感应电动势大小为E=BLv=2Bv。由楞次定律判断得知:感应电动势的方向为a到b,为正值。
在R-2R过程中,有效长度为L=2,感应电动势的大小为E=2Bv。由楞次定律判断得知:感应电动势的方向为b到a,为负值。由数学知识分析可得,A选项正确。
B
详解:位移为x时,金属环的位置如图所示,则y=,知金属环的有效切割长度l=2。设金属环从磁场中匀速拉出的速度为v,外力F=F安=BIl =,可见F是关于x的二次函数,故B正确。
BD
详解:可以将海水视为垂直河岸方向放置的导体平动切割地磁场的磁感线产生感应电动势,由E=BLv=9mv,B正确;由右手定则可知,感应电流方向由南向北,故河北岸的电势较高,D正确。
BL2ω,>
详解:OA杆产生感应电动势的大小为:E=BL= BL = BL=BL2ω;
根据右手定则判断可知:OA杆产生的感应电动势方向从O到A,A点相当于电源的正极,电势较高,即O、A两点的电势高低关系为φA>φO。故答案为:BL2ω,φA>φO。
回路分析与能量转换
A
详解:PQ产生的感应电动势为E=BLv,若磁感应强度增为3B,其它条件不变时,E与B成正比,则E1:E2=1:3,根据右手定则可知通过电阻R的感应电流方向为a→b。
(1)3 Ω (2)0.375 W;0.75 W (3)0.75 N
详解:(1)内外功率相等,则内外电阻相等,
=2,解得R2=3 Ω。
(2)E=BLv=1×1×3 V=3 V,
总电流I==A=0.75 A,
路端电压U=IR外=0.75×2 V=1.5 V,
P1== W=0.375 W,
P2== W=0.75 W。
(3)F=BIL=1×0.75×1N=0.75 N
BD
详解:通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,若设Φ2=B′S为正,则线圈中磁通量的变化量为△Φ=B′S-(-BS),代入数据可得:△Φ=(0.1+0.4) ×50×10?4 Wb=2.5×10?3Wb,故A选项错误;磁通量的变化率= Wb/s =2.5×10?2 Wb/s,故B正确;根据法拉第电磁感应定律可知,当a、b间断开时,其间电压等于线圈产生的感应电动势,感应电动势大小E=n=2.5 V,故C选项错误;感应电流大小I==0.25 A,故D正确,故选BD。
D
详解:导体棒此时恰好能静止在导轨上,依据平衡条件知导体棒ab受到的安培力F大小为mgsinθ,方向沿斜面向上,由左手定则判定电流方向为b→a,再由楞次定律判定A、B正确;回路中的感应电流为I==,C正确;由焦耳定律得圆形导线中的电热功率为Pr=,D错。
(1)0.7W(2)0.06J(3)0.2C
详解:(1)由表格中数据可知:金属棒先做加速度减小的加速运动,最后以7m/s匀速下落
PG=mgv=0.01×10×7=0.7W
(2)根据动能定理:WG+W安=mvt2-mv02
W安=mvt2-mv02-mgh=×0.01×72-0.01×10×3.5=-0.105J
QR==×0.105=0.06J
(3)当金属棒匀速下落时,G=F安 → mg=BIL=
解得:BL==0.1
电量q=It===0.2 C
(1)2T (2)0.075J
详解:(1)由图象知,杆自由下落0.1 s进入磁场以v=1.0 m/s做匀速运动
产生的电动势E=BLv
杆中的电流I=
杆所受安培力F安=BIL
由平衡条件得mg=F安
代入数据得B=2T。
(2)电阻R产生的热量Q=I2Rt=0.075J。
(1)0.15J (2)0.1A (3)0.75T
详解:(2)因电流表的读数始终保持不变,即感应电动势不变,故BLab·v0=BLa′b′·va′b′,代入数据可得va′b′=4 m/s
根据能量转化和守恒定律得:
Q总=m(v02-va′b′2)-mglsin 37°=QR1+QR2
由Q=得:
代入数据可求得:QR1=0.15 J
(2)由焦耳定律QR1=I12R1t可知:
电流表读数I1==0.1 A
(3)不计金属棒和导轨上的电阻,则R1两端的电压始终等于金属棒与两轨接触间的电动势,由E=I1R1,E=BLa′b′va′b′可得:B==0.75T
