10.如图11所示,在平行于水平地面的匀强磁场上方有三个线圈,从相同的高度由静止开始同时释放,三个线圈都是用相同的金属材料制成的边长一样的正方形,A线圈 有一个缺口,B、C线圈闭合,但B线圈的导线比C线圈的粗,则 ( )
A.三个线圈同时落地 B.A线圈最先落地
C.A线圈最后落地 D.B、C线圈同时落地
解析:由于A线圈上有缺口,A中不产生感应电流,不受安培力的阻碍作用,所以A线圈先落地,B正确.
B、C线圈在进入磁场的过程中,受安培力与重力作用,满足:
mg-=ma m=ρ密·4L·S R=ρ电
所以4ρ密LSg-=4ρ密LSa
4ρ密g-=4ρ密a
a=g-,由于B、C线圈起始下落高度相同,材料相同,所以a相同,进入相同的磁场,B、C线圈同时落地,D选项正确.
答案:BD
9.如图10所示,竖直平面内的虚线上方是一匀强磁场B,从虚线下方竖直上抛一正方形线圈,线圈越过虚线进入磁场,最后又落回原处,运动过程中线圈平面保持在竖直平面内,不计空气阻力,则 ( )
A.上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功
B.上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功
C.上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率
D.上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率
解析:线圈上升过程中,加速度增大且在减速,下降过程中,运动情况比较复杂,有加速、减速或匀速等,把上升过程看做反向的加速,可以比较当运动到同一位置时,线圈速度都比下降过程中相应的速度要大,可以得到结论:上升过程中克服安培力做功多;上升过程时间短,故正确选项为A、C.
答案:AC
8.如图9所示的电路中,电源电动势为E,内阻r不能忽略.R1和R2是两个定值电阻,L是一个自感系数较大的线圈.开关S原来是断开的.从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内,通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是( )
A.I1开始较大而后逐渐变小
B.I1开始很小而后逐渐变大
C.I2开始很小而后逐渐变大
D.I2开始较大而后逐渐变小
解析:闭合开关S时,由于L是一个自感系数较大的线圈,产生反向的自感电动势阻碍电流的变化,所以开始时I2很小而I较大,随着电流达到稳定,线圈的自感作用减小,I2开始逐渐变大,由于分流导致稳定电路中R1中的电流减小.故选A、C.
答案:AC
7.如图7所示,在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面.一导线框abcdefa位于纸面内,框的邻边都相互垂直,bc边与磁场的边界P重合.导线框与磁场区域的尺寸如图所示.从t=0时刻开始,线框匀速横穿两个磁场区域.以a→b→c→d→e→f为线框中的电动势E的正方向,则如图13所示的四个E-t关系示意图中正确的是 ( )
解析:由右手定则和E=Blv判定水平位移从0-l时E=Blv;从l-2l时,E=0;从2l-3l时,E=3Blv;从3l-4l时,E=-2Blv,可知图C正确.
答案:C
6.如图6所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示位置匀速向右拉出匀强磁场.若第一次用0.3 s拉出,外力所做的功为W1,通过导线横截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s拉出,外力所做的功为W2,通过导线横截面的电荷量为q2,则 ( )
A.W1<W2,q1<q2 B.W1<W2,q1=q2
C.W1>W2,q1=q2 D.W1>W2,q1>q2
解析:设线框长为L1,宽为L2,其电阻为R.第一次拉出速度为v1,第二次拉出速度为v2,则v1=3v2.匀速拉出磁场时,外力所做的功恰等于克服安培力所做的功,有
W1=F1L1=BI1L2L1=B2LL1v1/R,
同理W2=B2LL1v2/R,故W1>W2;
又由于线框两次拉出过程中,磁通量的变化量相等,即ΔΦ1=ΔΦ2,由q=It=t=t==,得:q1=q2.故正确答案为选项C.
