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文档简介
教师备选题库: 电磁感应定律的综合应用1如图1所示是两个互连的金属圆环,小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一,磁场垂直穿过大金属环所在区域。当磁感应强度随时间均匀变化时,在大环内产生的感应电动势为e,则a、b两点间的电势差为()图1a.eb.ec.e de2如图2所示,ef、gh为平行的金属导轨,其电阻可不计,r为电阻器,c为电容器,ab为可在ef和gh上滑动的导体横杆。有均匀磁场垂直于导轨平面。若用i1和i2分别表示图中该处导线中的电流,则当横杆ab() 图2a匀速滑动时,i10,i20b匀速滑动时,i10,i20c加速滑动时,i10,i20d加速滑动时,i10,i203物理实验中,常用一种叫“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量。如图3所示,探测线圈和冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。已知线圈的匝数为n,面积为s,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为r。把线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q,由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为()图3a. b.c. d.4.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图4所示,抛物线的方程为yx2,其下半部的抛物线处在水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是ya的直线(图中虚线所示),一个小金属块从抛物线yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,则金属块在曲面上滑动过程中产生的焦耳热总量是() 图4amgb b.mv2cmg(ba) dmg(ba)mv25.如图5所示,在一均匀磁场中有一u形导线框abcd,线框处于水平面内,磁场与线框平面垂直,r为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆,它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。 开始时,给ef一个向右的初速度,则() 图5aef将减速向右运动,但不是匀减速bef将匀减速向右运动,最后停止cef将匀速向右运动def将往返运动6在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图6甲所示,当磁场的磁感应强度b随时间t做如图乙变化时,图7中正确表示线圈中感应电动势e的变化的是()图6图77如图8所示 ,一有界区域内,存在着磁感应强度大小均为b,方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场,磁场宽度均为l。边长为l的正方形线框abcd的bc边紧靠磁场边缘置于桌面上。使线框从静止开始沿x轴正方向匀加速通过磁场区域,若以逆时针方向为电流的正方向,能反映线框中感应电流变化规律的是图9中的()图8图98.如图10所示,粗细均匀的、电阻为r的金属圆环放在图示的匀强磁场中,磁感应强度为b,圆环直径为l。长为l、电阻为的金属棒ab放在圆环上,以v0向左匀速运动,当棒ab运动到图示虚线位置时,金属棒两端的电势差为() 图10a0 bblv0cblv0/2 dblv0/39如图11所示,等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场,它的底边在x轴上且长为2l,高为l。纸面内一边长为l的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域,在t0时刻恰好位于图中所示的位置。以顺时针方向为导线框中电流的正方向,在下面图12中能够正确表示电流位移(ix)关系的是()图11图1210一个闭合回路由两部分组成,如图13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,分析下述判断正确的是()图13a圆形导线中的磁场,可以方向向上均匀增强,也可以方向向下均匀减弱b导体棒ab受到的安培力大小为mgsinc回路中的感应电流为d圆形导线中的电热功率为(rr)11有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如图14所示。该机底面固定有间距为l、长度为d的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为b、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻r。绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条,磁场中始终仅有一根金属条,且与电极接触良好,不计金属电阻。若橡胶带匀速运动时,电压表读数为u,求:图14(1)橡胶带匀速运动的速率;(2)电阻r消耗的电功率;(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。12如图15所示,固定的水平光滑金属导轨,间距为l,左端接有阻值为r的电阻,处在方向垂直纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场中,质量为m的导体棒与固定弹簧相连,放在导轨上,导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有水平向右的初速度v0。沿导轨图15往复运动的过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。(1)求初始时刻导体棒受到的安培力;(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时,弹簧的弹性势能为ep,则这一过程中安培力所做的功w1和电阻r上产生的焦耳热q1分别为多少?(3)导体棒往复运动,最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中,电阻r上产生的焦耳热q为多少?详解答案1解析:a、b间的电势差等于路端电压,而小环电阻占电路总电阻的,故uabe,b正确。答案:b2解析:匀速滑动时,感应电动势恒定,故i10,i20;加速滑动时,感应电动势增加,故电容器不断充电,即i10,i20。答案:d3解析:当线圈翻转180,线圈中的磁通量发生变化2bs,en,线圈中的平均感应电流,通过线圈的电荷量qt,由以上各式得:b。故正确选项为c。答案:c4解析:金属块在进入或离开磁场的过程中,穿过金属块的磁通量发生变化,产生感应电流,然后生热,机械能要减少,上升的高度不断降低。最后,金属块在高为a的曲面上往复运动。由能量守恒定律得,减少的机械能为 qemg(ba)mv2。答案:d5解析:杆ef向右运动,切割磁感线,产生感应电动势和感应电流,会受到向左的安培力而做减速运动,直到停止,但不是匀减速,由fbilma知,ef做的是加速度减小的减速运动。答案:a6解析:由法拉第电磁感应定律,感应电动势enns,由图可知,01 s内的感应电动势e1最大,且e12e3,13 s内e20。由楞次定律可以判断,01 s内磁感应强度b增大,感应电流的磁场与原磁场反向,故感应电流方向为图示正方向,a正确。答案:a7解析:线框做匀加速直线运动,则有vat,v;由欧姆定律可得电流i,据此可知a、c两项正确,b、d两项错误。答案:ac8解析:当金属棒ab以速度v0向左运动到题图所示虚线位置时,根据公式可得产生的感应电动势为eblv0,而它相当于一个电源,并且其内阻为;金属棒两端电势差相当于外电路的端电压。外电路半个圆圈的电阻为,而这两个半圆圈的电阻是并联关系,故外电路总的电阻为,所以外电路电压为ubaeblv0。答案:d9解析:线圈向x轴正方向运动l位移的过程中,有效切割长度均匀增加;在位移大于l且小于2l的过程中,线圈右边有效切割长度均匀减小,线圈左边有效切割长度均匀增加,因此整个线圈有效切割长度减小,且变化率为前一段时间的两倍;在位移大于2l且小于3l的过程中,与第一段运动中线圈产生的感应电流等大反向,故a项对。答案:a10解析:根据左手定则,导体棒上的电流从b到a,根据电磁感应定律可得a项正确;根据共点力平衡知识,导体棒ab受到的安培力大小等于重力沿导轨向下的分力,即mg sin,b项正确;根据mgsinb2id,解得i,c项正确;圆形导线的电热功率等于i2r()2rr,d项错误。答案:abc11解析:(1)设电动势为e,橡胶带运动速率为v由:eblv,eu得:v(2)设电功率为pp(3)设电流强度为i,安培力为f,克服安培力做的功为w由:i ,fbil,wfd得:w答案:(1)(2)(3)12解析:(1)初始时刻棒中感应电动势
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