D
详解:根据感应电量经验公式q=可知,上滑过程和下滑过程磁通量的变化量相等,则通过电阻R的电量相等,故A正确。金属杆ab上滑过程中重力、安培力、摩擦力都做负功,根据动能定理可知:ab杆克服重力、安培力与摩擦力所做功之和等于mv02,故B正确。经过同一位置时,下滑的速度小于上滑的速度,下滑时杆受到的安培力小于上滑时所受的安培力,则下滑过程安培力的平均值小于上滑过程安培力的平均值,所以上滑导体杆克服安培力做功大于下滑过程克服安培力做功,故上滑过程中电阻R产生的热量大于下滑过程中产生的热量,上滑过程与下滑过程电磁感应产生的内能不相等,故C正确。根据功能关系可知,ab杆在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热与摩擦力产生的热量之和,故D选项不正确,故选D。
(1)0.25Wb(2)8m/s2(3)1.25J
详解:(1)MN与PQ重合时,穿过线框的磁通量为零,故磁通量的变化量为
((=BS=BL2=0.25Wb
(2)cd边刚过PQ的瞬间,线框中的感应电动势E=BLv0=2(1(0.5(2V=2V
感应电流的大小为I==4A
线框所受安培力的大小为F=2BIL=2(1(4(0.5N=4N
线框加速度的大小为a==8m/s2
(3)MN到达PQ前,由能量守恒可知,线框中产生的焦耳热为
Q1=mv02-mv12=0.75J
MN与PQ重合的时刻,线框中的感应电动势E1=2BLv1=2(1(0.5(1V=1V
MN经过PQ后,线框中产生的焦耳热Q2==0.5J
故在整个运动过程中,线框中产生的焦耳热为Q=Q1+Q2=1.25J
(1)2.4J,0.8J ;(2) ;(3) ;(4)m
详解:(1),J
同理J
(2)在a穿越磁场的过程中,a是电源,b与R是外电路,
,,,
(3)设b在磁场中匀速运动的速度大小为vb,则b中的电流
电路的总电阻R总1=14Ω
由以上两式得:
同理a棒在磁场中匀速运动时R总2=7Ω
,可得va:vb=3:2
(4)由题意得:,d=vbt
因为
可得M点、N点到L1的距离分别为Sa= m,Sb=m
SMN=m。
电磁感应的应用
见详解
详解:只有左边有匀强磁场,金属环在穿越磁场边界时,由于磁通量发生变化,环内一定会有感应电流产生,根据楞次定律将会阻碍相对运动,所以摆动会很快停下来,这就是电磁阻尼现象。当然也可以用能量守恒来解释:既然有电流产生,就一定有一部分机械能向电能转化,最后电流通过导体转化为内能。若空间都有匀强磁场,穿过金属环的磁通量反而不变化了,因此不产生感应电流,也就不会阻碍相对运动,摆动就不会很快停下来。
见详解
详解:(1)当磁铁接近超导圆环时,如下图左所示。穿过圆环的磁场(方向向右)增强,变化的磁场在空间激发出逆时针方向的感应电场。超导圆环中的自由电荷在感应电场力作用下由静止开始定向移动,从而形成如下左图所示逆时针方向的感应电流。从能量角度看,磁铁在接近圆环的过程中,磁铁的机械能不断转化为超导圆环的电能,由于超导材料的零电阻特性,其电能的增加可以理解为感应电流的不断增强,亦即自由电荷的不断加速运动。此过程与用楞次定律分析的结果是一致的。
(2)当磁铁远离圆环时,如下图右所示。由于穿过圆环的磁场(方向向右)减弱,同样,根据麦克斯韦电磁场理论,空间激发了顺时针方向的感应电场。于是超导圆环中的自由电荷受到与原来方向相反的感应电场力,由于自由电荷已经经过了一段时间的加速,所以它并不会立即反向移动,而是沿原方向做减速运动,因此此过程圆环中的感应电流方向仍然是逆时针方向,只不过电流逐渐减小而已。
AD
详解:正常状态时,脱扣开关K保持接通,ef中要没有电压,火线和零线中电流产生的磁场应完全抵消,必须使火线的线圈匝数和连接零线的线圈匝数相等,故A正确;当输入电压过低或用户电流超过一定值时,通过火线与零线的电流没有差值,不会使ef中产生感应电动势,脱扣开关不会断开,故B错误;当站在绝缘物上的带电工作的人两手分别接触b线和d线时(双线触电),流过火线和零线的电流相等,保护器中火线和零线中电流产生的磁场完全抵消,不会使ef中产生感应电动势,脱扣开关不会断开,故C错误;“脱扣开关控制器”的线圈匝数越多,同样的电流差值,产生的感应电动势越大,ef两端的电压越大,触电保护越灵敏,故D正确,故选AD。
