2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章電磁感應(yīng)單元檢測(cè)含解析新人教版選擇性必修2

PAGE16-單元素養(yǎng)檢測(cè)(二)(其次章)(90分鐘100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共8小題,每小題3分,共24分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.如圖所示,在載流直導(dǎo)線近旁固定有兩平行光滑導(dǎo)軌A、B,導(dǎo)軌與直導(dǎo)線平行且在同一水平面內(nèi),在導(dǎo)軌上有兩條可自由滑動(dòng)的導(dǎo)體棒ab和cd。當(dāng)載流直導(dǎo)線中的電流漸漸增加時(shí),導(dǎo)體棒ab和cd的運(yùn)動(dòng)狀況是 ()A.一起向左運(yùn)動(dòng)B.一起向右運(yùn)動(dòng)C.ab和cd相向運(yùn)動(dòng),相互靠近D.ab和cd相背運(yùn)動(dòng),相互遠(yuǎn)離【解析】選C。電流增加時(shí),電流在abdc回路中產(chǎn)生的垂直向里的磁場(chǎng)增加,回路磁通量增加,依據(jù)楞次定律可知,回路產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较螂娏?ab邊電流方向向下,所受安培力向右,cd邊電流方向向上,所受安培力向左,故ab和cd相向運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)正確。2.如圖所示,M為水平放置的橡膠圓盤(pán),在其外側(cè)面勻稱地帶有負(fù)電荷。在M正上方用絲線懸掛一個(gè)閉合鋁環(huán)N,鋁環(huán)也處于水平面中,且M盤(pán)和N環(huán)的中心在同一條豎直線O1O2上,現(xiàn)讓橡膠盤(pán)由靜止起先繞O1O2軸按圖示方向逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是 ()A.鋁環(huán)N有沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B.鋁環(huán)N有擴(kuò)大的趨勢(shì)C.橡膠圓盤(pán)M對(duì)鋁環(huán)N的作用力方向豎直向下D.橡膠圓盤(pán)M對(duì)鋁環(huán)N的作用力方向豎直向上【解析】選D。橡膠盤(pán)M由靜止起先繞其軸線O1O2按箭頭所示方向加速轉(zhuǎn)動(dòng),形成環(huán)形電流,環(huán)形電流的大小增大,又因?yàn)橄鹉z圓盤(pán)帶有負(fù)電荷,依據(jù)右手螺旋定則知,通過(guò)環(huán)N的磁通量向下且增大,依據(jù)楞次定律知環(huán)N的面積有縮小的趨勢(shì),且有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),所以,橡膠圓盤(pán)M對(duì)鋁環(huán)N的作用力方向豎直向上,故D正確,B、C錯(cuò)誤。依據(jù)楞次定律可知,穿過(guò)環(huán)N的磁通量向下且增大,因此環(huán)N有沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,故A錯(cuò)誤。3.如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面對(duì)下。現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間勻稱減小,ab始終保持靜止,下列說(shuō)法正確的是 ()A.ab中的感應(yīng)電流方向由b到aB.ab中的感應(yīng)電流漸漸減小C.ab所受的安培力保持不變D.ab所受的靜摩擦力漸漸減小【解析】選D。磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間勻稱減小,依據(jù)楞次定律推斷回路中產(chǎn)生順時(shí)針的感應(yīng)電流,ab中的感應(yīng)電流方向由a到b,故A錯(cuò)誤。依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=n=nS,電阻肯定,I==n,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間勻稱減小,磁通量改變率為定值,ab中的感應(yīng)電流不變,B錯(cuò)誤。F=BIL,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間勻稱減小,則安培力隨時(shí)間勻稱減小,C錯(cuò)誤。ab始終保持靜止說(shuō)明靜摩擦力和安培力為一對(duì)平衡力,故摩擦力漸漸減小,故D項(xiàng)正確。4.如圖所示,電阻R和線圈自感系數(shù)L的值都較大,電感線圈的電阻不計(jì),A、B是兩只完全相同的燈泡,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電路可能出現(xiàn)的狀況是 ()A.A、B一起亮,然后B熄滅B.A比B先亮,然后A熄滅C.A、B一起亮,然后A熄滅D.B比A先亮,然后B熄滅【解析】選C。當(dāng)S閉合時(shí),L對(duì)電流有很大的阻礙作用,瞬間相當(dāng)于斷路,此時(shí)B與R并聯(lián)再和A串聯(lián),所以A、B同時(shí)亮。當(dāng)電路穩(wěn)定后,L相當(dāng)于導(dǎo)線,把A短路,故A、B一起亮,然后A熄滅,所以選C。5.