A.磁场的磁感应强度应为
B.线框刚进入磁场时速度大小为
C.线框进磁场的过程中通过小灯泡的电荷量为
D.线框穿越磁场的过程中,灯泡产生的焦耳热为mgd
解析:小灯泡始终正常发光,说明灯泡两端电压不变,故说明线圈在磁场只能做匀速运动,而且进入磁场和穿出磁场的过程都做匀速运动,则知有界磁场宽度d=L.灯泡正常发光时电流
为I=;根据线框匀速运动受力平衡得BIL=mg,可得B=,故A正确;设线框匀速运动的速
度为v,由功能关系得mgv=P,v=,故B正确;线框进磁场的过程中通过小灯泡的电荷量为
q=It=·==,选项C正确;线框穿越磁场的过程中,动能不变,减小的重力势能全
部转化为系统的内能,由能量守恒定律得灯泡产生的焦耳热为2mgd,故D错误.
11.如图所示,xOy平面位于光滑水平桌面上,在O≤x≤2L的区域内存在着匀强磁场,磁场方向垂直于xOy平面向下.由同种材料制成的粗细均匀的正六边形导线框,放在该水平桌面上,AB与DE边距离恰为2L,现施加一水平向右的拉力F拉着线框水平向右匀速运动,DE边与y轴始终平行,从线框DE边刚进入磁场开始计时,则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t的函数图像和拉力F随时间t的函数图像大致是( AC )
解析:当DE边在0～L区域内时,导线框运动过程中有效切割长度越来越大,与时间成线性关系,初始就是DE边长度,所以电流与时间的关系A正确,B错误;因为是匀速运动,拉力F与安
培力等值反向,由F=知,力与L成二次函数关系,因为当DE边在0～2L区域内时,导线
框运动过程中有效切割长度随时间先均匀增加后均匀减小,所以F随时间先增加得越来越快后减小得越来越慢,C正确,D错误.
12.下列各图所描述的物理情境中,能产生感应电流的是( BCD )
解析:开关S闭合稳定后,穿过线圈N的磁通量保持不变,线圈N中不产生感应电流,故A错误;磁铁向铝环A靠近,穿过铝环A的磁通量在增大,铝环A中产生感应电流,故B正确;金属框从A向B运动,穿过金属框的磁通量时刻在变化,金属框产生感应电流,故C正确;铜盘在磁场中按图示方向转动,铜盘的一部分切割磁感线,产生感应电流,故D正确.
13.用导线绕一圆环,环内有一用同样导线折成的内接正方形线框,圆环与线框绝缘,如图所示.把它们放在磁感应强度为B的均强磁场中,磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里.当磁场均匀减弱时( AC )
A.圆环和线框中的电流方向都为顺时针 B.圆环和线框中的电流方向都为逆时针
C.圆环和线框中的电流大小之比为∶1 D.圆环和线框中的电流大小之比为2∶1
解析:根据楞次定律可得当磁场均匀减小时,圆环和线框内产生的感应磁场方向与原磁场方
2
向相同,即感应电流方向都为顺时针,A正确,B错误;设圆半径为a,则圆面积为S=πa,圆周
长为L=2πa,线框面积为S′=2a,线框周长为L′= 4
2
a,因为磁场是均匀减小的,故E=,
所以圆环和线框内的电动势之比为==,两者的电阻之比为 =,故电流之比为=
=×=×=,故C正确,D错误.
14.如图,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动.现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速.在圆盘减速过程中,以下说法正确的是( ABD )
A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高 B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动 C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动
D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动
解析:把圆盘看成沿半径方向紧密排列的金属条,根据右手定则,处于磁场中的圆盘部分,感
应电流从靠近圆盘边缘处流向靠近圆心处,故靠近圆心处电势高,A正确;安培力F=,
磁场越强,安培力越大,B正确;磁场反向时,安培力仍是阻力,C错误;若所加磁场穿过整个圆盘,则磁通量不再变化,没有感应电流,安培力为零,将匀速转动,D正确. 二、非选择题(共58分)
15.(6分)如图为“探究电磁感应现象”的实验装置.
(1)将图中所缺的导线补接完整.
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,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拉时,灵敏电流计指针 .
(3)在做“探究电磁感应现象”实验时,如果大线圈两端不接任何元件,则大线圈电路中将 .
A.因电路不闭合,无电磁感应现象
B.有电磁感应现象,但无感应电流,只有感应电动势 C.不能用楞次定律判断大线圈两端电势的高低 D.可以用楞次定律判断大线圈两端电势的高低
解析:(1)将电源、开关、变阻器、小线圈串联成一个回路,再将电流表与大线圈串联成另一个回路,连线图如图所示.
(2)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,则灵敏电流表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拉时,电阻增大,则电流减小,穿过大线圈的磁通量减小,则灵敏电流表指针向左偏转一下.
(3)如果大线圈两端不接任何元件,大线圈中仍有磁通量的变化,仍会产生感应电动势,不会有感应电流存在,可根据楞次定律来确定电荷移动的方向,从而可以判断出大线圈两端电势高低情况.故B,D正确,A,C错误.
答案:(1)见解析 (2)①向右偏转一下 ②向左偏转一下 (3)BD 评分标准:每问2分.
16.(6分)在用如图(甲)所示装置“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中:
(1)本实验中需要用到的传感器是光电门传感器和 传感器.
(2)让小车以不同速度靠近螺线管,记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E,改变速度多次实验,得到多组Δt与E,若以E为纵坐标、 为横坐标作图可以得到直线图像.
(3)记录下小车某次匀速向左运动至最后撞上螺线管停止的全过程中感应电动势与时间的变化关系,如图(乙)所示,挡光时间Δt内图像所围阴影部分面积为S,增加小车的速度再次实验得到的面积S′ (选填“>”“<”或“=”)S.
解析:(1)需要电压传感器测量感应电动势的平均值.
(2)由于以不同速度小车靠近螺线管,在挡光片通过光电门过程中磁通量变化量ΔΦ相同,
由法拉第电磁感应定律公式E=n可知,E∝,故应该以为横轴作图.
(3)根据法拉第电磁感应定律公式E=n变,故面积为一个定值.
,面积S=E·Δt=n·ΔΦ,由于小车的初末位置不
答案:(1)电压 (2) (3)=
评分标准:每问2分.
17.(11分)如图所示,电阻不计且足够长的U形金属框架放置在倾角θ=37°的绝缘斜面上,该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中,磁感应强度大小B=0.4 T.质量m=0.2 kg、电阻R=0.3