0.625m/s
详解:流动的血液相当于导体在磁场中做切割磁感线运动,其在磁场中切割磁感线的有效长度等于垂直于磁场方向的血管直径2.0 mm,电压表的读数0.10 mV等于血管在这一直径两端的感应电动势,那么由公式E=BLv得血流速度大小为:
v=E/BL=0.10×10-3/(0.080×2.0×10-3)m/s=0.625 m/s。
(1) (2)
详解:(1)根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中产生的感应电动势E=nBL2v
不计线圈电阻,t1时刻线圈两端电压u1=nBL2v1,t2时刻线圈两端电压u2=nBL2v2
则火车的加速度a=(v2-v1)/(t2-t1),联立解得a=。
(2)由于火车做匀加速运动,火车在t1~t2时间内的平均速度v=(v2+v1)/2=,安装在火车首节车厢下面的磁铁产生的匀强磁场的宽度D=v(t2-t1)= 。
该同学的结论是正确的。
详解:设转轮的角速度、转速分别为ω和n,轮子转过θ角所需时间为t,通过线圈的磁通量的变化量为Φ,线圈中产生的感应电动势的平均值为E
根据法拉第电磁感应定律有:
由闭合电路欧姆定律有I=E/R
又,
联立以上四式得:
由此可见,该同学的结论是正确的。
互感与自感
B
详解:K1、K2均闭合,稳定后A灯不亮,通过线圈的电流是B、C两灯的和。突然断开K2,通过线圈的电流减小,线圈中产生的自感电动势与原电流的方向相同,C灯闪亮一下后逐渐恢复到原来的亮度,选项A错误,B正确。稳定后通过B灯的电流是原来的一半,故B灯后来的功率是原来的1/4,选项C、D错误。
BD
详解:线圈对变化的电流有阻碍作用,开关S闭合时,A、B串联,同时发光,但电流稳定后线圈的直流电阻忽略不计,使A被短路,所以A错误、B正确;开关S断开时,线圈阻碍电流变小,产生自感电动势,使A再次发光,然后又逐渐熄灭,所以C错误、D正确。
D
详解:开关S断开瞬间,L1立即熄灭,线圈与L2构成回路,由于自感的存在,电流将从I1开始减小为0,方向与I2方向相反,故AB均错误;S闭合后,电源的电压立即加到两灯泡两端,故灯泡将立刻发光,通过线圈L的电流由零逐渐增大到I1,故C错误,D正确。
B
详解:S闭合且稳定时,通过含电流表G1、G2的两条支路的电流均由左向右,断开S,L中产生自感电动势,由“增反减同”可知,自感电动势E自的方向一定与原电流方向相同,等效电路如图所示,显然,断开S后,在E自的作用下,上图回路中将继续形成沿顺时针方向的电流,这时流经含有电流表G2支路的电流方向已变为由右向左了。由于这段时间E自是逐渐减小的,故电流也是逐渐减小的,综上所述选B。
AD
详解:a、b、c三个灯泡相同,设S闭合时通过三个灯泡的电流均是I,则L1中的电流为2I,L2中的电流为I。在S断开瞬间,L1中的电流由2I逐渐减小,L2的电流由I逐渐减小,L1、L2中的产生的感应电流方向相同,故b、c两灯的电流逐渐减小,即b、c两灯逐渐变暗,B、C 错误,D项正确;两个支路的电流汇集后为2I通过a灯,a灯电流由2I反向减弱,故通过a灯的电流先变大后边小,a灯先变亮再逐渐变暗,即A正确。
ACD
详解:将开关S断开,甲电路中灯泡将渐渐变暗,选项A正确;B错误;由于没有给出L和R、灯泡电阻关系,乙电路中灯泡可能将渐渐变暗,也可能乙电路中灯泡将先变得更亮,然后渐渐变暗,选项CD正确。
金属棒向右做减速运动。
详解:由右手定则可知,通过灯泡的电流从上到下,灯泡L1比灯泡L2更亮,说明通过灯泡L1的电流大于通过灯泡L2的电流,自感电流方向向下,与原电流方向相同,说明原电流减小,金属棒切割磁感线产生的电动势减小,金属棒速度减小,则金属棒向右做减速运动。
D
详解:当开关S由断开变为闭合时,电容器放电,A灯有电流通过,方向由b到a, 选项AB错误;当开关S由断开变为闭合时,电感线圈L中产生自感电动势,方向由c指向d,B灯逐渐熄灭,c点电势低于d点电势,选项C错误,D正确。
