电磁感应测试3

.电磁感应测试 3yc本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分.满分100 分，考试用时90 分钟 .第卷（选择题，共40 分）一、选择题 （每小题4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4 分，对而不全得2 分。）1. 处在磁场中的一闭合线圈，若没有产生感应电流，则可以判定（）a 线圈没有在磁场中运动b 线圈没有做切割磁感线运动c磁场没有发生变化d 穿过线圈的磁通量没有发生变化2. 如图所示， a 、b 两灯相同， l 是带铁芯的电阻可不计的线圈，下列说法中正确的是（）a 开关 k 合上瞬间， a 、b 两灯同时亮起来b k 合上稳定后， a 、b 同时亮着ck 断开瞬间， a 、b 同时熄灭d k 断开瞬间， b 立即熄灭， a 过一会儿再熄灭3. 如图所示， 水平桌面上放一闭合铝环， 在铝环轴线上方有一条形磁铁 .当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断中正确的是（ ）a 铝环有收缩趋势，对桌面压力减小b铝环有收缩趋势，对桌面压力增大c铝环有扩张趋势，对桌面压力减小d铝环有扩张趋势，对桌面压力增大4. 如图所示是穿过某闭合回路的磁通量 随时间 t 变化的规律图象。t 1 时刻磁通量1 最大， t 3 时刻磁通量3=0，时间 t1=t 2 t1 和 t2=t3t 2 相等，在t1 和 t2 时间内闭合线圈中感应电动势的;.平均值分别为e1 和 e 2 ，在 t2 时刻感应电动势瞬时值为e.则（）a e1 e2b. e1 e 2c. e1 e e 2d e 2 e e15. “磁单极子 ”是指只有s 极或只有 n 极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。 物理学家们长期以来一直用实验试图证实自然界中存在磁单极子。如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd 为用超导材料围成的闭合回路，该回路放置在防磁装置中，可认为不受周围其他磁场的作用.设想有一个n 极磁单极子沿 abcd 轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是（） a 回路中无感应电流b 回路中形成持续的abcda 流向的感应电流c回路中形成持续的adcba 流向的感应电流d 回路中形成先abcda 流向后 adcba 的感应电流6. 如图165 所示电路中， l 为自感系数很大的电感线圈，n 为试电笔中的氖管（启辉电压约70 v），电源电动势约为10 v 。已知直流电使氖管启辉时辉光只产生在负极 周围，则（）a s 接通时，氖管不会亮b s 接通时启辉，辉光在a 端cs 接通后迅速切断时启辉，辉光在a 端d s 接通后迅速切断时启辉，辉光在b 端7. 如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的n 极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）a 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引b 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥c线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引d 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥8. 一个矩形线圈匀速地从无磁场的空间先进入磁感应强度为 b1 的匀强磁场，然后再进入磁感应强度为b2 的匀强磁场， 最后进入没有磁场的右边空间， 如图所示 .若 b1=2b2，方向均始终和线圈平面垂直，则在所示图中能定性表示线圈中感应电流i 随时间 t 变化关系的是 （电流以逆时针方向为正） （）9. 著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示 .在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦， 当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是（）;.a 圆盘将逆时针转动b圆盘将顺时针转动c圆盘不会转动d无法确定圆盘是否会动 10如图所示，一倾斜的金属框架上放有一根金属棒，由于摩擦力作用，金属棒在没有磁场时处于静止状态.