如圖所示,在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽,有一帶正電小球質(zhì)量為m,電荷量為q,在槽內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng),現(xiàn)加一豎直向上的勻稱改變的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且B漸漸增大,則 ()A.小球速度變大B.小球速度變小C.小球速度不變D.以上三種狀況都有可能【解析】選A。磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向上,B隨時(shí)間成正比增加,由楞次定律可知,改變的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感生電場(chǎng)沿順時(shí)針?lè)较?小球帶正電,小球所受電場(chǎng)力沿順時(shí)針?lè)较?與小球的運(yùn)動(dòng)方向相同,小球做加速運(yùn)動(dòng),速度漸漸增加,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。6.如圖所示,用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和2L的兩個(gè)閉合線框a和b,以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中勻速拉到磁場(chǎng)外,不考慮線框的重力,若閉合線框中的電流分別為Ia、Ib,則Ia∶Ib為 ()A.1∶4B.1∶2C.1∶1 D.不能確定【解析】選C。線框產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E=Blv,由閉合電路歐姆定律得I=,又lb=2la,由電阻定律知Rb=2Ra,故Ia∶Ib=1∶1,C正確。7.閉合線圈的匝數(shù)為n,每匝線圈面積為S,總電阻為R,在Δt時(shí)間內(nèi)穿過(guò)每匝線圈的磁通量改變量為ΔΦ,則通過(guò)導(dǎo)線某一截面的電荷量為 ()A.B.C.D.【解析】選C。由法拉第電磁感應(yīng)定律:E=n;再由歐姆定律:I=,而電荷量公式:Q=It;三式聯(lián)立可得Q=,故選C。8.如圖所示,正方形線框的左半側(cè)處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與線框平面垂直,線框的對(duì)稱軸MN恰與磁場(chǎng)邊緣平齊。若第一次將線框從磁場(chǎng)中以恒定速度v1向右勻速拉出,其次次讓線框繞軸MN以線速度v2勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°。若兩次操作過(guò)程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,則 ()A.v1∶v2=2∶π B.v1∶v2=π∶2C.v1∶v2=1∶2 D.v1∶v2=2∶1【解析】選A。將線框從磁場(chǎng)中以恒定速度v1向右勻速拉出,時(shí)間t1=÷v1=;讓線框繞軸MN以線速度v2勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°,角速度ω=,時(shí)間t2=÷ω=,兩次過(guò)程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等,ΔΦ相等,則t2=t1,解得v1∶v2=2∶π,選項(xiàng)A正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.面積S=4×10-2mA.在起先的2s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量改變率等于0.08Wb/sB.在起先的2s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的改變量等于零C.在起先的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于0.08VD.在第3s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零【解析】選A。由圖像的斜率求得=T/s=-2T/s,因此=S=-2×4×10-2Wb/s=-8×10-2Wb/s,即磁通量改變率為0.08Wb/s,A正確;起先的2s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的改變量不等于零,B錯(cuò)誤;依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得:E=n=nS=100×2×4×10-2V=8V,可知線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為8V,C錯(cuò)誤;由圖看出,第3s末線圈中的磁通量為零,但磁通量的改變率不為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不等于零,D錯(cuò)誤,故選A。2.(多選)如圖所示,磁電式儀表的線圈通常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,這樣做的目的是 ()A.防止渦流而設(shè)計(jì)的B.利用渦流而設(shè)計(jì)的C.起電磁阻尼的作用D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用【解析】選B、C。