题目列表(包括答案和解析)
40.如图37-1所示,带正电的粒子以一定的初速度v0沿中线进入水平放置的平行金属板内,恰好沿下板的边缘飞出,已知板长为L,板间的电压为U,带电粒子的带电量为q,粒子通过平行金属板的时间为T,不计粒子的重力,则[ ]
A.粒子在前时间内,电场力对粒子做功为
B.粒子在后时间内,电场力对粒子做功为
C.粒子在下落前和后
内,电场力做功之比为1∶2
D.粒子在下落前和后
内,通过的时间之比为1∶3
答案:B
39. 如图36-1所示,A是一边长为l的正方形线框,电阻为R.现维持线框以恒定的速度v沿x轴运动,并穿过图中所示的匀强磁场B区域.取逆时针方向为电流正方向,线框从图示位置开始运动,则线框中产生的感应电流i随时间t变化的图线是图36-2中的:?[ ]
解析:由于线框进入和穿出磁场时,线框内磁通量均匀变化,因此在线框中产生的感应电流大小不变.根据楞次定律可知,线框进入磁场时感应电流的方向与规定的正方向相同,穿出磁场时感应电流的方向与规定的正方向相反,因此应选B。
想一想:若将题39改为:以x轴正方向作为力的正方向,则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为图36-3中的:?[ ]
同理可分析得正确答案应选C.
38. 电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=l、ad=h、质量为m,自某一高度自由落下,通过一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h,如图35-1所示.若线框恰好以恒定速度通过磁场,线框内产生的焦耳热是 .(不考虑空气阻力)
解析:线框以恒定速度通过磁场,动能不变,重力势能减少,减少的重力势能转化为线框内产生的焦耳热.根据能的转化与守恒定律得:Q=mg·2h=2mgh.
37.如图34-1所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间距离为l,导轨平面与水平面的夹角为θ.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感强度为B.在导轨的A、C端连接一个阻值为R的电阻.一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止开始沿导轨下滑.求ab棒的最大速度.(已知ab和导轨间的动摩擦因数为μ,导轨和金属棒的电阻不计)
解析:本题的研究对象为ab棒,画出ab棒的平面受力图,如图34-2。ab棒所受安培力F沿斜面向上,大小为F=BIl=,则ab棒下滑的加速度
a=[mgsinθ-(μmgcosθ+F)]/m.
ab棒由静止开始下滑,速度v不断增大,安培力F也增大,加速度a减小.当a=0时达到稳定状态,此后ab棒做匀速运动,速度达最大.
mgsinθ-(μmgcosθ+)=0.
解得ab棒的最大速度
vm=mgR(sinθ-μcosθ)/B2l2.
36.如图33-1所示,线圈abcd每边长l=0.20m,线圈质量m1=0.10kg、电阻R=0.10Ω,砝码质量m2=0.14 kg.线圈上方的匀强磁场磁感强度B=0.5T,方向垂直线圈平面向里,磁场区域的宽度为h=l=0.20m。砝码从某一位置下降,使ab边进入磁场开始做匀速运动.求线圈做匀速运动的速度.
解析:该题的研究对象为线圈,线圈在匀速上升时受到的安培力F安、绳子的拉力F和重力m1g相互平衡,即
F=F安+m1g. ①
砝码受力也平衡:
F=m2g. ②
线圈匀速上升,在线圈中产生的感应电流
I=, ③
因此线圈受到向下的安培力
F安=BIl. ④
联解①②③④式得v=(m2-m1)gR/B2l2.