从 t0 时刻开始给框架区域内加一个垂直框架平面向上的逐渐增强的磁场，到时刻t 时，金属棒开始运动，则在这段时间内，棒所受的摩擦力（）a 不断增大b不断减小c先减小后增大d先增大后减小第卷（非选择题，共60 分）二、填空题 （每小题6 分，共 24 分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。）11. 在日光灯点燃时，镇流器利用自感现象，产生 ，在日光灯正常发光时，利用自感现象起 作用 .12. 如图所示，一圆环r 内接、外切的两个正方形线框均由材料、横截面积相同的相互绝缘导线制成，并各自形成回路， 则三者的电阻之比为 . 若把它们置于同一匀强磁场中，当各处磁场发生相同变化时，三个回路的电流之比为 .13. “”形金属框上有一金属棒ab 垂直于导轨，ab 长为 l.若在垂直于导 轨平面方向加一均匀变化磁场，其 b=b0+kt（ k 为常数），如图所示 .与此同时金属棒ab 以速度 v0 向左匀速运动，令t=0 时， ab 与“”形框架所围 面积为s0 ，则在 t=0 时，回路中的感应电动势e= ，方向为 （填 “顺时针 ”或“逆时针 ”）； t= 后，电流开始反向。14. 在 “研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图（甲）接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图（乙）将电流表与b 连成一个闭合回路，将a 与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路.在图（甲）中，当闭合s 时，观察到电流表指针向左偏（不通电时指针停在正中央）.在图（乙）中：（ 1）将 s 闭合后， 将螺线管a 插入螺线管b 的过程中，电流表的指针将 （填 “向左 ”“向右 ”或 “不发生 ”，下同）偏转；（ 2）螺线管 a 放在 b 中不动，电流表的指针将 偏转；（ 3）螺线管a 放在b 中不动，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，电流表的指针将 偏转；（ 4）螺线管 a 放在 b 中不动，突然切断开关s 时，电流表的指针将 偏转 .三、计算题 （共 36 分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值;.计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。 ）15（ 10 分）如图 16 16 所示的装置中，金属圆盘绕竖直轴 o 在水平面中匀速转动，圆盘的半径 r=20 cm ，处在竖直向下的匀强磁场中， 磁场的磁感应强度 b=1 t.两个电刷分别与转轴和圆盘的边缘接触，并与电池和保险丝串联成一个闭合电路 .已知电池的电动势为 e=2 v ，电路中的总电阻 r=1 ，保险丝的熔断电流为 1 a. 为了不使保险丝熔断，金属圆盘该如何转 ?转动角速度的范围是多少 ?16（ 10 分） 05 江苏卷16 题改编 如图所示，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，处在方向竖直、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。在沿导轨往复运动的过程中，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 ?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 ?17（16 分） 新编 如图所示，光滑的平行导轨p、q 相距 l=1 m，处在同一水平面中，导轨的左端接有如图所示的电路，其中水平放置的电容器两极板相距d=10 mm，定值电阻 r1=r3=8 ， r2=2 ，导轨的电阻不计。磁感应强度b=0.4 t 的匀强磁场竖直向下穿过导轨面。当金属棒ab 沿导轨向右匀速运动（开关s 断开）时，电容器两极板之间质量 m=110 14 kg ，带电荷量q= 1 15 c 的微粒恰好静止不动；当s 闭合后，10微粒以 a=7 m/s 2 向下做匀加速运动。取g=10 m/s2，求：（ 1）金属棒 ab 运动的速度大小是多大?