線圈通電后,在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng),并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,也就是渦流。渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)。這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用。故B、C正確。二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分。9.安檢門(mén)是一個(gè)用于平安檢查的“門(mén)”,“門(mén)框”內(nèi)有線圈,線圈里通有交變電流,交變電流在“門(mén)”內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng),金屬物品通過(guò)“門(mén)”時(shí)能產(chǎn)生渦流,渦流的磁場(chǎng)又反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流,從而引起報(bào)警。以下關(guān)于這個(gè)安檢門(mén)的說(shuō)法正確的是 ()A.這個(gè)安檢門(mén)也能檢查出毒品攜帶者B.這個(gè)安檢門(mén)只能檢查出金屬物品攜帶者C.假如這個(gè)“門(mén)框”的線圈中通上恒定電流,也能檢查出金屬物品攜帶者D.這個(gè)安檢門(mén)工作時(shí),既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,又利用了電流的磁效應(yīng)【解析】選B、D。這個(gè)安檢門(mén)是利用渦流工作的,因而只能檢查出金屬物品攜帶者,A錯(cuò)誤,B正確;若“門(mén)框”的線圈中通上恒定電流,只能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng),它不能使金屬物品產(chǎn)生電流,因而不能檢查出金屬物品攜帶者,C錯(cuò)誤;安檢門(mén)工作時(shí),既利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,又利用了電流的磁效應(yīng),D正確。10.在北半球,地磁場(chǎng)的豎直重量向下。飛機(jī)在我國(guó)上空勻速巡航,機(jī)翼保持水平,飛行高度不變,由于地磁場(chǎng)的作用,金屬機(jī)翼上有電勢(shì)差,設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢(shì)為φ1,右方機(jī)翼末端處電勢(shì)為φ2,則()A.若飛機(jī)從西往東飛,φ1比φ2高B.若飛機(jī)從東往西飛,φ2比φ1高C.若飛機(jī)從南往北飛,φ1比φ2高D.若飛機(jī)從北往南飛,φ2比φ1高【解析】選A、C。該題中飛機(jī)兩翼是金屬材料,可視為一垂直于飛行方向切割豎直向下的磁感線的導(dǎo)體棒,磁場(chǎng)水平重量對(duì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)無(wú)作用。對(duì)選項(xiàng)A,磁場(chǎng)豎直重量向下,手心向上,拇指指向飛機(jī)飛行方向,四指指向左翼末端,故φ1>φ2,選項(xiàng)A正確。同理,飛機(jī)從東往西飛,仍是φ1>φ2,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。從南往北、從北往南飛,都是φ1>φ2,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。11.如圖所示,阻值為R的金屬棒從圖示ab位置分別以v1、v2的速度沿光滑導(dǎo)軌(電阻不計(jì))勻速滑到a′b′位置,若v1∶v2=1∶2,則在這兩次過(guò)程中 ()A.回路電流I1∶I2=1∶2B.產(chǎn)生的熱量Q1∶Q2=1∶2C.通過(guò)任一截面的電荷量q1∶q2=1∶2D.外力的功率P1∶P2=1∶2【解析】選A、B。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLv,感應(yīng)電流I==,大小與速度成正比,產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt=·=v,B、L、L′、R是一樣的,兩次產(chǎn)生的熱量比等于運(yùn)動(dòng)速度比,選項(xiàng)A、B正確;通過(guò)任一截面的電荷量q=It=·=,與速度無(wú)關(guān),所以這兩個(gè)過(guò)程中,通過(guò)任一截面的電荷量之比應(yīng)為1∶1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;金屬棒運(yùn)動(dòng)中受磁場(chǎng)力的作用,為使棒勻速運(yùn)動(dòng),外力大小要與磁場(chǎng)力相等,則外力的功率P=Fv=BIL·v=,其中B、L、R大小相等,外力的功率與速度的二次方成正比,所以外力的功率之比應(yīng)為1∶4,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A、B。12.如圖所示是圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的示意圖;銅盤(pán)安裝在水平的銅軸上,它的邊緣正好在兩磁極之間,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤(pán)的邊緣接觸。