C
详解:日光灯的点亮需要一个瞬时高压加在灯管两端,这要靠启动器来完成。日光灯的灯管中间不亮,说明未提供瞬时高压,即启动器出现了故障。又因灯管两端亮,说明电路是通的,故A错,C对。
AB
详解:日光灯在起动时,启动器断电瞬时,镇流器提供瞬时高电压,A正确;日光灯正常工作时,当电压较高时,镇流线圈让电压降低,当电压较低时,线圈让电压升高。镇流器起到降压限流的作用。B正确。
B
详解:电键K从闭合状态突然断开时,L中产生向右的自感电动势,L1逐渐变暗,L2立即熄灭,L3先变亮,然后逐渐变暗,选项B正确。
ABC
详解:只闭合S1时,由于线圈自感作用,流过L1灯的电流将逐渐增大,L1灯逐渐亮起来,而L2灯是立即变亮;再合上S2稳定后,由于RL很小,L2灯几乎被短路,故L2灯是暗的。断开S1时,由于S2闭合,电感线圈L与L2构成回路,由于自感的作用,电流将由稳定时L中的值逐渐减小,由IL>IL2,所以L2灯将闪亮一下再熄灭;而灯L1与电阻R串联后被S2短路,故灯L1立即熄灭。因此选项ABC正确。
交变电流
C
详解:注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时的特点;磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率不同;t==,线圈转过90°,本题应选C项。
D
详解:本题考查电磁感应现象,基础题。线框在匀强磁场中匀速转动时,在中性面即线框与磁感线垂直时,磁通量最大感应电动势最小,而在题中图示位置线框与磁感应线平行时,磁通量最小,感应电动势最大,A、B、C项错;电流的有效值I=,现在其余的量都不变,角速度增大一倍后,电流也增大一倍,D正确。
(1)方向沿adcba 图略 (2)e=314cos 100πtV (3)98.6J (4)0.1C
详解:(1)线圈感应电流方向为adcba(图略)。
(2)线圈的角速度ω=2πn=100π rad/s
图示位置的感应电动势最大,其大小为Em=NBl1l2ω
代入数据得Em≈314 V
电动势的表达式e=Emcos ωt=314cos 100πt V。
(3)电动势的有效值E=
线圈匀速转动的周期T==0.02s
线圈匀速转动一圈,外力做功大小等于电功的大小,即
W=I2(R+r)T=
代入数据得W≈98.6 J。
(4)从t=0起转过90°过程中,Δt内流过R的电荷量
q=
代入数据得q=0.1 C。
D
详解:从图中可知,交变电流周期T=4×10-2 s,峰值电压Um=100 V,故交变电流的频率f==25 Hz,有效值U==50V。加在R=100 Ω的电阻上时的热功率P==50 W,瞬时值表达式u=Umsint=100sin 50πt(V),故正确选项为D。
2V
详解:假设让一直流电压U和题图所示的交流电压分别通过同一电阻,交流电在一个周期内产生的热量为Q1=。直流电在一个周期内产生的热量Q2=由交流电有效值的定义,得Q1=Q2,即=解得U=2V。
B
详解:由法拉第电磁感应定律和欧姆定律E==S,I==
可得0~3 s内,
I1=× A
=2×10-5 A
3~5 s内,
I2=× A
=-3×10-5 A。
于是可作出i随时间变化的图象如图所示:
由有效值的定义,Q直=Q交,I12Rt1+I22Rt2=I2Rt,
12×10-10R+18×10-10R=5RI2,I=×10-5 A,故B选项正确。
I0
详解:交变电流一个周期T内通过电阻R产生的热量为,直流电I通过R一个周期T产生的热量为I2RT,由有效值的定义知=I2RT,解得I=I0
AC
详解:根据交变电流有效值的定义方法易知交变电流的有效值即为直流电的电流,为3 A;根据有效值与最大值的倍关系,易知交变电流的最大值为3A;根据欧姆定律U=IR,则U有效=I有效R,Um=ImR,得电阻两端的交流电压的有效值为300V,最大值为300V。
变压器与远距离送电
C