代入数据解得:v=4(m/s)
52、如图47-1所示,相距0.9m的平行轨道ab、cd,分别接有“4V,2W”的灯L1和“6V,4.5W”的灯L2,导轨电阻不计,金属棒AM电阻为0.5Ω,在导轨上可自由滑动,磁感强度B=0.5T的匀强磁场垂直轨道平面,当棒AM以某一速度向右移动时,L1恰好能正常发光,求:(1)通过L1的电流强度;
(2)棒AM的速度;
(3)L1、L2两灯消耗的电功率。
解析:由题意知灯L1正常发光,灯L1两端电压为4V,消耗电功率为2W,则通过灯L1的电流强度,灯L2的两端电压也为4V,灯L2的电阻
,则灯L2中电流强度
,电路总电流
,电路电动势
,
,
,灯L2消耗电功率为:
。
答:(1)通过L1的电流强度为0.5A;(2)棒AM的速度为10m/s;(3)灯L1消耗电功率P1=2W,灯L2消耗电功率P2=2W。
应注意:棒AM切割磁感线产生感应电动势,应为电源电动势,棒AM电阻为内电阻。
51、如图46-1所示,多匝线圈的电阻和电池内阻可忽略,两个电阻器的阻值都是R,K打开时,电流,今关闭K,关于自感电动势正确表达的是( )。
A.有阻碍电流作用,最后电流减小到零;
B.有阻碍电流作用,最后电流小于I;
C.有阻碍电流增大的作用,因而电流保持不变;
D.有阻碍电流增大的作用,但最后电流增大到2I。
解析:因为多匝线圈电阻可以忽略,所以线圈对电流的阻碍作用可以忽略,选项A、B均是错误的,电路中关闭电键,把一个电阻器短路,电路总电阻减小,电路中电流增大,线圈中电流变化,线圈中产生自感电动势阻碍线圈中电流增大,但线圈中电流还是要增大,直到线圈中电流为2I,电流不再增大,自感电动势自然消失,电路中有恒定电流,大小为2I。选项D正确。
50、等腰三角形线框abc与长直导线MN绝缘,且线框被导线分成面积相等的两部分,如图45-1所示,M接通电源瞬间电流由N流向M,则在线框中( )。
A. 线框中无感应电流;
B.线框中有沿abca方向感应电流;
C线框中有沿acba方向感应电流;
D.条件不是无法判断。
解析:产生感应电流的条件是①电路要闭合;②穿过回路的磁通量要发生变化。线框为等腰三角形,是闭合电路,MN中通入N向M方向电流时,闭合回路中从无磁通变为有磁通,MN右侧磁场方向垂直纸面向里,左侧磁场方向垂直纸面向外,因右侧面积磁通量大于左侧面积的磁通量,故线框中的磁通量应为垂直纸向里。线框中应有感应电流,选项A、D是错误的,磁通量是增加的感应电流磁场阻碍磁通量增加,感应电流磁场应是垂直纸面向外,所以感应电流方向应是acba,选项C正确。
49、如图44-1所示,矩形线框abcd,处于磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中,线框面积为S=0.3m2,线框从图示位置转过60°,线框中磁通量变化量为 ,线框在后来位置时磁通密度为 。
解析:线框在图示位置时、磁感强度B与线框平面垂直,磁通量,当线框转过60°时,线框在与磁感线垂直平面的投影面积
,此时磁量
,
。
线框处于匀强磁场中,各处的磁感强度的大小,方向均相同,所以B=0.3T。
从本题解答中可知,知识虽然很简单,题目也不复杂,但概念必须清楚,否则这两个答案都容易出错误,经常出现的错误是线框转,B也随之而变。
48、如图43-1所示,矩形线框abcd,与条形磁铁的中轴线位于同一平面内,线框内通有电流I,则线框受磁场力的情况( )。
A. ab和cd受力,其它二边不受力;
B. ab和cd受到力大小相等方向相反;
C.ad和bc受到的力大小相等,方向相反;
D.以上说法都不对。
解析:如图43-2所示为条形磁铁的磁场分布情况,ab、bc、cd、da各边均处于磁场中,磁感线与ab、cd垂直,用左手定则可判断ab边受力垂直纸面向外,cd边受力垂直纸面向里,ab处于位置磁感强度B大,cd所处位置磁感强度B小,ab、cd边力大小不等。bc、ad与所在位置磁感强度的分量垂直,要受磁场力,且磁场方向垂直纸面向里。方向相同。大小也不一定相等,因为ad、bc所在位置磁感强度不一定相等,可知A、B、C选项均不正确,选项D正确。
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