若銅盤(pán)半徑為L(zhǎng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路的總電阻為R,從左往右看,銅盤(pán)以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。則 ()A.由于穿過(guò)銅盤(pán)的磁通量不變,故回路中無(wú)感應(yīng)電流B.回路中感應(yīng)電流大小不變,為C.回路中感應(yīng)電流方向不變,為C→D→R→CD.回路中有周期性改變的感應(yīng)電流【解析】選B、C。把銅盤(pán)看作閉合回路的一部分,在銅盤(pán)以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí),銅盤(pán)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中有感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;銅盤(pán)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BL2ω,依據(jù)閉合電路歐姆定律,回路中感應(yīng)電流I==,由右手定則可推斷出感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D→R→C,選項(xiàng)B、C正確,D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.(多選)穿過(guò)閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t改變的圖像分別如圖甲、乙、丙、丁所示,下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法,正確的是 ()A.圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B.圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終在變大C.圖丙中回路在0～t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于t0～2t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.圖丁回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大【解析】選C、D。依據(jù)E=n可知:圖甲中E=0,A錯(cuò)誤;圖乙中E為恒量,B錯(cuò)誤;圖丙中0～t0時(shí)間內(nèi)的E1大于t0～2t0時(shí)間內(nèi)的E2,C正確;圖丁中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大,D正確。2.(多選)如圖所示,有一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框,質(zhì)量為m,由高h(yuǎn)處自由落下,其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后,線框起先做減速運(yùn)動(dòng),直到其上邊cd剛穿出磁場(chǎng)時(shí),速度減小為ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的一半,此勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度也是l,則下列結(jié)論中正確的是 ()A.線框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B.線框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)加速度方向先向上后向下C.線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的加速度大于穿出磁場(chǎng)時(shí)的加速度D.線框穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱為mg(2l+h)【解析】選C、D。線框穿過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中,受到重力和安培力作用,設(shè)ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v1,則E=Blv1,所以電路中的電流I==,安培力F=BIl=,由此可知,安培力與速度有關(guān),由牛頓其次定律知-mg=ma,故線框在穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中加速度隨v的減小而減小,隨著v的減小,安培力F=漸漸減小,但必有F≥mg,所以加速度不行能向下,則A、B錯(cuò)誤,C正確;線框從釋放至穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,設(shè)產(chǎn)生的焦耳熱為Q,由能量守恒定律得mg(h+2l)-Q=m()2,mgh=m,解得Q=mg(2l+h),故D正確。三、試驗(yàn)題:本題共2小題,共14分。13.(6分)圖為《探討電磁感應(yīng)現(xiàn)象》試驗(yàn)中所用器材的示意圖。試回答下列問(wèn)題:(1)在該試驗(yàn)中電流計(jì)G的作用是檢測(cè)感應(yīng)電流的______和________。(2)請(qǐng)按試驗(yàn)要求在實(shí)物上連線。(3)在試驗(yàn)出現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,A、B線圈哪個(gè)相當(dāng)于電源?________(選填“A”或“B”)