详解:变压器不改变交流电的频率,A选项错误;变压器的电压只与匝数比有关,B选项错误;降压变压器的电流大,为了降低能量损耗,副线圈导线比原线圈粗,C选项正确;变压器输入功率由输出的功率决定,D选项错误.故选C。
C
详解:通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化的,故A错误;由于是理想变压器,穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等,故B错误;穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势,符合法拉第电磁感应定律,故C正确;变压器的工作原理是互感现象,原、副线圈并没有直接相连,故D错误;答案选C。
A
详解:设输送功率为P,输送电流为I,输送电压为U,则P=UI,I=,P损=I2R。输送电压升为原来的2倍,则输送电流降为原来的一半,P损降为原来的四分之一,故选A。
A
详解:若电压表读数为6V,则输入电压为U1=×6 V=24V,是有效值,因此其最大值为24V,A正确;若输入电压不变,副线圈匝数增加到原来的2倍,则输出电压也增加到原来的2倍,电流表示数应增加到原来的2倍,B错;若输入电压不变,负载电阻的阻值增加到原来的2倍,则输出电流减小到原来的一半,输入功率等于输出功率,即P=IU也减小到原来的一半,C错;若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增加到原来的2倍,输出电压增大到原来的2倍,则由P=可知输出功率增加到原来的4倍,D错误。
D
详解:当S断开时,原线圈两端P、Q间的输入电压不变,选项A错误;副线圈两端电压不变,灯泡的总电阻变大,输电线中电流变小,等效电阻R上消耗的功率变小,选项B错误;副线圈输出的功率变小,原线圈输入的功率也变小,原线圈中电流表示数变小,选项C错误;灯泡L1和L2两端电压变大,亮度变亮,选项D正确。
D
详解:理想变压器的输出电压由输入电压和电压比决定,输入电压不变,所以输出电压也不会变,输入功率和输出功率始终相等,当滑动变阻器R的滑动头向下移动时,滑动变阻器的电阻减小,总电路的电阻减小,所以总电路的电流会变大,消耗的功率将变大,R0上的电压变大,所以灯L的电压变小,电压表的示数变小,所以灯L变暗,由于总的电流变大,灯L的电流变小,所以电流表的示数将变大,所以ABC错误,D正确,故选D。
B
详解:灯泡正常发光,可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3。由变压器的电压比公式=,所以n2=2n3。同理,灯泡正常发光,功率相等,即PA=PB=PC=PD。由P=I2R,得IA=IB=IC=ID,即I1=I2=I3。由U1I1=U2I2+U3I3得n1I1=n2I2+n3I3,即n1=n2+n3=2n3+n3=3n3,所以n1∶n2∶n3=3∶2∶1。
B
详解:设灯L2两端电压为U2,流过它的电流为I2,灯泡电阻均为R,则,原线圈上的输入电压U1=3U2,图(a)中L1与原线圈并联,所以;图(b)中,P1=P2+P3=2P,设流过原线圈上的电流为I1,则U1 I1= 2U2 I2,因为U1=3U2所以I1=I2,灯L1与原线圈串联,所以。本题答案为B。
200 ,5
详解:自耦变压器的原、副线圈在一起,由题设可知,原线圈的匝数为副线圈匝数的一半,即此自耦变压器的变压比为=,所以UCD=UAB=200V。通过电阻R0的电流有效值I===5 A。
B
详解:若F不动,滑片P向下滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,则副线圈回路中总电阻变大,则回路中电流减小,灯泡两端电压减小,功率变小,滑动变阻器两端电压变大,V2的示数变大,而原线圈两端电压不变,则A错误、B正确;若P不动,滑片F向下移动时,根据理想变压器特点可知原线圈两端电压不变,副线圈两端电压减小,则副线圈回路中电流变小,灯泡L消耗的功率减小,电压表V2的示数减小,C、D错误。
C