答案:C
5.(2010·无锡模拟)如图5所示,水平光滑的平行金属导轨,左端接有电阻R,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置.今使棒以一定的初速度v0向右运动,当其通过位置a、b时,速率分别为va、vb,到位置c时棒刚好静止,设导轨与棒的电阻均不计,a到b与b到c的间距相等,则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中 ( )
A.回路中产生的内能相等
B.棒运动的加速度相等
C.安培力做功相等
D.通过棒横截面积的电荷量相等
解析:棒由a到b再到c的过程中,速度逐渐减小.根据E=Blv,E减小,故I减小.再根据F=BIl,安培力减小,根据F=ma,加速度减小,B错误.由于a与b、b与c间距相等,故从a到b安培力做的功大于从b到c安培力做功,故A、C错误.再根据平均感应电动势==,=,q=Δt得q=,故D正确.
答案:D
4.两块水平放置的金属板间的距离为d,用导线与一个n匝线圈相连,线圈电阻为r,线圈中有竖直方向的磁场,电阻R与金属板连接,如图4所示,两板间有一个质量为m、电荷量+q的油滴恰好处于静止,则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是
( )
A.磁感应强度B竖直向上且正增强,=
B.磁感应强度B竖直向下且正增强,=
C.磁感应强度B竖直向上且正减弱,=
D.磁感应强度B竖直向下且正减弱,=
解析:由平衡条件知,下金属板带正电,故电流应从线圈下端流出,由楞次定律可以判定磁感应强度B竖直向上且正减弱或竖直向下且正增强,A、D错误;因mg=q,U=R,E=n,联立可求得=,故只有C项正确.
答案:C
3.如图3所示,光滑绝缘水平面上有一矩形线圈冲入一匀强磁场,线圈全部进入磁场区域时,其动能恰好等于它在磁场外面时的一半,设磁场宽度大于线圈宽度,那么
( )
A.线圈恰好在刚离开磁场的地方停下
B.线圈在磁场中某位置停下
C.线圈在未完全离开磁场时即已停下
D.线圈完全离开磁场以后仍能继续运动,不会停下来
解析:线圈冲入匀强磁场时,产生感应电流,线圈受安培力作用做减速运动,动能减少.同理,线圈冲出匀强磁场时,动能也减少,进、出时减少的动能都等于安培力做的功.由于进入时的速度大,故感应电流大,安培力大,安培力做的功也多,减少的动能也多,线圈离开磁场过程中,损失的动能少于它在磁场外面时动能的一半,因此线圈离开磁场仍继续运动.D项正确.
答案:D
2.一环形线圈放在匀强磁场中,设第1 s内磁感线垂直线圈平面(即垂直于纸面)向里,如图2甲所示.若磁感应强度B随时间t变化的关系如图2乙所示,那么第3 s内线圈中感应电流的大小与其各处所受安培力的方向是 ( )
A.大小恒定,沿顺时针方向与圆相切
B.大小恒定,沿着圆半径指向圆心
C.逐渐增加,沿着圆半径离开圆心
D.逐渐增加,沿逆时针方向与圆相切
解析:由图乙知,第3 s内磁感应强度B逐渐增大,变化率恒定,故感应电流的大小恒定.再由楞次定律,线圈各处受安培力的方向都使线圈面积有缩小的趋势,故沿半径指向圆心.B项正确.
答案:B
1.(2008·重庆高考)如图1所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是 ( )
A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左
B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左
C.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向右
D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右
解析:当磁铁沿矩形线圈中线AB正上方通过时,线圈中向下的磁通量先增加后减小,由楞次定律可知,线圈中感应电流的方向(从上向下看)先逆时针再顺时针,则线圈先上方为N极下方为S极,后改为上方为S极下方为N极,根据同名磁极相斥、异名磁极相吸,则线圈受到的支持力先大于mg后小于mg,线圈受到向右的安培力,则水平方向的运动趋势向右.D项正确.
答案:D
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