【解析】(1)在該試驗(yàn)中電流計(jì)G的作用是檢測(cè)感應(yīng)電流的大小與方向。(2)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的試驗(yàn)電路如圖所示。(3)在產(chǎn)生感應(yīng)電流的回路中,螺線管B產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),相當(dāng)于電源。答案:(1)大小方向(2)(3)B14.(8分)在“探討電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的試驗(yàn)中:先按圖甲所示連線,不通電時(shí),靈敏電流計(jì)指針停在正中心,閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),視察到電流計(jì)指針向左偏。然后按圖乙所示將靈敏電流計(jì)與副線圈B連成一個(gè)閉合回路,將原線圈A、電池、滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)S串聯(lián)成另一個(gè)閉合電路。(1)圖甲電路中,串聯(lián)定值電阻R的主要作用是______

A.減小電源兩端的電壓,愛(ài)護(hù)電源B.增大電源兩端的電壓,愛(ài)護(hù)開(kāi)關(guān)C.減小電路中的電流,愛(ài)護(hù)靈敏電流計(jì)D.減小電路中的電流,愛(ài)護(hù)開(kāi)關(guān)(2)圖乙中,S閉合后,在螺線管A插入螺線管B的過(guò)程中,電流計(jì)的指針將________偏轉(zhuǎn)(選填“向左”“向右”或“不”)。

(3)圖乙中,S閉合后,線圈A放在B中不動(dòng),在滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)的過(guò)程中,電流計(jì)指針將________偏轉(zhuǎn)(選填“向左”“向右”或“不”)。

(4)圖乙中,S閉合后,線圈A放在B中不動(dòng),在突然斷開(kāi)S時(shí),電流計(jì)指針將__________偏轉(zhuǎn)(選填“向左”“向右”或“不”)。

【解析】(1)電路中串聯(lián)定值電阻,目的是減小電流,愛(ài)護(hù)靈敏電流計(jì),故C正確,A、B、D錯(cuò)誤;(2)將S閉合后,將螺線管A插入螺線管B的過(guò)程中,穿過(guò)B的磁場(chǎng)向下,磁通量變大,由楞次定律可知,線圈B的感應(yīng)磁場(chǎng)向上,依據(jù)右手定則,感應(yīng)電流從電流計(jì)正接線柱流入,則電流計(jì)的指針將向左偏轉(zhuǎn);(3)螺線管A放在B中不動(dòng),穿過(guò)B的磁場(chǎng)向上,將滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí),穿過(guò)B的磁通量增大,由楞次定律可知,感應(yīng)電流從電流計(jì)正接線柱流入,則電流計(jì)的指針將向左偏轉(zhuǎn);(4)螺線管A放在B中不動(dòng),穿過(guò)B的磁場(chǎng)向下,突然切斷開(kāi)關(guān)S時(shí),穿過(guò)B的磁通量減小,由楞次定律可知,感應(yīng)電流從電流計(jì)負(fù)接線柱流入,則電流計(jì)的指針將向右偏轉(zhuǎn)。答案:(1)C(2)向左(3)向左(4)向右四、計(jì)算題:本題共4小題,共46分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位。15.(8分)如圖所示,在光滑的水平面上有一半徑r=10cm、電阻R=1Ω、質(zhì)量m=1kg的金屬圓環(huán),以速度v=10m/s向一有界磁場(chǎng)滑去。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里,B=0.5T,從環(huán)剛進(jìn)入磁場(chǎng)算起,到剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),圓環(huán)一共釋放了32J的熱量,求:(1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率;(2)此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度?！窘馕觥?1)設(shè)剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),圓環(huán)的速度為v′,由能量守恒得mv2=Q+mv′2 (2分)此時(shí)圓環(huán)切割磁感線的有效長(zhǎng)度為2r,圓環(huán)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=B·2r·v′ (1分)而圓環(huán)此時(shí)的瞬時(shí)功率P== (2分)三式聯(lián)立代入數(shù)據(jù)可得v′=6m/s,P=0.36W。 (1分)(2)此時(shí)圓環(huán)在水平方向受向左的安培力F=ILB,圓環(huán)的加速度為a===6×10-2m/s2,方向向左。 (2分)答案:(1)0.36W(2)6×10-2m/s216.