详解:由于远距离输电,输电线会消耗能量,因此由变压器原理知,P1=P2=P3+ΔP=P4+ΔP,U2=U3+ΔU,选C。
C
详解:设发电厂输出功率为P,则输电线上损耗的功率ΔP=P-P0,ΔP=I2R=,A、B项错误;采用更高的电压输电,可以减小导线上的电流,故可以减少输电线上损耗的功率,C项正确;采用更高的电压输电,输电线上损耗的功率减少,则发电厂输出的总功率减少,故可提高输电的效率,D项错误。
传感器
(1)2 kg (2)10 m/s2
详解:(1)由滑块静止时两弹簧的示数均为10 N进行判断,若两力均竖直向下,重力也竖直向下,所以滑块不可能受力平衡;若弹力一个竖直向下,另一个竖直向上,而重力竖直向下,则此时滑块受力一定不平衡;所以两弹力只能竖直向上,与竖直向下的重力平衡,得:
2F=mg
解得:m=2 kg
(2)由于两弹力只能竖直向上,所以上面的弹簧被拉长,下面的弹簧被压缩,传感器P显示的拉力大小为20 N,下面的弹簧向上的弹力也为20 N,由牛顿第二定律得:
2F?mg=ma
解得:a=10 m/s2
(1)当汽车的加速度为10 m/s2,方向向左时,传感器B的示数为零。
(2)若传感器B的示数-5 N,车的加速度大小为15 m/s2,方向向左。
详解:(1) 由题意可知:Fa0= Fb0=kx0=10 N
传感器的示数为零时,△Fb′=10 N
则Fa′=Fa0+△Fb′=10 N+10 N=20 N
对m应用牛顿第二定律得Fa′=ma
得a== m/s2=10 m/s2
加速度的方向向左
(2)若当Fb′= ?5 N时,△Fb′′=15 N
则Fa′′= Fa0+△Fb′′=10 N+15 N=25 N
m受到的合力大小为F′= Fa′′+︳Fb′︳=25 N+5 N=30 N
此时m的加速度为:a ′== m/s2=15 m/s2
方向向左。
B
详解:由I?t图象后半段可知,压敏电阻阻值恒定,可知其所受压力恒定,由牛顿第三定律得绝缘重球受到的反作用力恒定,故重球水平方向合力恒定,做匀加速直线运动,故A错误;由I?t图象前半段可知,压敏电阻阻值逐渐减小,可知其所受压力变大,由牛顿第三定律得绝缘重球受到的反作用力变大,故重球水平方向合力变大,做加速度变大的加速直线运动,故B正确,选项C、D错误,故选B。
BD
详解:从0到t1时间内,I变大,说明压敏电阻的阻值变小,压力变大,小车做变加速运动,故A错误;从t1到t2时间内,I不变,电阻不变,压力恒定,则小车做匀加速直线运动,故B正确;从t2到t3时间内,I减小,电阻增大,压力减小,小车做加速度减小的加速运动,故C错误;从t3之后,I不变,电阻不变,压力恒定,则小车做匀速直线运动。故D正确,故选BD。
A
详解:当照射到光敏电阻R1处的光消失时,光敏电阻的阻值变大,故R1与R2并联电阻变大,故总电流变小,电源内阻r和电阻R3消耗的电压变小,因总电压不变,故R1与R2并联电阻两端的电压变大,电流表示数变大。故选A。
A
详解:由于二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,即=kc,电路中U=IR0=,则=,即随变化的函数关系为线性关系,但图象不过坐标原点,选项A正确。
BCD
详解:当温度升高时,金属片向膨胀系数小的一边发生弯曲,触点断开,故双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属片,故A错误;常温下,上下触点接触,温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分开,起到调温作用,故B正确;需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移,当温度升到较高,金属片发生弯曲较厉害触点才断开,故C正确;双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断,故D正确,故选BCD。
见详解。
详解:电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯被