9.(2012·浙江省嘉兴一中月考)如图所示,xOy平面内有一半径为R的圆形区域,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关系的图象是( )
解析:本题考查电磁感应中的图象问题.根据右手定则,导体棒ab在左半圆磁场运动时,产生了a→b方向的电动势,且导体棒切割磁感线的有效长度逐渐增大,但增加的幅度逐渐减小;导体棒ab在右半圆磁场运动时,情况则和在左半圆磁场运动时恰好相反,故选A.
答案:A
8.(2012·石家庄部分学校联考)如图所示,把一条长约10 m的电线的两端连接在一个灵敏电流表的两个接线柱上,形成闭合回路,让两个同学迅速摇动电线.当他们摇动的电线沿哪个方向时,灵敏电流表的读数最大( )
A.东西方向 B.东偏北45°
C.南北方向 D.南偏东45°
解析:垂直切割磁感线时感应电动势最大,而磁感线为南北方向,则电线为东西方向,故A正确.
答案:A
7.(2012·山东平邑二中月考)铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落,在下落过程中,下列判断中正确的是( )
A.金属环在下落过程中的机械能守恒
B.金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量
C.金属环的机械能先减小后增大
D.磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力
解析:铜环下落过程中有电流产生,故A错;由能量守恒定律可知,铜环重力势能的减少量等于动能的增加量和产生的电能之和,B对;安培力始终做负功,机械能始终减小,故C错;当铜环运动到条形磁铁的中间位置,铜环不切割磁感线,铜环中无感应电流产生,磁铁对桌面的压力等于磁铁的重力,D错.
答案:B
6.有一个匀强磁场,它的边界是MN,在MN左侧是无场区,右侧是匀强磁场区域,如图甲所示.现在有一个金属线框以恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域,线框中的电流随时间变化的I-t图象如图乙所示.则可能的线框是下列四个中的哪一个( )
解析:B、C两线框都有感应电流不变的一段时间,与I-t图线不符,对于A线框,从开始进入磁场到如图时刻,切割磁感线的长度
l=2·
=2
E=2Bv
因此A线框I-t图象不是直线,故只有D线框的I-t图线如乙图.
答案:D
5.(2012·天津联考)如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab,质量为m,导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v时,受到安培力的大小为F,此时( )
A.电阻R1消耗的热功率为Fv/3
B.电阻R2消耗的热功率为Fv/6
C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ
D.整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v
解析:由法拉第电磁感应定律得E=BLv,回路总电流I=E/1.5R,安培力F=BIL,所以电阻R1的功率P1=(0.5I)2R=Fv/6,B选项正确.由于摩擦力F阻=μmgcosθ,故因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ.整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v.
答案:BCD
4.(2012·大连联考)如图所示,在光滑的水平面上,一质量为m、半径为r、电阻为R的均匀金属环,以v0的初速度向一磁感应强度为B的有界匀强磁场滑去(磁场宽度d>2r).圆环的一半进入磁场历时t秒,这时圆环上产生的焦耳热为Q,则t秒末圆环中感应电流的瞬时功率为( )
A. B.
C. D.
解析:从开始到圆环的一半进入磁场的过程中,由能量守恒定律,mv-Q=mv2,在进入一半时,E=B·2r·v,P=,由以上三式可得,P=,B正确.
答案:B
3.(2012·江西省重点中学联考)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3v、v速度匀速拉出磁场,则导体框从两个方向移出磁场的两过程中( )
A.导体框中产生的感应电流方向相同
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荷量相同
解析:如图所示,导体框分别朝两个方向以3v、v速度匀速拉出磁场,磁通量皆减少,由楞次定律知,导体框中产生的感应电流方向相同;设导体框边长为L,每边电阻均为R,则产生的电动势ε=BLv0,感应电流为I==,导体框中产生的焦耳热Q=I24Rt=24R=,因拉出磁场的速度不相同,故产生的焦耳热不相同;当导体框以3v速度匀速拉出磁场时,则产生的电动势ε1=3BLv,感应电流为I1==,ad边两端电势差U1=I1R;当导体框以v速度匀速拉出磁场时,则产生的电动势ε2=BLv,感应电流为I2==,ad边两端电势差U2=I2R,故导体框ad边两端电势差不相同;当导体框分别从两个方向移出磁场的过程中,通过导体框
截面的电荷量q=相同,故选项AD正确.
答案:AD
2.在研究自感现象的实验中,用两个完全相同的灯泡a、b分别与自感系数很大的自感线圈L和定值电阻R组成如图所示的电路(自感线圈的直流电阻与定值电阻R的阻值相等),闭合开关S达到稳定后两灯均可以正常发光.关于这个实验,下面的说法中正确的是( )
A.闭合开关的瞬间,通过a灯和b灯的电流相等
B.闭合开关后,a灯先亮,b灯后亮
C.闭合开关,待电路稳定后断开开关,a、b两灯同时熄灭
D.闭合开关,待电路稳定后断开开关,b灯先熄灭,a灯后熄灭
解析:因L的自感现象闭合开关的瞬间,通过a灯的电流应小于b灯的电流,待稳定后二者电流才相等,A、B都不对.闭合开关,待电路稳定后断开开关,L相当于电源,L、R、b、a组成闭合电路,a、b要亮一会再同时熄灭,故C对D错.
答案:C
一、选择题
1.(2012·安徽江南十校联考)一飞机下方有一沿竖直方向的金属杆,若仅考虑地磁场的影响,不考虑磁偏角影响,当飞机水平飞行经过合肥上空( )
A.由东向西飞行时,金属杆上端电势比下端电势高
B.由西向东飞行时,金属杆上端电势比下端电势高
C.由南向北飞行时,金属杆上端电势比下端电势高
D.由北向南飞行时,金属杆上端电势比下端电势高
解析:本题考查电磁感应及右手定则.合肥处于北半球,地磁场的水平分量由南指向北,竖直分量指向地面,当飞机由东向西飞行时,金属杆切割地磁场水平分量,由右手定则可知金属杆上端电势比下端电势低,A错误;当飞机由西向东飞行时,金属杆切割地磁场水平分量,由右手定则可知金属杆上端电势比下端电势高,B正确;当飞机由南向北飞行时,或者由北向南飞行时,金属杆不切割磁感线故金属杆无感应电动势产生,C、D错误.
答案:B
18.在水平地面上放一木板B,重力为G2=100 N,再在木板上放一货箱A,重力为G1=500 N,设货箱与木板、木板与地面的动摩擦因数μ均为0.5,先用绳子把货箱与墙拉紧,如图所示,已知tanθ=3/4,然后在木板上施一水平力F,想把木板从货箱下抽出来,F至少应为多大?
解析:A:Tcosθ=μFN,FN+Tsinθ=G1,由两式得:
T=
AB:F=μFN1+Tcosθ
FN1+Tsinθ=G1+G2,由以上可得
F=μ(G1+G2)+=414 N.
答案:414 N
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