(8分)在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)n=1500,橫截面積S=20cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。在一段時(shí)間內(nèi),穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律改變。(1)求螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);(2)閉合開(kāi)關(guān)S,電路中的電流穩(wěn)定后,求電阻R1的電功率;(3)S斷開(kāi)后,求流經(jīng)R2的電荷量?！窘馕觥?1)依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E==n·S,=T/s=0.4T/s, (2分)代入數(shù)值得E=1500×20×10-4×0.4V=1.2V。 (1分)(2)依據(jù)閉合電路歐姆定律得I==0.12A, (1分)P=I2R1, (1分)代入數(shù)值得P=5.76×10-2W。 (1分)(3)S斷開(kāi)后,流經(jīng)R2的電量即為S閉合后C板上所帶的電量Q。S閉合后,電容器兩端的電壓U=IR2=0.6V, (1分)流經(jīng)R2的電荷量Q=CU=1.8×10-5C答案:(1)1.2V(2)5.76×10-2W(3)1.8×10-517.(14分)如圖甲所示,不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37°夾角放置,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)=1m,上端接有電阻R=3Ω,虛線OO′下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)將質(zhì)量m=0.1kg、電阻r=1Ω的金屬桿ab從OO′上方某處垂直導(dǎo)軌由靜止釋放,桿下滑過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,桿下滑過(guò)程中的v-t圖像如圖乙所示。(g取10m/s2)求:(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B;(2)桿在磁場(chǎng)中下滑0.1s過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的熱量?！窘馕觥?1)由圖乙得a==m/s2=5m/s2(1分)0.1s前,由牛頓其次定律有mgsinθ-f=ma (2分)代入數(shù)據(jù)得f=0.1N(1分)0.1s后勻速運(yùn)動(dòng),有mgsinθ-f-FA=0 (2分)而FA=BIL=BL= (2分)解得B==T=2T(2分)(2)I==A=0.25A(2分)QR=I2Rt=0.252×3×0.1J=J(2分)答案:(1)2T(2)J18.(16分)如圖所示,空間存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T,方向垂直紙面對(duì)里,上下寬度為d=0.35m?，F(xiàn)將一邊長(zhǎng)L=0.2m的正方形導(dǎo)線框自磁場(chǎng)上邊緣由靜止釋放,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,導(dǎo)線框到達(dá)磁場(chǎng)下邊界,之后恰好勻速離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域。已知導(dǎo)線框的質(zhì)量m=0.1kg,電阻R=2Ω。(g取10m/s2)求:(1)導(dǎo)線框勻速穿出磁場(chǎng)的速度。(2)導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱。(3)若在導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程對(duì)其施加合適的外力F,則可以使其勻加速地進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,且之后的運(yùn)動(dòng)同沒(méi)施加外力F時(shí)完全相同。請(qǐng)寫(xiě)出F隨時(shí)間t改變的函數(shù)表達(dá)式?！窘馕觥?1)導(dǎo)線框勻速穿出磁場(chǎng)過(guò)程中I= (2分)ILB=mg (2分)得:導(dǎo)線框勻速穿出磁場(chǎng)過(guò)程中,速度v=2m/s(1分)(2)自導(dǎo)線框剛要進(jìn)入磁場(chǎng)至剛要離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中,僅進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中有焦耳熱產(chǎn)生,由能量守恒得:mgd=mv2+Q (2分)得:Q=0.15J(1分)(3)導(dǎo)線框剛好完全進(jìn)入磁場(chǎng)至剛好要離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程v2-=2g(d-L) (1分)得:導(dǎo)線框剛好完全進(jìn)入磁場(chǎng)的速度v0=1m/s(1分)導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程由=2aL得:a=2.5m/s2(1分)L=a,得:t0=0.4s(2分)取向下為正方向,有:mg-F-=ma (1分)v′=at (1分)得:F=0.75-1.25t(0<t<0.4s)。 (1分)答案:(1)2m/s(2)0.15J(3)F=0.7