电阻是多大 ?r1r3（ 2）闭合后，使金属棒ab 做匀速运动的外力的功率是多大?r 21. d ；参考答案2. ad ；开关 k 合上瞬间，因线圈不影响b 灯， a、b 两灯同时亮起来；k 断开瞬间， b立即熄灭， a 灯因线圈自感现象，过一会儿再熄灭。3. b 。点拨：充分利用楞次定律中“阻碍 ”的含义 阻碍原磁通量的变化.4. bd ；点拨： t 图象中，某两点连线的斜率表示该段时间内的；某点的斜率表t示该时刻的。t5. c；点拨： n 极磁单极子的磁感线分布类似于正点电荷的电场线分布.6. ad ；点拨： s 接通稳定时，氖管两端的电压仅为10 v ，不启辉光； s 断开瞬间，电感线圈产生一个很大的自感电动势加在氖管两侧，b 端接负极，故在b 端有辉光 .7. b ；由楞次定律和右手定则可得。8. c；9. a ；点拨：瞬间增强的磁场会在周围产生一个顺时针的电场，负电荷受到逆时针方向的电场力，带动圆盘逆时针转动，而负电荷的这种定向运动则形成了顺时针的环形电流.10. c；设棒的质量为m，初始时棒受到的静摩擦力f 1=mgsin，方向沿斜面向上；随着 磁场的增强，棒还受到一个平行斜面向上的安培力（f 安 ）的作用，此时有mgsin=f安+f 2，由于 f 安增大，则 f2 减小，当f 安=mgsin 时， f2=0；当 f 安mgsin，棒所受的摩擦力 f3 改为平行斜面向下，此时有f 安=mgsin +f3，随着 f 安的增大， f3 也增大，直至某一值时，f3 达到最大静摩擦力.棒开始上滑后，静摩擦力变为滑动摩擦力，大小不再变化 .由于本题只关心静摩擦力的情况，故是先变小后增大.）11. 瞬时高压降压限流；12 r 外 r 圆 r 内=4 22 、 i 外 i 圆i 内=2 2 113ks0 b0lv0 、 顺时针、s0 lv0b0 （题中既有由于棒的运动产生的感应电动势e1，k又有由于磁场的变化而产生的感应电动势e2，求解时可分别求出e1 和 e2，并判断它们的方向：如果同向，则e 总=e1+e2 ；如果反向，则e 总=e1 e2，方向就是那个值较大的感应电动势的方向.由题意知， t=0 时， e1=b0lv0，逆时针； e2=ks0 ，顺时针， 且 e1 将逐渐增大， e2 逐渐减小 .又由题意来看，电流能够反向，一定是blv 01 a ，保险丝必然熔断；如果金属盘逆时针转动，回路中的总电动势将大于2 v ，保险丝也将熔断，故金属盘只有顺时针旋转，且转速不能太小，也不能过大.（2 分）金属盘顺时针转动，相当于长度为r 的导体棒绕o 点顺时针旋转，感应电动势大小为e1=1 br 2，方向与电池的电动势相反.（ 2 分）2要使保险丝不熔断，则金属盘转动产生的电动势要大于1 v，同时还要小于3 v.即有： 1 v1 br 21 可解得50 rad2由 1 br 23 v ，可解得s1；（ 2 分） 1，（ 2 分）150 rad s2故金属盘转动角速度的取值范围是50 rad 1s150 rad 1s.（ 1 分）16（ 10 分）解：（ 1）初始时刻棒中感应电动势elv0 b（ 1 分）棒中感应电流ier（ 1 分）作用于棒上的安培力filb（ 1 分）联立得22fl v0br（ 1 分）安培力方向：水平向左（ 1 分）（ 2）由功和能的关系，得安培力做功w1ep1 mv20212（ 2 分）电阻 r 上产生的焦耳热q1mv0ep2（ 2 分）（ 3）由能量转化及平衡条件等，可判断：棒最终静止于初始位置q1 mv2（ 1 分）0217（ 16 分）解：（ 1）带电微粒在电容器两极间静止时，受向上的电场力和向下的重力作用而平衡，即mg=q u 1（ 1 分）由此式可解出电容器两极板间d的电压为u 1=mgdq-14= 10100.01-1510v=1 v（ 1 分）由于微粒带负电，可知上板的电势高由于 s 断开， r1、r2 的电压和等于电容器两端电压u1，r3 上无电流通过，可知电路中的感应电流即为通过r1、r2 的电流 i1 ，i 1=u1r1r2=182a=0.1 a（ 2 分）从而 ab 切割磁感线运动产生的感应电动势为e=u1+i 1r=1+0.1 r（ 1 分）s 闭合时，带电微粒向下做匀加速运动，由牛顿第二定律可得mg qu 2d=ma（ 1 分）所以有u 2= m(g-a)d = 1014q(107)101015 2v=0.3 v（ 1 分）此时的感应电流为i2= u 2 = 0.3r22a=0.15 a（ 1 分）由闭合电路欧姆定律可得e=i 2（r1r3r1r38+r2+r） =